硇洲島海區(qū)礁膜的營養(yǎng)成分分析與營養(yǎng)評價

趙素芬，黃紫裕，鄧婷婷

（廣東海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院/ 南海水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動物增養(yǎng)殖廣東普通高校重點(diǎn)實驗室，廣東 湛江 524088）

礁膜（Monostroma nitidum）隸屬礁膜科（Monostromataceae,Kunieda），礁膜屬（MonostromaThuret），俗稱綠紫菜，為北太平洋西部特有種類，廣泛分布于我國東海、南海沿岸內(nèi)灣[1]。礁膜可鮮食或洗凈曬成干品，制成綠紫菜餅或紫菜醬[2]；礁膜性味咸寒，具有清熱化痰、利水解毒、軟堅散結(jié)的功效[3]；礁膜多糖具有抗凝血、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化以及防X-射線輻射等多種生物學(xué)功能[4-6]。目前，有關(guān)礁膜的研究主要集中于多糖[4-7]、膳食纖維組成[8]、礁膜形態(tài)[9]、生殖[10]及育苗[11]等方面，而對礁膜的較全面營養(yǎng)成分分析未見報道。日本和韓國于20 世紀(jì)30 年代便開展了礁膜的栽培實踐[3]，而我國至今尚未對南海海區(qū)的礁膜進(jìn)行有效開發(fā)利用。硇洲島海區(qū)的礁膜通常在4 月由快速生長轉(zhuǎn)向成熟，放散配子后藻體迅速流失。為了充分、合理地利用該資源，本研究分別采集4 月中、下旬和配子排放前后的礁膜進(jìn)行營養(yǎng)成分分析，并與寬礁膜（M.latissimum）、滸苔（Enteromorpha prolifera）和石莼（Ulva lactuca）等分類地位相近種類進(jìn)行比較，對其營養(yǎng)價值進(jìn)行評價，旨在為我國礁膜的開發(fā)利用提供參考及科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料礁膜藻體于2019 年4 月采自湛江市硇洲島海區(qū)（20°946′N，110°601′E）。藻體采回后，先在海水（經(jīng)孔徑50 μm 濾網(wǎng)過濾）中清洗去除藻體表面污物，一部分干燥處理；一部分放入注有上述海水的塑料箱中暫養(yǎng)。暫養(yǎng)條件：水溫19.5～27.9 ℃，海水鹽度32，自然光，光照強(qiáng)度0～642 μmol·m-2·s-1，24 h連續(xù)充氣，在自然排放配子（暫養(yǎng)第6 天）后干燥處理（表1）。經(jīng)上述干燥后，樣品置于烘箱內(nèi)40 ℃烘干72 h，粉碎后過0.45 mm 孔徑的網(wǎng)篩，密閉封裝，置于干燥器內(nèi)備用。

表1 礁膜樣品的采集及處理Tab.1 Collection and treatment of Monostroma nitidum samples

1.2 營養(yǎng)成分測定蛋白質(zhì)含量的測定采用凱氏定氮法[12]；氨基酸含量的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》（GB/T 5009.124—2016），鹽酸水解后，用氨基酸自動分析儀（日立L-8900）測定；脂肪含量的測定用氯仿甲醇提取法[12]；總糖的測定采用蒽酮法[12]；粗纖維的測定采用酸堿洗滌法[12]；碳水化合物含量的測定采用減差法，即100-（水分+蛋白質(zhì)+脂肪+粗纖維+灰分）[13]；灰分的測定采用馬弗爐灼燒法（GB 5009.4—2016）；水分的測定采用恒溫干燥法（GB 5009.3—2016）；礦質(zhì)元素Na、Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、As、Ca、Cr、Mo、Al、Co、Ba 采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS 7500CX，美國）測定；礦質(zhì)元素P 采用鉬酸銨分光光度法測定[12]；葉綠素的測定采用分光光度法（NY/T 3082—2017）。

1.3 氨基酸評分（AAS））分析又稱蛋白質(zhì)化學(xué)評分分析。根據(jù)FAO/WHO(1973)提出的人體必需氨基酸均衡模式[14]，根據(jù)以下公式得出：

AAS=100×樣品蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量/ FAO 評分標(biāo)準(zhǔn)模式中相應(yīng)必需氨基酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析每種礁膜樣品設(shè)2～3 個平行。實驗數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 21.0 軟件處理，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。用單因素方差分析（ANOVA）法分析所有礁膜樣品中各營養(yǎng)成分含量的差異，并結(jié)合LSD 法進(jìn)行多重比較，各表中數(shù)值右上角字母表示其多重比較的差異性結(jié)果，字母相同表示差異不顯著（P>0.05），字母不同表示差異顯著（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 礁膜的主要營養(yǎng)成分對3 種礁膜樣品的蛋白質(zhì)、脂肪、總糖、碳水化合物、粗纖維和灰分等主要營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，從表2 可知，礁膜的碳水化合物、總糖與灰分含量較高，脂肪與粗纖維含量較低。所有樣品中蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維和灰分含量均差異顯著（P<0.05）；碳水化合物含量只在不同時間采集的礁膜樣品間差異顯著，而排放配子前后差異不顯著；總糖含量無顯著差異（P>0.05）。

表2 礁膜及幾種分類地位相近海藻的主要營養(yǎng)成分含量Tab.2 The contents of main nutrients in M.nitidum and some other seaweeds with similar taxonomic status (g·kg-1)

比較1#與2#樣品可以看出，排放配子后，藻體的蛋白質(zhì)與脂肪含量均顯著下降，下降比率分別為45.10%和4.95%，而碳水化合物下降較少，僅2.04%；總糖與粗纖維含量分別增多11.47%和72.34%。

由樣品2#與3#的營養(yǎng)成分含量可以看出，未排放配子時，4 月下旬采集的礁膜蛋白質(zhì)與脂肪含量較低，比4 月中旬采集的分別減少7.75%和67.03%，而碳水化合物與粗纖維含量較高，分別增加7.84%和430.11%。

2.2 礁膜的氨基酸組成與營養(yǎng)學(xué)評價礁膜的主要氨基酸（17 種，除色氨酸因鹽酸水解被破壞未能測出外）含量見表3。

由表3 可見，必需氨基酸(EAA)占總氨基酸(TAA)的百分比均大于40%，必需氨基酸與非必需氨基酸(NEAA)之比約為70%。4 月下旬采集的礁膜各種氨基酸含量較高。礁膜的所有樣品中氨基酸組成基本相似，均含有較高的谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸，較低的酪氨酸、甲硫氨酸、胱氨酸和組氨酸。其中胱氨酸在所有樣品中含量無顯著差異（P>0.05），甘氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和脯氨酸在不同時間采集的礁膜體中含量差異顯著（P<0.05），其余11 種氨基酸在所有樣品中含量均差異顯著。礁膜的呈味氨基酸含量豐富，占氨基酸總量的46.16%～48.14%。

表3 礁膜的氨基酸組成Tab.3 The contents of amino acids in M.nitidum g·kg-1

3 種礁膜樣品的主要限制氨基酸均為甲硫氨酸+胱氨酸和賴氨酸(表4)。1#樣品的第一限制氨基酸為賴氨酸，第二限制氨基酸為甲硫氨酸+胱氨酸，氨基酸評分為54.98；2#樣品的各種必需氨基酸含量均較低，第一、第二限制氨基酸分別為甲硫氨酸+胱氨酸和賴氨酸，氨基酸評分僅為32.71；3#樣品的第一、第二限制氨基酸與2#樣品相同，氨基酸評分為72.63。

表4 礁膜蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量與FAO 推薦的氨基酸模式標(biāo)準(zhǔn)對比Tab.4 The comparison of EAA and amino acid score of protein between M.nitidum and FAO model standard

2.3 礁膜的礦物質(zhì)元素礁膜的主要礦質(zhì)元素含量見表5、表6。由表5 可見，礁膜的鈉、鈣、鎂、鉀和磷元素含量均較高。其中鈉、鈣和鎂元素在排放了配子的礁膜中含量較高，比同時間采集而未排放配子的礁膜分別高54.60%、113.34%和26.18%。鈉、鎂和磷元素在所有礁膜樣品中的含量差異顯著，鉀元素在4 月中旬采集、未排放配子的礁膜中含量顯著較高，而鈣元素則在排放了配子的礁膜中含量顯著較高。

表5 礁膜的主要元素含量Tab.5 Main nutrient element contents of M.nitidum g·kg-1

表6 礁膜的微量元素含量Tab.6 Trace element contents in M.nitidum μg·g-1

由表6 可知，礁膜對鋁、鐵的富集能力較強(qiáng)。在3#樣品中，二者的含量分別比2#樣品高17.06%和27.11%，比排放配子后的1#樣品分別高1 547.32%和803.07%。

參考GB 2 762—2017 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)，毒性元素鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、鉻（Cr）在食品中的限量分別為Pb ≤ 1 μg·g-1、Cd ≤ 2 μg·g-1、As ≤ 0.5 μg·g-1、Cr ≤ 2 μg·g-1，Ni≤ 1 μg·g-1。由表6 可見，礁膜的砷和鉻含量較高，鉛和鎘含量較低；與4 月中旬采集的相比，4 月下旬的礁膜體中毒性元素含量明顯較高。與GB 2762—2017 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)列出的食品中礦物質(zhì)元素的限量比較可知，礁膜的砷和鉻含量分別達(dá)最高限量的4.42～9.22 倍和1.51～2.37 倍，鎳含量達(dá)最高限量的1.65～2.55 倍。礁膜的毒性元素含量超標(biāo)可能與海水受到重金屬元素污染有關(guān)，可應(yīng)用于海水環(huán)境檢測與凈化。

2.4 礁膜的葉綠素從表7 可知，不同處理的礁膜樣品中葉綠素a 含量均高于葉綠素b 含量，4 月中旬采集的礁膜葉綠素a、葉綠素b 含量均高于下旬采集的，4 月下旬采集的礁膜葉綠素a 含量可達(dá)葉綠素b 的2 倍。3 種礁膜樣品間葉綠素a 與葉綠素b 含量均有顯著差異（P<0.05）。

表7 礁膜的葉綠素含量Tab.7 The contents of chlorophylls in M.nitidum g·kg-1

礁膜配子體成熟時，藻體邊緣顏色變淡，由綠色變?yōu)辄S綠色、淺黃綠色或淡黃褐色。表明礁膜配子體成熟時，藻體中葉綠素含量明顯下降，類胡蘿卜素含量大幅上升；配子含有較高含量的類胡蘿卜素。放散配子后，礁膜的葉綠素來自尚未成熟的細(xì)胞，由于配子的形成及放散消耗大量的蛋白質(zhì)、脂肪及糖類等，余下藻體中單位質(zhì)量的葉綠素含量上升，藻體呈現(xiàn)翠綠色。未排放生殖細(xì)胞、4 月下旬采集的礁膜葉綠素含量下降，可能因為隨著時間后移，湛江地區(qū)的光照強(qiáng)度迅速增強(qiáng)，致使葉綠素合成受阻、光氧化加劇，藻體呈褐綠色的緣故。

3 討論

3.1 主要營養(yǎng)成分與浙江玉環(huán)的寬礁膜[15]相比，湛江礁膜的蛋白質(zhì)含量較低。林月等[16]也發(fā)現(xiàn)，廣東湛江的石莼蛋白質(zhì)含量比與山東青島石莼的低，但粗纖維、灰分含量較高，并且含量差距較大，說明綠藻的營養(yǎng)成分含量與地域有關(guān)，但是礁膜蛋白質(zhì)含量仍高于陸地蔬菜[17]。因此，礁膜可以作為一種較好的食物蛋白源。蛋白質(zhì)和脂肪是組成（配子）細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)成分[18]，而多糖（纖維素、半纖維素和果膠）主要存在于綠藻細(xì)胞壁中，其含量占細(xì)胞壁成分總含量的90%[18]；碳水化合物以多糖為主，而粗纖維為不可溶、不能消化的多糖，總糖是指可溶性單糖與低聚糖的總量[12]；在配子排放早期，母體的細(xì)胞質(zhì)大量消失，但藻體上還保留大量的空膠質(zhì)外壁；排出的配子細(xì)胞內(nèi)淀粉顆粒數(shù)目增多[19]，母體的可溶性淀粉減少。因此，排放配子后，礁膜的蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪含量下降，而總糖與粗纖維含量占藻體干質(zhì)量的比率不降反而升高。

本研究結(jié)果表明，3 種礁膜樣品中碳水化合物含量分別占其干質(zhì)量的41.88%、42.75% 和46.10%，4 月下旬采集的礁膜碳水化合物含量最高，比湛江和青島地區(qū)石莼[16]分別高30.15%和21.32%。研究發(fā)現(xiàn)礁膜多糖為含硫酸基的水溶性多糖（硫酸多糖）[7]，以碳水化合物、糖醛酸和硫酸根為主，是強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)劑[20]。綠藻的碳水化合物大部分為不能被人體消化吸收的膳食纖維，其攝入量與體重成反比，可增加腸道內(nèi)容物粘度，使機(jī)體產(chǎn)生飽腹感，在預(yù)防和治療肥胖中發(fā)揮積極作用[21]。因此，礁膜是一種高膳食纖維的健康食品原料。

3.2 氨基酸組成與營養(yǎng)學(xué)評價礁膜的必需氨基酸EAA 與非必需氨基酸NEAA 組成比例與FAO/WHO 推薦的理想蛋白模式相近（EAA/TAA 在40%左右，EAA/NEAA 大于60%）[22]，表明礁膜具有較高的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值。研究發(fā)現(xiàn)，所有礁膜樣品的氨基酸組成基本相似。4 月下旬采集的礁膜各種氨基酸含量較高，必需氨基酸組成基本符合FAO 標(biāo)準(zhǔn)[14]；氨基酸評分最高；并且礁膜的呈味氨基酸含量豐富。因此，礁膜具有濃郁的海藻鮮味，可開發(fā)為優(yōu)良的海鮮調(diào)味品。

3.3 礦物質(zhì)元素結(jié)果表明硇洲島礁膜與浙江玉環(huán)寬礁膜[15]的大量元素含量有明顯差異，說明礁膜生長的海域環(huán)境對其礦質(zhì)元素的含量產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)在排放了配子的礁膜中含有較高含量的鈉、鈣和鎂元素，礁膜中也含有豐富的人體必需微量元素銅、鋅和錳。因為礦質(zhì)元素在人體中發(fā)揮重要作用，如鎂能夠維持心肌正常的生理功能，影響許多酶系統(tǒng)的活性；鈣在人體的神經(jīng)、骨骼和肌肉等組織中廣泛存在，對體內(nèi)多種酶有激活作用；鐵參與血紅蛋白、細(xì)胞色素以及各種酶的合成，起補(bǔ)血與提高免疫力的作用[12,18]。因此，礁膜可以作為人體良好的鎂、鈣、鐵等礦物質(zhì)的補(bǔ)充源。

元素周期表中，Al 元素位于第三主族B 元素下方，As 元素位于第五主族P 元素下方，而B 元素和P 元素皆是植物的必需元素，參與生殖、光合作用與呼吸作用等，在糖類、脂肪及氮代謝過程中發(fā)揮重要作用[18]。由于Al、As 分別與B、P 化學(xué)結(jié)構(gòu)存在相似性，植物在吸收B 和P 元素時，可能吸收結(jié)構(gòu)相似的有害元素Al 和As，這可能是導(dǎo)致排放配子后，礁膜的Al 和As 元素含量明顯下降的原因。砷的毒性與其存在形態(tài)密切相關(guān)，其中無機(jī)砷的毒性最強(qiáng)，有機(jī)形態(tài)的一甲基砷酸（MMA）和二甲基砷酸（DMA）等毒性較低；藻類吸收元素As 后，將其大部分轉(zhuǎn)化為毒性較低的有機(jī)砷，而海洋生物體內(nèi)存在的砷甜菜堿（AsB）、砷膽堿（AsC）被認(rèn)為無毒[23]。食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762—2017）規(guī)定，對于制定無機(jī)砷限量的食品可先測定其總砷，當(dāng)總砷水平不超過無機(jī)砷限量值時，不必測定無機(jī)砷，否則需再測定無機(jī)砷含量進(jìn)行評價。GB 2762—2005《食品污染物限量》中限定藻類（以干重計）無機(jī)砷含量為1.5 μg·g-1，但未限定總砷含量。福建省紫菜總砷含量為（12.2～50.4）μg·g-1[23]，遠(yuǎn)高于本研究中礁膜的含量，而紫菜中未檢出無機(jī)三價砷，檢出的五價砷含量僅為（0.06～0.79）μg·g-1，具有食用安全性[23]，因此，礁膜的砷含量也不會危害食用安全。

GB 2762—2005《食品污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品中鋁（Al）的限量為<100 μg·g-1。酸雨、河流輸入和大氣沉降會導(dǎo)致近海岸的鋁離子本底值增高[24-25]；浙江沿海的滸苔中鋁含量達(dá)（1 585.25～1 776.48）μg·g-1[26]；研究表明，在AlCl3濃度為5 μg·L-1的滸苔養(yǎng)殖池中，僅需要富集1.67 d，滸苔的Al 含量即達(dá)5 000 μg·g-1[27]，因為滸苔含有較多的藻膠和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，它們提供了大量的金屬結(jié)合位點(diǎn)[28]，這可能是導(dǎo)致礁膜體中鋁含量超標(biāo)的原因。滸苔中87.76%～90.21%的鋁與蛋白質(zhì)、多糖、纖維等有機(jī)物結(jié)合為穩(wěn)定態(tài)鋁，而毒性最強(qiáng)的羥基態(tài)鋁和Al3+僅占 2.37%～2.82%[25]。袁爽[29]在37 ℃模擬胃液、腸液探討了人體對滸苔中鋁的消化吸收情況，發(fā)現(xiàn)溶出鋁量不超過總鋁量的10%，認(rèn)為人們進(jìn)食的滸苔中有害鋁對人體健康造成威脅的可能性很小。

3.4 葉綠素礁膜屬于綠藻類，其光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素。葉綠素類色素為礁膜細(xì)胞中的主要光合色素，因為含量較高，藻體呈現(xiàn)綠色[1]。與寬礁膜[15]相比，礁膜葉綠素含量較少。礦質(zhì)元素鎂是葉綠素的結(jié)構(gòu)成分，植物體內(nèi)約20%的鎂存在于葉綠素中[18]。表5 顯示各礁膜樣品中鎂元素的含量與表7 中葉綠素的含量相一致，與這一理論相符。另外，大型海藻色素含量與藻體的外部形態(tài)有關(guān)，呈現(xiàn)葉片狀>枝葉狀>圓柱狀的特點(diǎn)，因為大型海藻接受光照的面積因其外形不同而有差異，從而影響光合色素的合成[30-31]。葉綠素的合成還受遺傳因素控制；外部因素也影響海藻葉綠素的含量，主要影響因子包括光照、溫度和礦質(zhì)元素[18]。光是葉綠體發(fā)育和葉綠素合成必不可少的條件，但光照過強(qiáng)，會促使葉綠素光氧化；葉綠素合成的最適溫度為20～30 ℃；礦質(zhì)元素鐵、銅、錳和鋅是葉綠素合成過程中酶促反應(yīng)的輔因子，缺乏時葉綠素不能合成，而鐵與葉綠素合成的中間產(chǎn)物原卟啉Ⅸ結(jié)合，生成亞鐵血紅素時，抑制葉綠素的合成[18]。陶菊紅等[32]在研究紫菜栽培筏架定生綠藻（主要為腸滸苔E.intestinalis）時，發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度上升會引起定生綠藻光能利用效率下降，這與上述理論相符。浙江海區(qū)的寬礁膜體中銅和鋅含量較高，有利于葉綠素合成，而硇洲島礁膜體中鐵含量較高，則抑制葉綠素合成，并且硇洲島地處亞熱帶，光照較強(qiáng)，也會抑制葉綠素合成，因此硇洲島海區(qū)礁膜的葉綠素含量低于浙江的寬礁膜。

4 結(jié)論

（1）礁膜富含碳水化合物和礦物質(zhì)（74.78%～82.57%），粗纖維和脂肪含量低。排放配子前后，碳水化合物和總糖含量無顯著差異(P>0.05)；而在排放配子后蛋白質(zhì)含量顯著下降，粗纖維和灰分含量占藻體干物質(zhì)的比例顯著升高。（2）礁膜的氨基酸種類齊全，必需氨基酸與呈味氨基酸含量豐富，均占氨基酸總量的40%以上；第一限制氨基酸在排放配子前后分別為甲硫氨酸+胱氨酸和賴氨酸；4 月下旬采集的礁膜呈味氨基酸含量顯著升高。（3）大量元素鈉、鈣和鎂在排放了配子的礁膜體中含量顯著升高，而磷元素含量顯著下降；4 月下旬采集的礁膜體中磷元素含量顯著增多，鈉、鉀和鎂元素含量顯著減少，鈣元素?zé)o顯著變化。（4）微量元素鋅、鋁、鐵、錳、鈷含量均在4 月下旬采集的礁膜體中含量最高；排放配子后，礁膜體中鋅含量顯著升高，而鋁、鐵、錳、鈷含量均顯著減少；毒性微量元素鉛、鉻、砷和鎘含量均較低。（5）礁膜體中葉綠素含量在不同采集時間及排放配子前后均有顯著差異，4 月下旬采集的礁膜體中葉綠素含量最低。

總之，硇洲島海區(qū)礁膜富含膳食纖維，蛋白模式理想，富含人體必需氨基酸和呈味氨基酸，礦物質(zhì)含量豐富，尤其鈉、鈣、磷、鐵、錳和鋅含量較高，對鋁的富集能力較強(qiáng)。藻體中各營養(yǎng)成分含量對不同采集時間及排放配子與否的響應(yīng)因種而異。礁膜在我國南海的資源豐富，具有較好的開發(fā)價值及廣闊的應(yīng)用前景。

致謝：感謝廣東海洋大學(xué)楊耐德高級實驗師和分析測試中心相關(guān)老師對實驗給予的幫助。