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酶解海带产物的营养成分分析

2016-11-12仇哲孙跃春吴海歌

黑龙江八一农垦大学学报 2016年2期
关键词:海带海藻氨基酸

仇哲,孙跃春,吴海歌

(1.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,大庆 163319;2.大连大学生命科学与技术学院)

酶解海带产物的营养成分分析

仇哲1,孙跃春1,吴海歌2

(1.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,大庆163319;2.大连大学生命科学与技术学院)

以褐藻酸钠裂解酶降解海带,震荡培养24 h后,抽滤获得酶解产物海带泥,并将未降解的海带经冻干粉碎后作为对照进行基本营养成分、氨基酸及矿质元素分析。结果表明,海带中主要成分为多糖类,在降解过程中,海带多糖被降解成海带寡糖溶于水中。对相同质量的海带及降解后海带成分进行分析发现,海带泥中总糖含量降低了31.55%,蛋白质含量升高了5%,粗脂肪、粗纤维和灰分含量分别增加了109.63%、82.14%和114.37%,氨基酸组成均衡,矿物质中K、Mg和Fe含量显著增高、有毒金属Pb含量甚微。实验结果表明,酶解后的海带,营养成分更加均衡,各组分含量相对增加,作为饲料时更有利于动物对营养物质的吸收,是一种低污染、高膳食纤维、富含矿物质的海洋食品。

海带;酶;营养成分

海带(Laminaria japonica Aresch)又名昆布,属于褐藻门(phaeophyta)海带目(Laminarales)海带科(Laminariaceae)海带属(Laminaria),是一种在东方国家被人们普遍食用的大型经济藻类。海藻自古以来就是食品、药品和饲料的原材料[1]。海带不仅是一种营养成分丰富的海洋食蔬,同时其富含的褐藻胶、甘露醇、碘、盐藻多糖等经济成分也是医药保健、海藻化工和农业肥料等行业的重要原料。

海带中蛋白质、矿物质以及各种维生素含量丰富,同时含有大量的不含氮有机化合物以及刺激动物生长的活性成分[2]。海带具有一种特殊的海腥味,可作为水产养殖的饲料添加剂,改善饲料的适口性。研究表明,食用海藻可改善水产动物的应激反应和抗病性,增强其天然防御功能[3]。作为一种既富含矿物质又有风味的饲料添加剂,海带可提高对水陆动物的引诱性,增强其抗病能力。海带中的褐藻糖胶、海带淀粉及海藻酸盐等多糖不易被肠道消化[4],大大限制了海带的利用,可以将海带中褐藻胶进行降解,降低其粘性,使其易溶于水,这样海带在海产品养殖、饵料应用方面将得到进一步的开发利用。对酶法降解海带的营养价值进行了全面的分析,分析其潜在的使用价值,为海带的进一步开发和深加工提供有力的依据。

1 材料与方法

1.1材料及预处理

实验所用海带采集于大连开发区附近海域。采集到的海带先用自来水洗净表面泥沙和附着物,然后剪成1 cm2的小块。取部分海带小块置于锥形瓶中,加入定量蒸馏水,再加入水体积4%量的褐藻胶裂解酶,降解24 h后,混合物经减压抽滤得海带降解物,以冷冻干燥法干燥后研磨成粉,再取未降解海带直接冻干后研磨成粉,作为对照,进行营养成分分析。

1.2实验试剂与仪器

1.2.1试剂

海藻酸钠,硝酸钠,氯化钠,硫酸镁,硫酸亚铁,磷酸二氢钾,硫酸铜,硫酸钾,硫酸,30%过氧化氢,混合指示剂:甲基红和溴甲酚绿临用混合,盐酸,硼酸,氢氧化钠,元素标准样品,石油醚,丙酮,优级纯硝酸。

1.2.2仪器

半微量凯式定氮仪、加热电炉、TAS—986原子吸收分光光度计、KJ-B型空气压缩机、GM-0501型电热板、RE-52A旋转蒸发器、DHG-9101ISA型电热恒温鼓风干燥箱、SX2-4-13箱式电阻炉、BS223S电子天平、L-8900氨基酸自动分析。

1.3分析方法

1.3.1粗蛋白含量测定

半微量凯氏定氮法[5],即分别称取0.1 g样品,与催化剂硫酸铜和硫酸钾混合均匀后,加入10 mL硫酸,在电炉上加热,反应过程中加入少量H2O2,反应至溶液成亮蓝绿色后,继续反应半小时至反应完全后,通过半微量凯氏定氮仪蒸馏后滴定。

1.3.2粗脂肪测定

索氏抽提法[5],即称取2 g样品用滤纸包好,置于盛有石油醚的烧杯中浸泡过夜,然后在60±2℃的烘箱中烘至恒重,放入干燥器中冷却后称重,然后放入索氏抽提装置中,恒温水浴90~95℃,进行回流抽提,抽提大约6~8小时,至检测滴出的提取液无油迹为止,放通风处挥干石油醚,再用烘箱烘至恒重,称重。

1.3.3灰分测定

干法灰化法[6],即称取干燥的样品2 g置于处理好的坩埚中,在电炉上加热到微沸,使样品炭化完全,然后将样品放入马弗炉中煅烧3 h以上,灼烧至灰分呈白色或浅灰色、无碳粒存在且达到恒重,准确称重。

1.3.4粗纤维测定

酸碱消煮重量法[7],即向100 mL 0.13 mol·L-1硫酸中加入样品1 g,使其尽快沸腾,保持沸腾30 min,使反应完全,然后用滤锅抽滤,残渣用热水洗涤5次,加入丙酮,使其覆盖残渣,静置后抽滤掉丙酮,使残渣挥干,再以100 ml 0.23 mol·L-1氢氧化钠进行消解,热水洗至中性后,用丙酮抽滤,在干燥箱中干燥至恒重,然后灰化。

1.3.5矿质元素测定

火焰原子吸收分光光度法[2],湿法消解,称取0.2 g样品置于盛有10 mL硝酸的小烧杯中,慢慢加热至溶液变为浅黄色,消化完全,加水25 mL以除去残余的硝酸,转移液体至容量瓶中定容,再以滤纸过滤后待用,再以原子吸收分光光度法测定其中各元素的含量。

1.3.6氨基酸分析

盐酸水解,氨基酸自动分析仪测定[8]。

1.3.7总糖含量测定

减差法,即100-(蛋白质+粗脂肪+灰分+粗纤维)[9-10]。

1.4数据分析处理

所有数据都以均值±标准差的形式表示,统计学分析以SPSS 21软件进行分析。

2 实验结果与分析

2.1主要营养成分分析

本研究测定了经褐藻酸钠裂解酶处理后的海带与未处理的海带营养成分,结果如表1:

表1 两组海带基本营养成分(以100 g干重计)Table 1Main nutritional components of Laminaria japonica(per 100g dry weight)

从表1中我们可以看出,海带中主要营养成分为多糖类物质,占藻体干重的59.70%,脂肪含量较低,粗蛋白和粗纤维含量则相对较高;经海藻酸钠裂解酶降解后,降解后海带中总糖含量下降,灰分含量上升,蛋白质和脂肪含量略有增加,粗纤维含量增加到17.74%。实验说明,在酶降解的过程中,主要降解物质是海带中的褐藻胶等多糖类物质,变成小分子寡糖溶于水中,剩余组分则富集在海带泥中,所以对相同质量的海带及降解后海带营养成分进行分析,海带泥中各组分含量均有所增加。

海带在开发利用的过程中,其中的褐藻胶会导致使水体发粘,影响海带作为水产饵料在养殖业中的应用,而通过酶解方法,使海带中多糖降解为易溶于水的寡糖,这样就不会导致海水发粘,且有利于动物摄食和生长,增强了海带在海产品养殖饲料中的应用。海带中脂肪、蛋白质、粗纤维、矿质元素等都是动物需要的营养成分,海带经酶解后,各种营养成分都富集在海带泥中且含量有所提高,这样就增强了动物对海带营养成分的利用,使其更好的吸收。

2.2氨基酸组成及其营养评价

海带中氨基酸含量丰富,呈味氨基酸甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸含量较高,因此,海带具有浓郁的海藻鲜味,可以作为许多水产动物饲料的天然调味剂。对海带及降解海带中18种氨基酸进行分析,计算每种氨基酸的含量,分析氨基酸变化。

结果如表2所示,每100 g海带及海带酶解产物的干品中,酶解后海带的氨基酸总量为9.637 g,比海带组8.628 g增加了11.69%,必需氨基酸含量增加9.03%,必需氨基酸与总氨基酸的比值达到34.94%。赖氨酸含量降低,分析认为在酶解过程中一些糖蛋白被降解而溶于水所致。实验说明,酶解后氨基酸及6种必需氨基酸含量升高,提高了海带的营养价值,使其更有利于作为动物饵料应用于水产养殖中。

表2 海带氨基酸组成Table 2Amino acid composition of Laminaria japonica

续表2 海带氨基酸组成Continued table 2Amino acid composition of Laminaria japonica

2.3矿质元素分析

对海带中的常量元素和微量元素进行测定,结果见表3。

表3 海带中主要矿质元素含量(mg·g-1)Table 3Minerals content of Laminaria japonica

海洋中含有大量的矿物质,海藻可通过细胞表面多糖来吸附无机物质,使其富含矿物质和微量元素[4]。钾是维持离子平衡和组织兴奋性的重要离子之一,镁离子可维持渗透平衡,铜是细胞色素抗氧化酶等酶系的组成,锌是许多金属酶的组成部分,也是一种膜稳定剂,刺激机体产生免疫应答。这些离子间相互协调,可增强机体免疫功能。

由表3可知,降解后海带中Mg、K、Fe、Zn、Cu、Mn都有所提高,其中K和Fe的含量显著升高,分别为未降解海带的3.2倍和0.8倍。降解后海带中有害重金属Pb的含量甚微,低于限量要求。以上数据说明,相同质量的降解后海带中矿质元素含量升高,有害重金属含量下降,因此海带泥作为动物饲料或添加剂时,既能满足动物对矿质的需求,又具有较高的安全性。

3 结论与讨论

海带是具有较高营养价值的海藻,其营养成分因种类、生长海域等许多因素而异,主要成分包括碳水化合物和灰分,海藻中灰分含量常常高于陆地蔬菜。海带经酶解后,多糖的含量下降,降低了海带的胶性,其余营养成分比例相对升高,营养更加均衡,更有利于水生动物的摄食和消化;蛋白质中氨基酸构成较合理,脂肪含量较低;矿物质元素含量有所提高,常量元素K、Mg和微量元素Fe、Zn增加显著。因此,酶解后的海带营养更加均衡,同质量下营养物质含量更高,有利于提高动物吸收营养物质的效率,使得降解后海带更适于作为动物饲料或饲料添加剂,酶解海带提高了海带的价值,开阔了海带在水产养殖的应用,为海带的进一步研究和利用提供了依据。

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Nutritional Components Analysis of Degraded Laminaria japonica by Sodium Alginate Lyase

Qiu Zhe1,Sun Yuechun1,Wu Haige2
(1.College of Life Science and Technology,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing163319;2.College of Life Science and Technology,Dalian University)

The Laminaria japonica was degraded by Sodium alginate lyase after shake culture for 24 hours,the paste,enzymatic hydrolysate,was obtained by suction filtration,and their basis nutritional components,AA and mineral elements were analyzed using the undegraded grind frozen Laminaria japonica as the control group.The results showed that polysaccharide was the main ingredient in Laminaria japonica,it was degraded to soluble oligosaccharides into water.The analysis results indicated that the total sugar content of the paste was reduced by 31.55%,the protein content was increased by 5%,the crude fat,crude fiber and ash content was significantly increased by 109.63%,82.14%and 109.63%respectively.The amino acid composition of Laminaria japonica was even and K,Mg and Fe content was increased significantly,at the same time,Pb,the poison metal was very little.The results showed that the nutritional components of Laminaria japonica after enzymolysis were more even,the their contents relatively increased.As feed,it was helpful for animals to absorb and was a marine food with low pollution,high fiber,and rich in minerals.

Laminaria japonica;enzyme;nutritional components

S856.5

A

1002-2090(2016)02-0060-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.02.012

2015-03-08

大连市科学技术基金(2013J21DW002)。

仇哲(1990-),女,黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院2012级硕士研究生。

孙跃春,男,副教授,硕士研究生导师,E-mail:sunyc1970@sina.com;吴海歌,女,副教授,硕士研究生导师,E-mail:haige-hu@163.com

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