野生刺枝紫菜(Pyropia acanthophora)的營養(yǎng)成分分析與評價

姚坤志,黃雪穎,李峰,何林文,2*,許強,2

1(海南大學(xué) 海洋生物與水產(chǎn)學(xué)院,海南 ?？?570228)

2(南海海洋資源利用國家重點實驗室,海南 ?？?570228)

刺枝紫菜(Pyropiaacanthophora)(中文名為中國科學(xué)院海洋研究所王旭雷副研究員建議名)是一種沿海地區(qū)常見的大型紅藻,分類學(xué)中劃歸為紅藻門(Rhodophyta)、紅毛菜綱(Bangiophyceae)、紅毛菜目(Bangiales)、紅毛菜科(Bangiaceae)、紫菜屬[1](Pyropia),最先在巴西發(fā)現(xiàn)并命名[2],近年來有分類學(xué)家將皺紫菜(Pyropiacrispate)和Pyropiayamadae都?xì)w為刺枝紫菜的同物異名[3-5]。刺枝紫菜多生長在暖溫帶及亞熱帶區(qū)域,廣泛分布于太平洋沿岸地區(qū),是常見的野生紫菜種類之一[3],目前中國發(fā)現(xiàn)有刺枝紫菜的地區(qū)主要在廣東、海南、福建及臺灣省沿海,常生長于潮間帶風(fēng)浪較大的巖石和人工礁石上。紫菜鮮甜美味,含有極高的營養(yǎng)物質(zhì),且具有一定的保健、藥用功效和可觀經(jīng)濟價值[6]。在海南,野生刺枝紫菜的生長季節(jié)為每年的10月到次年的3月份,其中12月～1月份為生長旺季。目前對刺枝紫菜的研究主要集中在不同環(huán)境因子對絲狀體及葉狀體生長與生理的影響方面[7-8],關(guān)于營養(yǎng)成分的研究報導(dǎo)較少。海洋藻類營養(yǎng)成分會因不同的生長期、地區(qū)與養(yǎng)殖方式的不同受到影響[6,9-10]。KAVALE等[11]測定了印度不同區(qū)域Py.acanthophora的營養(yǎng)成分,表明不同區(qū)域刺枝紫菜的營養(yǎng)成分差異較大。刺枝紫菜的營養(yǎng)成分雖有報道[11-12],但關(guān)于海南產(chǎn)刺枝紫菜營養(yǎng)成分的報道未見。海南文昌野生刺枝紫菜資源豐富,味道鮮甜,價格昂貴,在當(dāng)?shù)仡H受歡迎,為探究海南當(dāng)?shù)卮讨ψ喜说臓I養(yǎng)和開發(fā)利用價值,本研究測定了刺枝紫菜與條斑紫菜中的基本營養(yǎng)成分、脂肪酸和氨基酸組成及含量,結(jié)合聯(lián)合國糧農(nóng)組織與世界衛(wèi)生組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization,FAO/WHO)推薦的人體理想蛋白質(zhì)攝入含量及全雞蛋蛋白質(zhì)氨基酸評分模式,全面系統(tǒng)地比較分析與評價刺枝紫菜和條斑紫菜的營養(yǎng)價值,為刺枝紫菜的研究、開發(fā)與利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

刺枝紫菜葉狀體采自海南文昌銅鼓嶺,用滅菌海水清洗干凈后自然陰干,后保存在-20 ℃冰箱中備用;條斑紫菜干品,購自江蘇省連云港嘉保食品科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;海爾冰箱;Soxtec 2050全自動脂肪測定儀;Kjeltec 2300蛋白質(zhì)自動分析儀;3-550A高溫馬弗爐;7900電感耦合等離子體質(zhì)譜;L8900氨基酸自動分析儀等。

1.3 實驗方法

1.3.1 基本營養(yǎng)成分測定

根據(jù)中國人民共和國國家衛(wèi)生部植物類食品中酸堿消煮法(GB 5009.3—2016)測定粗纖維含量;根據(jù)食品國家安全標(biāo)準(zhǔn)中食品中水分的測定第一法(GB 5009.91—2017)直接干燥法、預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則(GB 28050—2011)、灼燒法(GB 5009.4—2016)、凱氏定氮法(GB 5009.5—2016)、索氏抽提法(GB 5009.6—2016)分別測定刺枝紫菜和條斑紫菜中的含水量、總碳水化合物含量和能量、灰分含量、蛋白質(zhì)含量與脂肪含量[10]。

1.3.2 脂肪酸組成及含量測定

測定脂肪酸時根據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.124—2016)中的內(nèi)標(biāo)法(GB 5009.168—2016)測定脂肪酸含量[13]。

1.3.3 氨基酸組成、含量測定及評價

根據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.124—2016)中酸水解法[14]測定氨基酸含量。同時根據(jù)FAO/WHO人體理想的蛋白質(zhì)攝入的氨基酸標(biāo)準(zhǔn)評定方式[15]與全雞蛋蛋白質(zhì)氨基酸評定方式[16],對刺枝紫菜和條斑紫菜必需氨基酸進(jìn)行氨基酸評分(amino acid score,AAS)、化學(xué)評分(chemical score,CS)與必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index,EAAI)的評價[6,17-18]。計算如公式(1)～公式(4)所示[19]:

(1)

(2)

(3)

(4)

式中:a為被測紫菜蛋白質(zhì)中某必需氨基酸含量,mg/g;A為FAO/WHO氨基酸標(biāo)準(zhǔn)模式規(guī)定的氨基酸含量,mg/g;S為全雞蛋蛋白質(zhì)氨基酸評分模式中對應(yīng)的氨基酸含量,mg/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019對研究相關(guān)數(shù)據(jù)開展了統(tǒng)計學(xué)分析,結(jié)果以平行樣品的平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差形式展示(保留2位小數(shù)),使用DPS 14.5對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,檢驗平行樣品間的顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺枝紫菜基本營養(yǎng)成分組成與比較分析

表1為刺枝紫菜、條斑紫菜、壇紫菜、瓊枝麒麟菜和海帶等幾種常見大型食用海藻的基本營養(yǎng)成分表。其中,刺枝紫菜中總碳水化合物含量最高,達(dá)到了55.90%,比條斑紫菜、壇紫菜和海帶高,低于瓊枝麒麟菜。刺枝紫菜的蛋白質(zhì)含量為21.70%,低于條斑紫菜和壇紫菜,遠(yuǎn)高于瓊枝麒麟菜和海帶,分別是后兩者的5.82倍、2.17倍。在這5種大型可食用海藻中,刺枝紫菜中的脂肪、粗纖維和能量最低,分別為0.20%、2.70%與1 319.00 kJ/100 g,脂肪含量比瓊枝麒麟菜還低,只有條斑紫菜的33.33%,壇紫菜的41.6%,海帶的11.76%。刺枝紫菜的灰分含量為12.20%,高于條斑紫菜、壇紫菜和瓊枝麒麟菜,僅為海帶的34.86%。結(jié)果表明,海南野生刺枝紫菜基本營養(yǎng)含量低于人工養(yǎng)殖的條斑紫菜和壇紫菜,這可能是因為刺枝紫菜未經(jīng)人工選育且野外生長環(huán)境較差,多生長在海岸線沿岸風(fēng)浪較大的光禿巖石上[3],而養(yǎng)殖的條斑紫菜和壇紫菜種苗均來源于經(jīng)過多代人工選育培育出來的優(yōu)良品種且在營養(yǎng)豐富的開闊海域養(yǎng)殖[22-23]。刺枝紫菜與上述幾種主要養(yǎng)殖海藻相比,蛋白質(zhì)含量較高,脂肪、纖維及能量均較低,具有很好的養(yǎng)殖開發(fā)價值。

表1 刺枝紫菜與其他幾種藻類基本營養(yǎng)成分

2.2 刺枝紫菜和條斑紫菜脂肪酸組成分析與評價

刺枝紫菜中共測定到20種脂肪酸,脂肪酸含量為5.66%。其中測定到的飽和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)共6種,含量為3.20%;單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)共有5種,含量為0.99%;多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fattyacid,PUFA)共有9種,含量是1.47%。條斑紫菜中共檢測出來了19種脂肪酸,含量為4.95%。其中有4種飽和脂肪酸,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.53%,為刺枝紫菜的47.81%;5種單不飽和脂肪酸,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32%,為刺枝紫菜的32.19%;10種多不飽和脂肪酸,含量是刺枝紫菜的2.11倍。刺枝紫菜的脂肪酸總量高于條斑紫菜,其中主要是飽和脂肪酸含量和單不飽和脂肪酸含量較高,多不飽和脂肪酸含量低于條斑紫菜。KAVALE等[11]發(fā)現(xiàn)刺枝紫菜體內(nèi)多不飽和脂肪酸含量受環(huán)境影響較大,植物體內(nèi)不飽和脂肪酸含量較高有利于其抵抗寒冷[24]。野生刺枝紫菜和條斑紫菜生長環(huán)境差別較大,野生刺枝紫菜生長于熱帶地區(qū),溫度較高,而條斑紫菜生活在溫帶地區(qū),冬季溫度較低,這可能是造成其體內(nèi)脂肪酸含量差異的原因。刺枝紫菜飽和脂肪酸含量相對較高,占總脂肪酸的56.53%,占比高于條斑紫菜(30.93%)、壇紫菜[10](34.93%)和瓊枝麒麟菜[17](41.98%),不飽和脂肪酸總量比較低,占總脂肪酸含量43.48%,占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于條斑紫菜(69.07%)和壇紫菜[10](65.07%)(表2)。

表2 刺枝紫菜與條斑紫菜脂肪酸種類與含量

刺枝紫菜飽和脂肪酸中棕櫚酸(C16:0)含量最多,占飽和脂肪酸總量的75.62%,其次為豆蒄酸(C14:0)、硬脂酸(C18:0)。條斑紫菜飽和脂肪酸含量中棕櫚酸最多,含量少于刺枝紫菜,但是其在飽和脂肪酸中的占比(88.23%)高于刺枝紫菜。在人體中,棕櫚酸是母乳的重要脂肪酸組成,研究表明其有利于促進(jìn)人體對脂肪酸的吸收、改善腸道健康,同時利于排出人體中的不溶性鈣灶[25]。刺枝紫菜和條斑紫菜單不飽和脂肪酸中,油酸(C18:1)和C18:1n9c含量較多,刺枝紫菜中這2種脂肪酸的含量分別為條斑紫菜的7.4倍、7.7倍。單不飽和脂肪酸常用做食品和藥品的添加劑,可以起到保護心臟、降低血糖含量、降低膽固醇含量、穩(wěn)定血脂和緩解記憶力消退等作用[26]。刺枝紫菜與條斑紫菜多不飽和脂肪酸中均以C20:5n3(eicosapntemacnioc acid,EPA)為主,還含有亞油酸、C20:4n6[二十碳四烯酸(arachidonic acid,ARA)]等,刺枝紫菜EPA含量相對條斑紫菜較少,僅為后者的37.99%,亞油酸和ARA含量則分別為后者的1.90倍、1.92倍。多不飽和脂肪酸中含有多種人體必需脂肪酸,能參與人體多方面的生理作用,影響大腦、眼睛、神經(jīng)等組織的生長發(fā)育,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和食品等領(lǐng)域[27]。刺枝紫菜中含量豐富的EPA對人體具有抗炎、抗氧化、預(yù)防腫瘤血管生長、減輕動脈粥樣硬化、調(diào)控脂肪等作用[28-29],ARA顯著影響著嬰兒大腦、神經(jīng)發(fā)育[30-31]。

2.3 刺枝紫菜和其他幾種藻類氨基酸組成與評價

如表3所示,刺枝紫菜、條斑紫菜中都測定到了16種氨基酸,氨基酸總量(total amino acids,TAA)分別為20.00%、41.10%,含有人體必需氨基酸(essential amino acid,EAA)均為7種,EAA總量分別為7.59%、14.90%。刺枝紫菜中共有6種呈味氨基酸(delicious amino acids,DAA),DAA含量為10.10%,低于人工養(yǎng)殖的條斑紫菜和壇紫菜,但是高于瓊枝麒麟菜與海帶,占TAA含量的50.50%,占比低于條斑紫菜,高于壇紫菜、瓊枝麒麟菜和海帶。且其中的鮮味氨基酸谷氨酸、門冬氨酸,甜味氨基酸丙氨酸、甘氨酸與絲氨酸含量排名均靠前,故刺枝紫菜具有優(yōu)良的食用口感[32],非必需氨基酸(nonessential amino acid,NEAA)總量為12.41%,EAA/NEAA值為61.16%,比瓊枝麒麟菜略低,高于其他3種藻類,且符合FAO/WHO規(guī)定的氨基酸模式標(biāo)準(zhǔn)[6](EAA/NEAA>0.60)。刺枝紫菜氨基酸總量僅為條斑紫菜和壇紫菜中氨基酸總量的48.66%、58.63%,但卻是瓊枝麒麟菜和海帶的5.71倍、3.21倍,其中必需氨基酸總量占氨基酸總量的比值,刺枝紫菜(37.95%)僅低于瓊枝麒麟菜(39.69%),高于其他3種藻類。條斑紫菜呈味氨基酸總量21.67%,占氨基酸總量的52.73%,條斑紫菜非必需氨基酸含量為26.20%,EAA/NEAA的比值為56.87%,比值略低于刺枝紫菜,不符合FAO/WHO規(guī)定的氨基酸模式標(biāo)準(zhǔn)。

表3 刺枝紫菜與其他幾種藻類氨基酸組成及含量

刺枝紫菜中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的氨基酸是谷氨酸(2.64%),丙氨酸次之,然后依次為門冬氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甘氨酸、纈氨酸、精氨酸等,含量最低的是組氨酸(0.33%)。排名靠前的谷氨酸、丙氨酸、門冬氨酸與甘氨酸,都是經(jīng)典呈味氨基酸代表,其中谷氨酸具有極強的鮮味,是最出色的天然鮮味物質(zhì),而丙氨酸與甘氨酸則為甜味氨基酸代表[33],這使得刺枝紫菜口感極佳。條斑紫菜中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的氨基酸亦是谷氨酸(5.76%),其次為丙氨酸、門冬氨酸、亮氨酸、纈氨酸等,含量最少的是蛋氨酸(0.38%)。刺枝紫菜氨基酸組成、種類與含量排序上和條斑紫菜相似,氨基酸總量低于條斑紫菜,但刺枝紫菜的氨基酸組成結(jié)構(gòu)更加合理,EAA/TAA與EAA/NEAA比值僅低于瓊枝麒麟菜,均高于條斑紫菜、壇紫菜與海帶,故刺枝紫菜更加符合FAO/WHO推薦的理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),可作為人體理想的蛋白質(zhì)食物來源。

表4是依據(jù)FAO/WHO推薦的人體理想蛋白質(zhì)攝入量中必需氨基酸標(biāo)準(zhǔn)和中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院提供的全雞蛋蛋白質(zhì)必需氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)分別計算的AAS、CS與EAAI,結(jié)果用來評價刺枝紫菜、條斑紫菜的氨基酸營養(yǎng)價值[17,34]。由表4可知,通過AAS和CS分析均表明刺枝紫菜與條斑紫菜的第一限制氨基酸為異亮氨酸。刺枝紫菜AAS評分為99.08～158.00,CS評分為73.39～122.56,EAAI指數(shù)為91.43;條斑紫菜AAS評分為92.53～235.00,CS評分為68.54～144.30,EAAI指數(shù)為89.46,結(jié)果表明刺枝紫菜必需氨基酸除亮氨酸外,其他氨基酸AAS評分均高于100,符合FAO/WHO推薦的理想蛋白食品[35],CS評分除異亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸外,其他評分均高于90,接近全雞蛋蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。刺枝紫菜AAS評分、CS評分與EAAI指數(shù)除蛋氨酸+胱氨酸外,其他均高于條斑紫菜,此外刺枝紫菜EAAI指數(shù)(91.43)高于同為紅藻門的條斑紫菜(89.46)、瓊枝麒麟菜[17](74.32)、舌狀蜈蚣藻[36](74.74),褐藻門的羊棲菜[37](70.94),綜上表明,刺枝紫菜的氨基酸組成更加豐富合理,且營養(yǎng)價值較高。

表4 刺枝紫菜與條斑紫菜必需氨基酸的比較與評價

3 結(jié)論

本實驗對海南文昌野生刺枝紫菜營養(yǎng)價值進(jìn)行了較為系統(tǒng)、全面的比較分析與評價,測定了刺枝紫菜的基本營養(yǎng)成分,通過與條斑紫菜、壇紫菜、瓊枝麒麟菜和海帶等幾種常見養(yǎng)殖海藻相比,發(fā)現(xiàn)了刺枝紫菜蛋白質(zhì)含量較高,脂肪、纖維及能量均較低,具有很好的養(yǎng)殖開發(fā)價值。刺枝紫菜脂肪酸組成豐富,含有脂肪酸種類多達(dá)20種,其中不乏在人體中發(fā)揮重要作用的飽和脂肪酸棕櫚酸(C16:0),單不飽和脂肪酸油酸(C18:1)、C18:1n9c與多不飽和脂肪酸C20:5n3(EPA)、亞油酸與C20:4n6(ARA)等。刺枝紫菜氨基酸組成豐富,呈味氨基酸含量較高,各氨基酸占比適當(dāng),結(jié)構(gòu)合理(EAA/NEAA>0.60),氨基酸營養(yǎng)價值高,刺枝紫菜AAS評分為99.08～158.00,CS評分為73.39～122.56,EAAI指數(shù)為91.43,符合FAO/WHO推薦的理想蛋白食品來源,接近全雞蛋蛋白質(zhì)組成。綜上,刺枝紫菜是一種由高含量蛋白、氨基酸與豐富脂肪酸組成的營養(yǎng)價值高、低脂肪、低纖維和低能量的優(yōu)質(zhì)海藻食品,具有很高的營養(yǎng)價值、開發(fā)利用價值及商業(yè)前景。