仿刺參與進口海參營養(yǎng)品質的比較分析

王婧媛，王聯珠，郭瑩瑩，文藝曉

1(上海海洋大學 食品學院，上海，201306)2(中國水產科學研究院黃海水產研究所，山東 青島，266071)

海參是棘皮動物門(Echinoermata)海參綱(Holothuroidea)動物[1]，屬高蛋白、低脂肪、無膽固醇、活性成分豐富的滋補食材，具有抗氧化[2]、抗血栓[3]、降脂減肥[4]以及增強免疫力[5]等生理功效。全球86%的海參主要棲息于溫帶海域[6]，但海參的食用地區(qū)主要集中在中國、韓國、日本、東南亞等地區(qū)[7]。隨著我國經濟快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們更加注重個人保健與營養(yǎng)，海參作為純天然的高品質食物，得到了消費者的青睞。近年來，全球各地的海參涌入中國市場，造成市場中干海參品質層次不齊。因此闡明國內仿刺參與國外海參營養(yǎng)價值的差異，為進一步規(guī)范干海參市場以及為消費者選取海參提供可靠的參考具有重要意義。

隨著國內海參市場中進口海參的出現，其營養(yǎng)成分研究及品質評價也得到了專家學者的關注[8-9]。

隨著統計學的發(fā)展，更多的專家學者開始將主成分分析法應用于各行業(yè)的分析過程中。黃鸞玉等[10]將主成分分析法應用于水產品行業(yè)中，綜合評價了4種廣西特產水產品的營養(yǎng)價值。孫其然等[11]采用主成分分析法綜合評價了不同產地蓮藕下腳料中營養(yǎng)品質。王穎穎等[12]通過主成分分析法對市售芝麻醬的營養(yǎng)品質做出了綜合評價。目前，國內常見海參的營養(yǎng)成分及活性物質的功效研究已經取得了眾多成果，但國外進口海參的營養(yǎng)品質研究較少，并且海參營養(yǎng)品質的評價缺乏多個指標綜合評價海參營養(yǎng)品質的方法。本研究以仿刺參(Apostichopusjaponicus)和6種進口海參腰參(Isostichopusfuscus)、墨西哥海參(Holothuriamexicana)、巖刺參(Holotoriamammata)、紅極參(Cucumariafrondos)、阿拉斯加紅參(Parastichopuscalifornics)、南美刺參(Isostichopusbadionotus)為研究對象，研究仿刺參與6種進口干海參的營養(yǎng)成分并對其營養(yǎng)品質進行綜合評價，為海參營養(yǎng)評價方法的探索、消費者對海參的選購以及更好地開發(fā)利用海參提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仿刺參，購買于青島水產市場，規(guī)格為(3.5±1.0)g/頭。 進口干海參，購于青島水產品批發(fā)市場，腰參規(guī)格為(10±2)g/頭；紅極參規(guī)格為(7±2)g/頭；墨西哥海參、巖刺參、阿拉斯加紅參、南美刺參規(guī)格為(20±5)g/頭。7種海參均是市場中隨機購買的干制海參。

巖藻糖標準品、乳糖標準品、喹諾糖標準品，純度≥98%，購于美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

UDK129型半自動凱氏定氮儀，北京盈盛恒泰科技有限責任公司；V1800型可見分光光度計，上海尤尼柯儀器有限公司；Waters2695型高效液相色譜儀-2996型紫外檢測器，美國Waters公司；LABOROTA 4000-efficient型旋轉蒸發(fā)儀，德國Heidolph公司；SHA-B型水浴恒溫振蕩器，常州國華電器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 營養(yǎng)成分及品質指標測定

采用直接干燥法(GB 5009.3—2016)測定海參水分含量，馬弗爐灼燒法(GB/T 5009.4—2016)測定灰分含量，直接滴定法(SC/T3011—2001)測定鹽分含量，凱氏定氮法(GB 5009.5—2016)測定蛋白質含量，分光光度計法測定總糖及水溶性總糖含量，高效液相色譜法測定海參多糖(SC/T 3049—2015)及海參皂苷(GB/T 33108—2016)含量。參照《食品安全國家標準干海參》(GB 31602—2015)測定含砂量及復水后干重率。

1.3.2 數據處理及分析

試驗重復2次，每組設置3個平行樣。采用SPSS 20.0軟件進行顯著性差異分析(單因素ANOVA-Duncan法)及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 營養(yǎng)成分及品質指標

2.1.1 一般營養(yǎng)成分

干海參的營養(yǎng)指標見表1。7種干海參樣品的水分含量均低于15%，鹽分含量均低于40%，且蛋白質含量均高于40%，符合GB 31602—2015 食品安全國家標準干海參的基本要求。其中仿刺參的鹽分含量低于12%，蛋白質含量高于60%，屬于特極品。仿刺參與進口海參的灰分含量為17.88%～40.31%，總糖含量為2.90%～12.56%，其中仿刺參的灰分含量僅略高于紅極參，而低于其他進口海參，并且仿刺參的總糖含量為7種海參中最高。顯著性差異分析結果顯示，7種海參的水分、灰分、鹽分、蛋白質以及總糖指標均存在顯著性差異(P<0.05)。水溶性總糖、含砂量以及復水后干重率指標是評價干海參的重要品質指標。7種干海參的水溶性總糖含量均低于3%，不存在外加摻糖問題，符合國家標準的規(guī)定限量。水溶性總糖所占總糖含量的比重顯示，仿刺參、南美刺參的水溶性總糖占比最低，且顯著低于其他干海參。干海參的含砂量為0.52%～11.23%，其中巖刺參、南美刺參的含砂量顯著高于3%，嚴重超出國家標準的規(guī)定限量。7種干海參的復水后干重率為36.09%～64.63%，其中仿刺參的復水后干重率最高且高于60%，為國家標準中規(guī)定的一級品海參；而巖刺參的復水后干重率低于40%，不符合國家標準的最低要求。顯著性差異分析顯示，7種干海參的水溶性總糖、含砂量以及復水后干重率指標均存在顯著性差異(P<0.05)。

表1 海參中各營養(yǎng)指標及品質指標含量 單位：%(以干重計)

注：同列不同字母表示具有顯著性差異，P<0.05。表2同。

2.1.2 活性成分-海參多糖、海參皂苷

海參多糖和海參皂苷是海參的主要功效成分，經研究發(fā)現，海參多糖具有抗氧化[2]、抗凝血[13]、抗腫瘤[14]、保護神經[15]及增強機體免疫力[16]的功能，海參皂苷具有抗腫瘤細胞轉移[17]、抗真菌[18]以及降脂減肥[4]等功效。作為重要的活性物質，海參中海參多糖和海參皂苷含量的高低可在很大程度上反映海參品質的優(yōu)劣。按照行業(yè)標準高效液相色譜法分別測定海參多糖、海參皂苷含量，結果顯示，7種干海參的海參多糖含量范圍為1.88%～7.71%，其中仿刺參中的海參多糖含量顯著高于6種進口海參；海參皂苷含量為ND～0.140%，其中腰參和南美刺參中均未檢出海參皂苷。7種海參間的海參多糖及海參皂苷的顯著性差異結果顯示，不同海參的海參多糖及海參皂苷間均存在顯著性差異(P<0.05)。

表2 海參中海參多糖及海參皂苷含量 單位：%(以干重計)

注：ND表示未檢出。

2.2 主成分分析

主成分分析(principal component analysis, PCA)是將多個指標轉化為少數幾個綜合指標以達到簡化多變量數據的統計方法。該法不僅能達到降維的目的，而且可以綜合盡量多的信息，常采用方差累積貢獻率來確定主成分[12]。7個干海參樣品的10項營養(yǎng)指標的主成分分析結果見表3。

由表3可知，第1主成分、第2主成分以及第3主成分的特征值分別為4.816、2.492、1.574，其特征值均大于1。前3個主成分的方差貢獻率分別為48.161%、24.916%、15.744%，其累積方差貢獻率達到88.821%，即前3個主成分可反映10項指標信息的88.821%，因此利用前3個主成分對不同海參的營養(yǎng)價值進行評價是可行的。并且根據選取特征值大于1，以及累積方差貢獻率高于80%的原則，在本分析中可提取到3個主成分。

表3 主成分分析解釋的總方差Table 3 Total variance explained of PCA

從主成分的載荷矩陣中可看出，第1主成分主要以復水后干重率影響為主，以總糖、蛋白質以及海參多糖含量的影響為輔。第2主成分主要以海參皂苷含量的影響為主，以含砂量的影響為輔。第3主成分主要以海參多糖含量的影響為主，以水溶性總糖含量的影響為輔。結合表4中3個主成分的方差貢獻率可以推出，對干海參營養(yǎng)品質影響較大的指標是復水后干重率、總糖、蛋白質、海參皂苷以及海參多糖含量。

表4 主成分的載荷矩陣Table 4 Principal component loading matrix

根據3個主成分特征值所對應的方差貢獻率建立海參營養(yǎng)綜合評價模型Y=0.542×F1+0.281×F2+0.177×F3，計算各種海參的綜合得分，并按大小順序加以排序。結果見表5。第1成分因子F1中可看出，仿刺參得分3.162，得分最高；同時結合表3分析，第1主成分的特征值為4.816，為三大主成分中方差貢獻率最高的主成分，所占權重為54.2%。由于主成分綜合得分(Y)為各主成分特征值權重與各主成分因子得分(F)的乘積，從而導致仿刺參的第1主成分綜合得分為最高，得分1.714。另外，通過表4分析可知，第1主成分主要以復水后干重率的影響為主，而在表1中可發(fā)現，仿刺參的復水干重率在7種海參中也是最高的，結果證明綜合主成分得分能夠較客觀地反映海參的營養(yǎng)品質。同時，海參的各主成分得分相加可獲得各種海參的綜合營養(yǎng)得分，可發(fā)現仿刺參的綜合營養(yǎng)得分1.912，得分最高。綜合營養(yǎng)得分顯示，仿刺參、紅極參及墨西哥海參綜合得分均大于0，腰參、巖刺參、阿拉斯加紅參和南美刺參的綜合等分均為負值，7種海參的營養(yǎng)品質順序為仿刺參>紅極參>墨西哥海參>南美刺參>腰參>巖刺參>阿拉斯加紅參。

表5 7種海參的綜合主成分值和綜合得分Table 5 Integrated principal component values and comprehensive scores of 7 sea cucumber

3 討論

海參的基本營養(yǎng)指標和品質指標是衡量干海參品質的重要依據。干海參的水分含量直接影響海參的貯藏期[19]，若水分含量過高，干海參不僅不易保存，而且貯藏期較短，而干海參的水分含量太低會影響海參的復水及食用口感。本研究中仿刺參的水分含量適中，不僅有助于貯存，而且能保持海參更好的復水性和食用口感。蛋白質是干海參中含量最高的物質；海參多糖及海參皂苷是海參中最主要的活性物質，海參的生理功效主要源于海參多糖和海參皂苷成分，其含量的高低直接決定海參的營養(yǎng)高低和生理功效。本研究中仿刺參的蛋白質含量最高，且海參多糖、海參皂苷含量豐富，營養(yǎng)品質較好，而腰參、南美刺參無海參皂苷成分，影響其生理功效的作用。鹽分、糖分含量是鑒定干海參是否摻假的重要依據。海參加工過程中，部分商家會通過外加鹽分和糖分來增加海參的重量，以期達到謀取暴利的目的?？偺鞘呛⒅兴刑欠值捏w現，不僅包括海參本身所含有的水溶性糖、非水溶性糖，還包括加工過程中外加糖分。海參本身所具有的糖分分布于海參中的肌肉組織中，流失率很低，但是海參加工過程中外加糖分多為水溶性糖，這部分糖分在干海參復水泡發(fā)過程中極易溶于水流失。那么，干海參復水后水溶液中糖分含量高低就可驗證海參中是否摻糖[19]。因此，國家標準中設立了水溶性總糖指標。本研究中干海參的水溶性總糖含量均低于3%，均不存在摻糖問題。含砂量、復水后干重率也是反映海參品質的重要指標。含砂量是指海參體內砂量及嘴中石灰質等，由于海參攝食海藻、海泥，海參中存在少量砂石是正常的[20]，但含砂量過高，就會導致海參可食用部分減少，變相損害消費者利益。本研究中巖刺參、紅極參、南美刺參的含砂量嚴重超出國家標準的規(guī)定限量，品質較差。復水后干重率是指通過海參復水，除去海參體內被摻加的糖鹽以及可溶于水的各種成分后，再將參體烘干所得到的干物質重量的百分率[21]。干海參的復水后干重率越高，表示外源添加物越少，海參質量越好[22]。本研究中巖刺參的復水后干重率未達到40%，大量的外源添加物質在煮制泡發(fā)過程中流失，品質較差。

近些年，對于海參營養(yǎng)成分研究方法多集中于單項指標的分析和綜合評分分析。單項指標分析只能比較單個營養(yǎng)成分的含量高低，不能綜合海參多項營養(yǎng)指標的信息進行綜合評價；綜合評分分析主要是通過主觀設定各項營養(yǎng)指標的權重來實現海參品質的綜合評價，主觀設定各營養(yǎng)指標權重，使得海參品質評價缺少客觀性。而主成分分析法不僅可以綜合更多的信息，而且評價更加全面、客觀。目前，已經有水產行業(yè)學者將主成分分析法用于水產品的品質評價中。本研究對干海參的單項指標進行分析后，將主成分分析法應用于干海參品質的綜合評價中，主成分分析仿刺參和6種進口海參的營養(yǎng)品質結果與單項指標分析結果具有一定的契合，證實了主成分分析法在海參綜合評價中具有適用性。干海參的營養(yǎng)品質與海參的生長環(huán)境、攝食、品種以及加工方式的不同而存在差異。本研究中通過主成分分析法評價仿刺參與6種進口海參的綜合營養(yǎng)品質發(fā)現，仿刺參的營養(yǎng)品質最優(yōu)，這可能與仿刺參主要生長在山東、遼寧等海域，該海域氣候適宜，砂石較少，且海參餌料豐富有關，也可能與我國先進的加工方式有關。仿刺參與6種進口海參營養(yǎng)品質確定，必然為消費者的海參選購提供非常有價值的參考。

4 結論

仿刺參和6種進口海參的水分、鹽分、蛋白質及水溶性總糖指標符合國家標準，巖刺參、紅極參及南美刺參的含砂量指標以及巖刺參的復水后干重率指標不符合國家標準的規(guī)定。7種海參的綜合營養(yǎng)品質順序為仿刺參>紅極參>墨西哥海參>南美刺參>腰參>巖刺參>阿拉斯加紅參。仿刺參的營養(yǎng)成分豐富，含砂量少且復水后干重率高，綜合品質最佳。