仿刺参雄、雌性腺营养组成分析与评价

曹荣，王善宇，赵玲，刘淇*

(1.中国水产科学研究院黄海水产研究所， 山东 青岛266071；2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室， 山东 青岛 266003)

海参(Holothuroidea)具有极高的营养和保健价值，是中国传统的滋补佳品，也是食药同源的典范[1]。世界范围内的海参品种有1 400多种，中国约有100种，其中仿刺参(Apostichopusjaponicu)是中国海参市场上的主要品种，也是唯一的养殖品种，2018年养殖面积达238 183 hm2，产量达到174 340 t[2]。活参极易发生自溶，不便于运输和存贮，因此仿刺参多被加工成各类干制品[3]。干参生产过程中会产生大量副产物，如内脏、生殖腺等，目前这些副产物多被直接丢弃，利用率极低。国内学者曾对仿刺参体壁和内脏进行成分检测，认为仿刺参肠、呼吸树等内脏器官的营养价值不亚于体壁[4]。Sun等[5]研究发现仿刺参性腺的蛋白含量高，同时含有丰富的海参多糖和多种微量元素等。在日本，海参性腺被加工成丸剂、片剂或胶囊产品，价格极其昂贵。而中国对海参性腺的开发利用程度低，相关研究很少且技术成果大多停留在实验室阶段，如向怡卉等[6]研究发现海参生殖腺酶解液风味浓厚、营养丰富，可用于制作功能食品；赵鸿霞等[7]优化了海参卵的酶解工艺；曹荣等[8]采用响应面法使海参性腺水解度达到63%以上。目前，国内市场尚未发现以海参性腺为原料开发的商业化产品。

仿刺参是雌雄异体，生殖腺位于背侧，附着在肠系膜上，通过生殖管与体外相连。在非性成熟期，仿刺参雄、雌性腺的外观差异很小，性成熟时，雄性海参和雌性海参会同时将配子释放到海水中受精繁殖。目前有关仿刺参雄、雌性腺成分分析与加工利用的研究报道较少。张健等[9]曾以山东烟台仿刺参为研究对象，分别检测了卵、精的营养成分，但未明确所采集的样品是否处于性成熟期，有关如何进行加工利用的论述也较少。

不同地域养殖的仿刺参营养组成有很大差别[10]，是否处于性成熟期对生殖腺的化学组成也有显著影响。为进一步丰富仿刺参性腺营养组成的基础数据，科学评价仿刺参生殖腺的开发价值，本研究以产自青岛市黄岛区陈家贡湾海域的仿刺参为研究对象，选取性成熟期的仿刺参样品，分离得到雄、雌性腺，系统检测了其基本营养成分、脂肪酸、无机元素、氨基酸以及呈味核苷酸的含量，并在此基础上对其营养价值和开发利用前景进行了分析，以期为仿刺参资源的高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 实验材料

约50只性成熟的仿刺参于2019年4月下旬采自青岛市黄岛区某海参养殖场(35°64' N, 119°83' E)，体重为(300±30)g。采集后立即冲洗，剖腹，分拣出雄、雌性腺，冷冻保存。样品运至实验室后，进行冻干处理。粉碎后进行各项指标检测。

氨基酸混样标品、脂肪酸甲酯标准品、腺苷酸(adenosine monophosphate，AMP)、肌苷酸(inosine monophosphate，IMP)及鸟苷酸(guanosine monophosphate，GMP)，纯度>99.9%，购于美国Sigma公司；浓盐酸、氯仿及甲醇等生化试剂均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器设备

5810R型冷冻离心机购于德国艾本德公司；TYS-200型多功能高速粉碎机购于浙江省永康市红太阳机电有限公司；KDN-08C型定氮仪/数显温控消化炉购于上海新家仪器有限公司；MARS Xpress型微波消解仪购于美国CEM公司；UV-2802型紫外/可见分光光度计购于尤尼柯仪器有限公司；L-8900型氨基酸自动分析仪购于日本日立高新技术公司；5975C/6890型气相色谱—质谱联用仪购于美国安捷伦公司；7500ce型电感耦合等离子体质谱仪购于美国安捷伦公司。

1.2 实验方法

1.2.1 基本营养成分测定

粗蛋白含量的测定参照GB/T 5009.5—2016中的凯氏定氮法[11]。粗脂肪含量参照GB/T 5009.6—2016中的索氏提取法[12]。灰分含量的测定参照GB/T 5009.4—2016中的高温灼烧法[13]。

1.2.2 脂肪酸组成测定

采用氯仿-甲醇法提取总脂，甲酯化后，采用气相色谱串联质谱仪法[14]进行分析。气相色谱条件为：石英毛细管柱(30.00 m×0.32 mm×0.25 μm)，氦气作为载气，流量1.5 mL/min，以3 ℃/min的速度升至230 ℃后保持。质谱条件为：电子轰击离子源，电离能量70 eV，质荷比扫描范围50～500。根据各组分保留时间及质谱图，通过检索NIST谱库，采用面积归一化法计算各脂肪酸含量。

1.2.3 无机元素含量测定

准确称取1.00 g样品，微波消解后定容待测。采用碰撞/反应池电感耦合等离子体质谱仪法[15]测定。

1.2.4 氨基酸组成测定

按照GB/T 5009.124—2016[16]，采用氨基酸自动分析仪测定氨基酸组成。其中，水解氨基酸采用浓盐酸法消化处理样品。游离氨基酸采用磺基水杨酸法处理样品，即准确称取样品2.0 g，用0.01 mol/L的盐酸浸提30 min，过滤，取2 mL滤液加入质量分数为8%的磺基水杨酸2 mL，8 000 r/min离心10 min，取上清液过0.45 μm滤膜后，上机检测。

1.2.5 呈味核苷酸测定

参照汤水粉等[17]的方法略作修改。准确称取样品2.0 g，加入质量分数为10%的过氯乙酸溶液10.0 mL均质，离心后收集上清，中和至pH 6.5，过0.45 μm滤膜。滤液用高效液相色谱仪进行测定，主要参数为：C18色谱柱，流动相为磷酸盐缓冲液、甲醇混合溶液，流速 1.0 mL/min，进样量10 μL，检测波长254 nm。

1.2.6 鲜味评价

采用味精当量(equivalent umami concentration，EUC)评价样品鲜味程度，计算公式见式(1)[18]。

EUC(g MSG/100g)=∑aibi+1218(∑aibi)(∑ajbj)

式(1)

式(1)中：ai为鲜味氨基酸的量，g/100 g；bi为鲜味氨基酸相对于谷氨酸单钠(monosodium glutamate，MSG)的鲜味系数(Glu 1.0；Asp 0.077)；1218为协同作用常数；aj呈味核苷酸的量，g/100 g；bj为呈味核苷酸相对于IMP的鲜味系数(IMP 1.0；AMP 0.18；GMP 2.3)。

1.3 数据处理

采用SPSS 17.0对数据进行统计学处理，结果以(平均值±标准偏差)表示，采用Duncan多重比较法进行组间的差异显著性分析，P<0.05为差异显著，P>0.05为差异不显著。

2 结果与讨论

2.1 仿刺参雄、雌性腺的基本营养组成

仿刺参雄、雌性腺的蛋白、脂肪及灰分含量均有显著差异(P<0.05)，这种差别与仿刺参繁殖过程中的生理功能密切相关(表1)。雄性生殖腺主要用于提供精子，构成精子的主要成分是蛋白质，因而蛋白含量高达75.82 g/100g，而雌性生殖腺的蛋白含量仅有48.05 g/100g，这与张健等[9]的研究结果类似。

雌性生殖腺的脂肪含量高达15.70 g/100g，与张健等[9]的研究结果(10.18 g/100g)有所不同。仿刺参性成熟时，性腺往往需要较高的脂肪含量来实现其生理功能。本研究中检测的性腺脂肪含量高，这与所采集的仿刺参样品处于性成熟期一致。

表1 仿刺参雄、雌性腺基本营养成分Tab.1 Essential nutrients of Apostichopus japonicus gonads

注：以干基计。同一行标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.2 仿刺参雄、雌性腺的脂肪酸组成

仿刺参雄、雌性腺在脂肪酸含量方面有很大差异，雄性生殖腺的饱和脂肪酸总量、单不饱和脂肪酸总量、多不饱和脂肪酸总量以及脂肪酸总量均显著低于雌性(P<0.05)(表2)。雄性生殖腺中除C17:0、C18∶1n-9t及C20∶4n-6外，其他种类脂肪酸的含量均显著低于雌性(P<0.05)。脂肪酸比例方面，雄性生殖腺中含量最高的饱和脂肪酸为C18∶0，占脂肪酸总量的11.022%；含量相对较高的单不饱和脂肪酸为C20∶1(5.521%)和C18∶1n-9t(5.334%)；多不饱和脂肪酸中C20∶5n-3含量最高，占脂肪酸总量的比例高达39.474%，其次是C20∶4n-6(9.969%)和C22∶6n-3(9.891%)。雌性生殖腺中含量最高的饱和脂肪酸也是C18∶0(10.368%)；单不饱和脂肪酸中，C16∶1和C18∶1n-9c比例相对较高，这与雄性生殖腺有所不同；多不饱和脂肪酸中同样是C20∶5n-3含量最高。本研究所测得的仿刺参雄、雌性腺脂肪酸含量与Sun等[5]及张健等[9]的研究结果明显不同，可能原因与研究所采集的样品是否处于性成熟期有关。多不饱和脂肪酸可以起到降血脂、降胆固醇及抗氧化等作用，尤其是C20∶5n-3(EPA)和C22∶6n-3(DHA)对人的智力发育至关重要。仿刺参生殖腺具有很高的多不饱和脂肪酸含量，可作为生产功能性脂质产品的原材料。

表2 仿刺参雄、雌性腺脂肪酸组成Tab.2 Fatty acid compositions of Apostichopus japonicus gonads

续表2，Tab.2 Continued

注：“—”指未检测出。下同。

2.3 仿刺参雄、雌性腺的无机元素组成

仿刺参性腺中含有丰富的无机元素(表3)。常量元素中，Na、K含量较高，这与张健等[9]检测到仿刺参生殖腺中Mg、Ca含量相对较高的结果有所不同。检测到的微量元素多达36种，与之前的研究结果也有明显差异[4, 9]。雄性和雌性生殖腺中人体必需微量元素的总量分别为21.5 mg/kg和38.7 mg/kg，二者差异明显。在种类方面，雄性生殖腺中Fe、Zn、Sr、Cu及Rb含量相对较高，而雌性生殖腺中含量较高的微量元素依次是Zn、Fe、Sr、Cu及Rb，与雄性略有不同。微量元素在人体生长发育、代谢调控、免疫和生殖等方面具有重要的生理功能，仿刺参性腺中含有丰富的微量元素，可以作为营养元素补充型产品的生产原料。

表3 仿刺参雄、雌性腺无机元素组成Tab.3 The composition of mineral elements inApostichopus japonicus gonads

注：“*”表示人体必需微量元素。

2.4 仿刺参雄、雌性腺的水解氨基酸组成

如表4所示，仿刺参雄性生殖腺的水解氨基酸总量和其中的必需氨基酸总量分别为55.71 g/100g和23.49 g/100g，均显著高于雌性(P<0.05)。联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)对优质蛋白质的判定标准是ΣEAA/ΣAA为0.4左右、ΣEAA/ΣNEAA在0.6以上[19]，参照这一标准，仿刺参雄、雌生殖腺均符合FAO/WHO推荐的蛋白质理想模式。

在氨基酸组成上，仿刺参雄、雌性腺的氨基酸比例较为接近，其中雄性生殖腺中谷氨酸(Glu)、天门冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、亮氨酸(Leu)含量相对较高，雌性生殖腺中含量较高的氨基酸依次为Glu、Asp、赖氨酸(Lys)和Leu。Sun等[5]曾检测发现仿刺参性腺中Glu、Asp、Lys含量相对较高，本研究结果与之类似。氨基酸不仅有重要的营养价值，其中部分种类还具有药效功能，如Asp、Glu、Gly、酪氨酸(Tyr)和精氨酸(Arg)等，这些氨基酸在仿刺参性腺中含量也较高，其中Arg可刺激垂体释放生长激素，是维持婴幼儿生长发育必不可少的氨基酸，同时也是精子蛋白的主要成分，有促进精子生成、提供精子运动能量的作用[20]。由此推断，仿刺参性腺属于优质蛋白，具有很高的开发利用价值。

注：*为必需氨基酸(essential amino acid，EAA)；NEAA为非必需氨基酸(non-essential amino acid)；AA为氨基酸(amino acid)。

2.5 仿刺参雄、雌性腺游离氨基酸、呈味核苷酸含量及鲜味评价

游离氨基酸对水产品的滋味有重要贡献。尽管仿刺参雄、雌性腺的游离氨基酸总量有显著差异(P<0.05)，但种类比例较为接近，含量最高的种类均是Gly和Glu，且鲜味氨基酸总量和甜味氨基酸总量也无显著差异(P>0.05)(表5)。雄性生殖腺中Leu含量显著高于雌性(P<0.05)，这是造成雄性生殖腺游离氨基酸总量和苦味氨基酸总量高于雌性的主要原因。

表5 仿刺参雄、雌性腺游离氨基酸组成Tab.5 Free amino acid compositions of Apostichopus japonicus gonads

注：“+”表示总体愉悦，“-”表示总体不愉悦。ND指尚未明确。

呈味核苷酸是影响水产品滋味的另一类重要物质，其中AMP、GMP及IMP呈鲜味，且与鲜味氨基酸有协同效应，对整体滋味有重要贡献[22]。仿刺参雄性生殖腺中的AMP、GMP及IMP含量均显著高于雌性(P<0.05)(表6)。

通常采用EUC评定样品的鲜味程度，经计算，仿刺参雄、雌性腺的EUC分别为240.27 gMSG/100g和48.81 gMSG/100g，明显高于大黄鱼(Pseudosciaenacrocea)(13.43 gMSG/100g)[23]、卵形鲳鲹(Trachinotusovatus)(7.92 gMSG/100g)[24]和脊尾白虾(Exopalaemoncarinicauda)(12.98 gMSG/100g)[25]等常见的水产品种类。由此，以仿刺参生殖腺为原料开发的产品在鲜味方面存在优势，易被消费者接受。

表6 仿刺参雄、雌性腺呈味核苷酸含量Tab.6 Flavored nucleotides of Apostichopus japonicusgonads

3 结论

仿刺参雄、雌性腺的营养成分组成有很大差异。与雌性生殖腺相比，雄性生殖腺的蛋白和灰分含量显著偏高(P<0.05)，而脂肪含量显著偏低(P<0.05)。在脂肪酸组成上，雄、雌性腺均是以不饱和脂肪酸为主，尤其是C20:5n-3(EPA)含量较高。仿刺参性腺中微量元素含量高且种类丰富，雌性生殖腺的人体必需微量元素总含量高于雄性。雄、雌性腺水解氨基酸组成较为接近，均属于优质蛋白质。二者的游离氨基酸均以Gly(甜味)和Glu(鲜味)为主，雄性生殖腺中的呈味核苷酸含量更高，因此鲜味更为明显。综合分析认为，仿刺参生殖腺营养价值高，具有良好的开发利用前景，适宜用作开发营养强化型产品、功能脂质产品等。后续研究将重点分析仿刺参雄、雌性腺中海参多糖、皂苷等活性成分的种类、含量及功效。