三種南海礁棲海參體壁營養(yǎng)成分分析

郗亞凡 ,林海生,2 ,曹文紅,2 ,鄭惠娜,2 ,秦小明,2 ,高加龍,2 ,章超樺,2

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，國家貝類加工技術(shù)研發(fā)分中心（湛江），廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實驗室，廣東省海洋食品工程技術(shù)研究中心，廣東省海洋生物制品工程實驗室，水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實驗室，廣東 湛江 524088；2.海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034）

海參屬于棘皮動物門（Echinodermata）、海參綱（Holothuroidea），主要分布在西太平洋、東太平洋及北大西洋，是重要的水生經(jīng)濟(jì)物種之一，其營養(yǎng)價值和滋補(bǔ)價值都較高，屬藥食同源的水產(chǎn)品。海參體壁是海參的主要食用部分[2]，含有多糖、皂苷、腦苷酸、肽等多種對人體有益的生物活性物質(zhì)，具有抗凝血、抗血栓、抗氧化、抗癌、抗感染、抗血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）、調(diào)節(jié)脂質(zhì)和促進(jìn)碳水化合物代謝等作用[3]。

近年來，海參產(chǎn)量逐年增加，尤其是我國南海海區(qū)已成為國內(nèi)新興海參養(yǎng)殖區(qū)域[4]。目前，南海礁棲地區(qū)的熱帶海參有糙海參（Holothuria scabra）、玉足海參（Holothuria Leucospilota）、糙刺參（Stichopus horrens）、綠刺參（Stichopus chloronotus）等20 多種[5]，主要的養(yǎng)殖模式有島礁投放、野外網(wǎng)箱養(yǎng)殖、人工圍網(wǎng)養(yǎng)殖、人工池塘投養(yǎng)等[6-7]。目前，國內(nèi)外對熱帶海參的研究主要集中在抗凝血活性、抗血栓、抗炎和抗腫瘤、抑制癌細(xì)胞遷移并誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡等功能活性方面[8-9]，針對南海礁棲海參體壁營養(yǎng)功能成分的全面分析和評價的研究較少。本研究擬對糙海參、玉足海參和糙刺參等三種南海礁棲熱帶海參的基本營養(yǎng)、氨基酸、脂肪酸、礦物元素、維生素組成及含量進(jìn)行分析，以期為南海礁棲海參的開發(fā)利用提供了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糙海參采集于廣東省湛江市徐聞縣糙海參養(yǎng)殖基地，平均鮮個體質(zhì)量為（54.88 ± 2.54）g；玉足海參采集于廣東省湛江市硇洲島附近海域，平均鮮個體質(zhì)量為（70.89 ± 3.60）g；糙刺參采集于海南省瓊海市沿海島礁，平均鮮質(zhì)量為（77.56 ± 4.63）g。

DGX-9143B-2 型電熱鼓風(fēng)干燥箱（廣州滬瑞明儀器有限公司）；BSX2-5-12TP 箱式電阻爐馬弗爐（廣州罡然機(jī)電設(shè)備有限公司）；VAPODEST 450 自動凱氏定氮儀（德國Gerhardf公司）；Varioskan Flash全自動酶標(biāo)儀（美國Thermo 公司）；LA8080 氨基酸分析儀（日本日立高新技術(shù)公司）；TQ8050NX 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；B1504YN2017型微波消解儀（上海安東帕商貿(mào)有限公司）；7500cx電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）（美國安捷倫科技公司）；ACQUITY 超高效液相色譜系統(tǒng)（美國Waters 公司）；LAMBDA-365 紫外可見分光光度計（珀金埃爾默儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 三種海參樣品去除內(nèi)臟、切片，將樣品放入冰箱預(yù)凍12 h，然后在冷阱溫度為-40 ℃、真空度為20 Pa 的條件下進(jìn)行冷凍干燥，最后磨成粉末待測。

1.2.2 營養(yǎng)成分測定 蛋白質(zhì)參照GB5009.5-2016中的凱氏定氮法進(jìn)行測定；脂肪參照GB 5009.6-2016（第一法）索氏抽提法進(jìn)行測定；灰分參照GB5009.4-2016中的第一法高溫灼燒進(jìn)行測定；總糖參照GB/T9695.31-2008中的苯酚硫酸法進(jìn)行測定。

1.2.3 氨基酸的測定 色氨酸參照GB/T 15400-2018 進(jìn)行測定；羥脯氨酸參照GB/T9695.23-2008 進(jìn)行測定；其他氨基酸參照GB5009.124-2016 酸水解法進(jìn)行測定。

1.2.4 脂肪酸的測定 參照Folch 法[10]提出總脂肪，參照李玉琪等[11]的方法對樣品進(jìn)行甲酯化，用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析。

1.2.5 礦物元素的測定 礦物元素鉀、鈣、鈉、鎂、磷、銅、鋅、鐵等8 種參照GB5009.268-2016 進(jìn)行測定；硒參照GB5009.93-2017測定。

1.2.6 維生素的測定 維生素A和E參照GB5009.82-2016測定；維生素C參照GB5009.86-2016測定。

1.2.7 營養(yǎng)價值的評定 氨基酸的評定參考聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）提出的氨基酸計算方式和中國疾病預(yù)防控制中營養(yǎng)與食品安全所提出的雞蛋蛋白質(zhì)的氨基酸計算方式，計算出海參的氨基酸評分（Amino acid score，AAS）、化學(xué)評分（Chemical score，CS）和支芳值（F值）[12-15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

維生素采用平均數(shù)表示，其他數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（mean ± SD），試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，運(yùn)用軟件SPSS26.0 中的Duncan氏法進(jìn)行顯著性分析和多重比較，差異顯著水平α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)成分

三種海參的營養(yǎng)成分均存在顯著差異（P＜0.05）（表1）。糙海參、玉足海參和糙刺參的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為69.24%、57.60%和37.33%；脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.62%～5.12%之間，糙刺參最高，玉足海參次之，糙海參最低；灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.04%～46.85%；總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.50%～16.96%。

表1 三種海參的基本營養(yǎng)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以干基計）Table 1 Mass fraction of basic nutrients in three sea cucumbers（dry matter basis） %

本研究中糙海參的蛋白質(zhì)、脂肪、總糖含量均高于Sroyraya 等[16]的結(jié)果，灰分含量則低于Sroyraya等[16]的報道；與肖同杰等人[17]報道的同海域的玉足海參相比，本研究中的玉足海參的蛋白質(zhì)、脂肪和總糖含量均較高；糙刺參中的蛋白質(zhì)和灰分含量均低于趙玲等[18]結(jié)果。存在這些差異可能是由海參樣品的采集地點(diǎn)、所處生長環(huán)境、保存及檢測方法的不同造成的。三種海參與仿刺參（Apostichopus japonicus）[19]蛋白質(zhì)含量相比，糙海參和玉足海參蛋白質(zhì)含量高于仿刺參，而糙刺參含量低于仿刺參；與仿刺參脂肪含量相比，糙刺參的脂肪含量接近，而糙海參和玉足海參含量較低。由此可看出，糙海參和玉足海參屬于高蛋白低脂肪的海產(chǎn)品。本研究中糙刺參的灰分含量是另外兩個品種的兩倍以上，與阿拉斯加紅參（Parastichopus californicus）[20]、俄羅斯紅參（Apostichopus japonicus）[21]含量相似，說明糙刺參的體壁較厚，而且肌肉組織緊密且結(jié)實。

2.2 氨基酸組成與評價

由表2 可知，三種海參蛋白質(zhì)中均檢出17 種氨基酸，包括8 種必需氨基酸、4 種呈味氨基酸和3 種支鏈氨基酸。其中，天冬氨酸、絲氨酸和蛋氨酸在糙海參和玉足海參中無顯著差異（P ＞0.05），異亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸在糙海參和糙刺參中無顯著差異（P ＞0.05），其他氨基酸在三種海參中均存在顯著差異（P＜0.05）。

表2 三種海參蛋白質(zhì)的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Mass fraction of amino acid in three sea cucumbers %

三種海參的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35.09%～69.27%之間，糙海參含量最高，糙刺參最低，與蛋白質(zhì)測定的結(jié)果保持一致；三種海參的氨基酸甘氨酸含量最高，其次為谷氨酸，與花刺參（Stichopus variegatus）、梅花參（Thelenota ananas）、巨梅花參（Thelenota anax）、白沙參（Holothuria fuscogilva）、象牙海參（Holothuria fuscopunctata）和白底輻肛參（Actinopyga mauritiana）等[22]的研究結(jié)果相似。甘氨酸具有預(yù)防肝纖維化、酒精性肝和關(guān)節(jié)炎等作用，谷氨酸能夠改善腦細(xì)胞營養(yǎng)和促進(jìn)機(jī)體生長發(fā)育等功能[23]，由此可看出，這三種海參在肝纖維化和腦細(xì)胞等方面具有改善和預(yù)防作用。三種海參的必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.80%～17.93%，玉足海參最高，糙刺參最低。糙海參和玉足海參的必需氨基酸含量高于仿刺參[19]，而糙刺參含量低于仿刺參[19]。三種海參必需氨基酸在總氨基酸中的占比w（EAA）/w（TAA）在18.29%～28.91%范圍內(nèi)。必需氨基酸與非必需氨基酸的比值w（EAA）/w（NEAA）在22.39%～40.66%之間，與仿刺參[15]、白底輻肛參和圖紋白尼參（Bohadschia marmorata）[22]等比值相似；呈味氨基酸賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味，三種海參呈味氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在16.23%～35.45%之間，其中糙海參＞玉足海參＞糙刺參，且差異顯著（P ＞0.05），因此，糙海參比另外兩種海參在食用風(fēng)味方面更具有優(yōu)勢。支鏈氨基酸具有促進(jìn)生長激素釋放、保肝降膽固醇和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等功能[24]，三種海參支鏈氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.65%、6.56%和5.22%，故玉足海參能夠以提供更多的支鏈氨基酸。F值又稱支芳值，高F 值具有輔助治療肝性腦病，改善手術(shù)后和臥床病人的蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況，抗疲勞等特殊功效[25-26]。本研究中，三種海參的F值為1.96～2.45，糙刺參和玉足海參F值的比例均高于糙海參。由此可看出，糙刺參可為人體補(bǔ)充更多的支鏈氨基酸，食用具有更多的營養(yǎng)保健的功效。

表3 可知，糙海參和玉足海參的第一限制性氨基酸均為賴氨酸，糙刺參的第一限制性氨基酸為亮氨酸，其他氨基酸得分較為均衡。在海參加工過程中可以針對性添加這些氨基酸或在烹飪過程中添加含有豐富賴氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的食物來豐富海參的營養(yǎng)性。

表3 三種海參蛋白質(zhì)氨基酸的組成評價Table 3 Evaluation of amino acid composition of three sea cucumbers

2.3 脂肪酸組成

由表4 可知，在糙海參和玉足海參中均檢測出19 種脂肪酸，其中包括9 種飽和脂肪酸（Saturated fatty acid，SFA）、6 種單不飽和脂肪酸（Monounsatu‐rated fatty acid，MUFA）和4 種多不 飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA）。糙刺參中檢測出17種脂肪酸，包括6種SFA、4種MUFA和5種PUFA。在共有的脂肪酸中，花生酸（C20:0，arachidic acid）在糙海參和玉足海參中差異不顯著（P ＞0.05），順-11-二十碳一烯酸（C20:1）在糙海參和糙刺參中差異不顯著（P ＞0.05），亞油酸（C18:2n-6c，Linole‐ic acid）在玉足海參和糙刺參中差異不顯著（P ＞0.05），其余脂肪酸均存在顯著差異（P＜0.05）。

表4 三種海參脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 Mass fraction of fatty acid three sea cucumbers %

三種海參的SFA 占總脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在32.32%～34.96%之間，均以棕櫚酸（C16:0，Palmitic acid，PA）和硬脂酸（C18:0，Stearic Acid）為主。PA具有抗炎、降低膽固醇、預(yù)防心腦血管疾病和提高機(jī)體免疫力等作用[27]；硬脂酸具有改善血栓和動脈硬化、促進(jìn)線粒體合成、保護(hù)肝臟的作用[28]。糙刺參的PA 和硬脂酸含量顯著高于糙海參和玉足海參（P＜0.05）,因此食用糙刺參可能更有助于改善血栓和動脈硬化、預(yù)防心腦血管疾病。MUFA 是飽和動物脂肪的更健康替代品，具有預(yù)防心血管疾?。–VD）、減輕血脂異常、預(yù)防非酒精性脂肪肝疾病（NAFLD）和2-型糖尿?。═2DM）[29]等功效。三種海參的MUFA 占總脂肪酸的比例在28.91%～49.55%之間，其中以順-11-二十碳一烯酸（C20:1）為主，占所有MUFA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的40%～50%，與白色仿刺參（45.49%）和紫色仿刺參（43.92%）[19]相似。PUFA 在抗癌、抗炎癥、促進(jìn)大腦發(fā)育和預(yù)防心血管疾病等方面具有顯著功效[30]，三種海參的PUFA 占總脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在17.42%～38.51%之間，含量最高的為糙海參，其次為糙刺參，玉足海參最少，均高于花刺 參（15.10%）、梅花參（15.40%）和象牙 參（5.10%）[22]。在PUFA 中，C20:3n-6 具有擴(kuò)張血管和抗動脈粥樣硬化的功能[29]，在糙海參中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.19%，在另外兩種海參中未檢出；EPA 是一種omega-3 多不飽和脂肪酸，在糙海參和玉足海參中的含量都較高，其具有廣泛的潛在有益心血管作用，并且可以降低甘油三酯（TG）和非高密度脂蛋白膽固醇（non-HDL-C）水平[31]；在糙刺參中含量最高的是花生四烯酸（C20:4n-6，Arachidonic acid，AA），AA是生物細(xì)胞膜的組成部分，對免疫系統(tǒng)的正常功能、調(diào)節(jié)血脂和血糖、緩解炎癥、改善視力和記憶力等方面具有相當(dāng)重要的意義[32-33]。因此，食用糙刺參可能對炎癥、心血管疾病等有一定的緩解作用。

2.4 礦物元素

如表5 所示，在三種海參的9 種被檢礦物元素中，磷在糙海參和糙刺參中無顯著差異，其余均存在顯著差異（α=0.05）。在常量元素中，鈉是三種海參主要的礦物元素，其次為鈣、鎂，其中鈉含量為糙刺參＞糙海參＞糙刺參，且差異顯著（P＜0.05），均高于烏爪參（Holothuria tubulosa）[22]。在微量元素中，鐵是血紅蛋白、肌紅蛋白和許多酶的組成部分，缺鐵會導(dǎo)致貧血，其范圍從無功能損害的血漿鐵蛋白下降到以低血紅蛋白濃度的小紅細(xì)胞為特征的嚴(yán)重缺鐵[34]。糙海參、玉足海參和糙刺參三種海參中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為31.24、33.50、123.0 mg/kg，其含量均高于俄羅斯紅參[21]和紫色仿刺參[35]等已報導(dǎo)的其他海參品種。鋅在維持機(jī)體的正常免疫、生殖和調(diào)控自由基水平等方面都有重要作用，而硒元素是人體必不可少的營養(yǎng)微量元素之一，具有抗癌、抗衰老和增強(qiáng)人體免疫力等功效[36]。在三種海參中，玉足海參的鋅含量分別是糙海參和糙刺參的2.6 倍和2.0 倍，硒含量分別是糙海參和糙刺參的7.6倍和26.0倍，可見玉足海參在補(bǔ)鋅和補(bǔ)硒營養(yǎng)功能食品方面具有更高的應(yīng)用價值。

表5 三種海參體壁礦物元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 Mass fraction of mineral elements in the body wall of three sea cucumbers

2.5 維生素分析

對三種海參的維生素A、C、E 的含量檢測發(fā)現(xiàn)，維生素A 在三種海參中均未檢出，維生素C 在糙海參、玉足海參和糙刺參中質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為26.9、9.43和38.10 mg/100g，維生素E的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.24、0.13 和0.27 mg/100g。三種海參均可以提供人體少量的維生素C和維生素E。

3 結(jié)論

糙海參、玉足海參和糙刺參三種海參體壁的基本營養(yǎng)成分組成存在顯著差異（P＜0.05），糙海參和玉足海參蛋白質(zhì)含量均較高、脂肪含量低，具有海洋生物的營養(yǎng)組成特點(diǎn)；糙海參、玉足海參和糙刺參氨基酸的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為69.27%、62.03%、35.09%，糙海參和玉足海參能夠提供更多的氨基酸；棕櫚酸是三種海參中含量最高的飽和脂肪酸（9.36%～13.86%）；玉足海參和糙刺參多不飽和脂肪酸含量高，可食用價值高；三種海參體壁富含人體所需的多種礦物元素，常量元素中鈉含量最高，微量元素中鐵和鋅含量最高；三種海參均含有少量的維生素C 和維生素E。