不同地域刺参胶原蛋白含量及一般营养成分比较

2021-06-12王有权刘晓雨丁北辰常亚青

广东海洋大学学报 2021年3期

王有权，金鑫，刘晓雨，丁北辰，张杨，宋坚，丁君，常亚青

（大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室，辽宁大连 116023）

刺参（Apostichopus japonicus）属棘皮动物门（Echinodermata）、海参钢（Holothuroidea）、仿刺参属（Apostichopus），是重要的经济型棘皮动物，主要栖息在温带水域[1]。国内目前有20 多种经济类海参，分布于辽宁、山东等沿海，其中北方刺参的品质最佳[2]。刺参的体壁、肠道、性腺均具有较高的营养价值，其中体壁是刺参的主要食用部位，富含胶原蛋白、氨基酸、脂肪酸等活性成分[3]，具有抗肿瘤、清除自由基及增强机体免疫力的功能，可作为血管紧张素转移酶抑制剂，起到抗衰老的功效[4-5]。水产品源胶原蛋白由于提取工艺优于陆生牲畜，安全性高，具有低过敏性、低热变性、低抗原性等特点[6]，正在逐渐替代陆生市场中的畜牧胶原蛋白。

近年来，随着刺参需求量增加，各地刺参养殖业兴起，全国海参养殖面积由2014 年的214 180 hm2增到2019 年的246 745 hm2，但由于高温等恶劣气候的原因刺参的产量下降，已由2014 年的200 969 t 下降到2019 年的171 700 t[7]，以致刺参的市场价格不断波动。另外，多数消费者认为野生刺参营养价值高于养殖刺参，生产者及销售者以此为定价依据，致使野生刺参价格远高于养殖刺参。目前，国内外关于刺参营养对比的研究主要是对不同地域、不同养殖模式的刺参[8-10]及不同海域野生刺参[11]的营养对比，针对不同地域养殖与野生刺参营养成分的研究报道相对较少，因此本研究通过解析不同地域养殖（营城子、黑石礁和瓦房店海域）与野生（旅顺、蚆蛸岛和西霞口海域）刺参营养差异，对国内多个刺参生产区刺参的营养成分进行测定对比，以期为了解不同地域、不同养殖方式的刺参营养情况提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1实验材料于2019 年5 月末至7 月初，在山东西霞口野生刺参、辽宁旅顺野生刺参、辽宁蚆蛸岛野生刺参，辽宁瓦房店池塘养殖刺参、辽宁黑石礁室内养殖刺参、辽宁营城子池塘养殖刺参（2018 年高温幸存刺参群体）各随机采集规格相同的刺身12 只，平均体质量为145 g，取样刺参群体中除了辽宁黑石礁室内养殖刺参进行人工投喂饵料（海泥、海藻粉）外，其余刺参群体均摄食天然饵料。采样位点如图1 所示。

图1 刺参群体取样位点Fig.1 Sampling site of Apostichopus japonicus population

1.1.2样品处理用剪刀从刺参的肛门处沿背部剪开，清理掉内脏，将肌肉和头部石灰环除掉，剩余体壁切成2 cm×2 cm 肉块，一部分样品放入35 ℃烘箱烘至恒重，一部分样品置于-80 ℃冰箱保存待测。

1.2 方法

1.2.1一般营养成分测定依据食品安全国家标准，参照GB 5009.3－2016 采用直接干燥法测定水分，参照GB/T 5009.4－2016 采用马弗炉灼烧法测定灰分，参照GB/T 5009.5－2016 采用凯氏定氮法测定粗蛋白，参照GB/T 5009.6－2016 采用索氏抽提法测定粗脂肪；参照GB/T 9695.31－2008 采用直接滴定法测定总糖。

1.2.2胶原蛋白测定以GB/T 9695.23－2008 肉与肉制品羟脯氨酸含量测定标准来测定刺身胶原蛋白含量。由于刺参体壁含有大量水分，多余的水分会影响羟脯氨酸的测定，将测定样品烘干至恒重后再进行测定。

1.2.3氨基酸测定根据食品安全国家标准GB/T 5009.124－2003 的方式，样品经6 moL/L 盐酸水解处理后使用L-8800 全自动氨基酸自动分析仪（日本日立公司）测定。

1.2.4脂肪酸测定根据食品安全国家标准GB/T 5009.168－2016 的方法，使用7890A 气相色谱仪（日本岛津公司）进行脂肪酸的测定

1.2.5氨基酸营养评定根据1973 年联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）的建议，将氨基酸评分标准模式和全鸡蛋蛋白质的氨基酸模式进行营养价值评定，刺参体壁的氨基酸评分（Amino acid score，AAS）、化学评分（Chemical score，CS）和必需氨基酸指数（Essential amino acid index，EAAI）的计算方法见参考文献[12-14]。

1.3 数据处理

所有实验结果以平均值±标准差形式表示；利用Excel 2018 软件进行数据统计；使用SPSS 24.0软件对原始数据进行单因子方差分析，最小显著性差异法（least significant difference，LSD）检验，显著性水平α=0.05。

2 结果与分析

2.1 不同地域刺参体壁一般营养成分分析比较

不同地域刺参体壁一般营养成分分析和胶原蛋白含量结果如表1、2 所示。不同地域刺参体壁的水分质量分数为88.78%～ 92.40%；一般营养成分中，粗蛋白质量分数为54.06%～ 64.38%；灰分质量分数为26.12%～ 35.02%；总糖质量分数为4.81%～ 7.04%；粗脂肪质量分数为2.35%～ 4.84%；羟脯氨酸质量分数为1.07%～ 2.03%，按照海参胶原蛋白中羟脯氨酸质量分数为7.7%[15]换算，刺参胶原蛋白质量分数为13.90%～ 26.37%。蚆蛸岛、西霞口、旅顺刺参体壁的水分及灰分质量分数显著高于营城子、黑石礁与瓦房店（P＜0.05）；营城子、瓦房店、黑石礁刺参体壁的粗蛋白质量分数显著高于蚆蛸岛、西霞口、旅顺刺参（P＜0.05）；旅顺刺参体壁的粗脂肪质量分数显著高于其它地域刺参养殖刺参（P＜0.05）；蚆蛸岛刺参体壁的总糖质量分数显著低于其它地域刺参（P＜0.05）。瓦房店刺参的胶原蛋白质量分数显著高于营城子、蚆蛸岛、旅顺刺参（P＜0.05）；旅顺刺参的胶原蛋白质量分数最低，显著低于其它地域刺参（P＜0.05）。刺参体壁粗蛋白质量分数高于粗脂肪、灰分及总糖质量分数，与Lee 等[16]对独岛海参的测定的结果相同，水分含量上野生高于养殖的现象在大麻哈鱼（Oncorhynchus keta）[17]的研究中也有体现；各地域刺参的粗蛋白质量分数与潘安等[18]对福建刺参测定值基本一致；灰分质量分数与李丹彤等[19]测定结果基本一致。胶原蛋白质量分数低于赵艳芳等[8]对不同养殖模式下刺参的测定值，这种差异可能是测定方式不同造成的。

表1 不同地域刺参体壁一般营养成分质量分数（以干基计）Table 1 General nutrient content of body wall of Apostichopus japonicus in different regions (dry matter) %

从实验结果来看，养殖刺参（营城子、瓦房店、黑石礁）与野生刺参（西霞口、蚆蛸岛、旅顺）的营养成分存在一定差异，其中养殖（营城子、瓦房店、黑石礁）刺参粗蛋白、胶原蛋白平均质量分数（61.81%、26.24%）极显著高于野生（西霞口、蚆蛸岛、旅顺）刺参（54.95%、19.24%），而灰分质量分数（28.06%）显著低于野生刺参（34.20%），水分质量分数（89.42%）显著低于野生刺参（91.93%），结果与王哲平等[20]研究的结果基本相似。因实验刺参取自不同地域，因此，除摄食饵料不同外，水体环境的不同也是造成上述差异的主要原因[21]。养殖刺参间的一般营养成分差异不大，黑石礁刺参的粗蛋白、粗脂肪质量分数略高于营城子与瓦房店刺参，可能的原因是由人工投喂的饲料中蛋白质含量比池塘天然饵料高引起的。

表2 不同地域刺参体壁胶原蛋白质量分数（以干基计）Table 2 Collagen content of body wall of Apostichopus japonicus in different regions(dry matter) %

2.3 不同地域刺参体壁氨基酸分析比较

不同地域刺参体壁氨基酸组成及含量如表3 所示，共检测17 种氨基酸，包含7 种必需氨基酸，其中色氨酸因使用酸水解法被破坏，未测出其含量。总氨基酸（TAA）质量分数为36.58%～ 59.58%，必需氨基酸（EAA）的质量分数为10.50%～ 16.00%，非必需氨基酸的质量分数为25.16%～ 43.58%，呈味氨基酸（DAA）的质量分数为18.64%～ 33.09%。必需氨基酸含量占氨基酸总量w(EAA)/w(TAA)为26.85%～ 31.22%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值w(EAA)/w(NEAA)范围为36.71%～ 45.39%；呈味氨基酸占氨基酸总量w(DAA)/w(TAA)为50.94%～ 55.55%。各地域刺参富含谷氨酸与甘氨酸，为刺参体壁鲜甜度奠定基础，呈味氨基酸与总氨基酸的比值w(DAA)/w(TAA)均高于50%，且差异较小，说明6 个地域刺参具有相似的口感。蚆蛸岛刺参的总氨基、必需氨基酸、呈味氨基酸含量最高，显著高于其它地域刺参（P＜0.05）。不同地域刺参必需氨基酸与非必需氨基酸的比值w(EAA)/w(NEAA)和西班牙海参（Parastichopus regali）相近[22]，必需氨基酸在总氨基酸中占比w(EAA)/w(TAA)与赵艳芳等[8]对南北养殖刺参营养成分中w(EAA)/w(TAA)一致，高于李丹彤等[23]对獐子岛夏、秋季野生刺参的检测结果，这可能由于不同季节的饵料不同，进而引起摄食不同饵料的刺参体壁氨基酸组成不同[24]；

表3 不同地域刺参体壁氨基酸组成及质量分数（以干基计）Table 3 Amino acid composition and content of body wall of Apostichopus japonicus in different regions(dry matter) %

必需氨基酸评分（AAS）、化学分（CS）、必需氨基酸指数（EAAI）是被测物中蛋白质的必需氨基酸组成与参考蛋白质氨基酸模式进行比较得出的分数，能够反映出蛋白质质量。如表4 所示，六个地域刺参的必需氨基酸指数均超过40；根据AAS、CS 标准，6 个地域刺参体壁的第一限制氨基酸都是甲硫氨酸和胱氨酸，黑石礁、蚆蛸岛、西霞口刺参体壁的第二限制性氨基酸为赖氨酸，瓦房店、营城子、旅顺刺参体壁的第二限制性氨基酸为亮氨酸。从平均结果来看，养殖刺参的w(EAA)/w(NEAA)（41.69%）及w(EAA)/w(TAA)（29.40%）高于野生刺参（38.30%、27.68%），但野生刺参的EAAI（50.67）高于养殖刺参的（46.90），其中蚆蛸岛野生刺参的必需氨基酸指数最高，为62.45，总氨基酸、必需氨基酸、呈味氨基酸含量显著高于其它地域刺参（P＜0.05），氨基酸的营养价值最高。可能因为蚆蛸岛附近海域受人为影响较少，海底生境好，能够赋予刺参丰富优质的饵料。养殖刺参中，营城子刺参的w(EAA)/w(NEAA)（52.27%）及w(EAA)/w(TAA)（31.22%）高于瓦房店（45.22%、28.28%）与黑石礁刺参（46.80%、44.21%），EAAI（43.11）低于瓦房店（49.01）与黑石礁（48.58）刺参，造成差异的主要原因可能跟刺参饵料相关，研究表明刺参摄食不同藻类会使体壁氨基酸组成发生改变[25]。

表4 不同地域刺参氨基酸组成评价Table 4 Evaluation of amino acid composition of Apostichopus japonicus from different regions

2.4 不同地域刺参脂肪酸分析比较

如表5 所示，本研究共检测了30 种脂肪酸，总质量分数为3 243.96～ 5 830.08 mg/kg；饱和脂肪酸（SFA）质量分数为684.55～ 1 781.20 mg/kg，主要以软脂酸（C16：0）为主；单不饱和脂肪酸（MUFA）质量分数为1 018.42～ 2 044.56 mg/kg，以二十四碳一烯酸（C24∶1）为主；多不饱和脂肪酸（PUFA）的质量分数为973.87～ 2 562.06 mg/kg，主要以花生四烯酸（C20∶4）、二十二碳二烯酸（C22∶2）为主；各地域刺参DHA 与EPA 的总质量分数为51.37～ 148.60 mg/kg，营城子耐刺参的DHA+EPA 含量最高，显著高于其它群体（P＜0.05）。

表5 不同地域刺参脂肪酸质量分数（以干基计）Table 5 Fatty acid content of Apostichopus japonicus in different regions (dry matter) mg/kg

不同地域刺参的脂肪酸组成及含量存在一定差异。从平均结果来看，虽然养殖刺参的单不饱和脂肪酸MUFAs 质量分数（1 408.30 mg/kg）低于野生刺参（1 541.06 mg/kg），但其总脂肪酸TFA 质量分数（4 709.26 mg/kg）、饱和脂肪酸SFAs 质量分数（1 239.42 mg/kg）、多不饱和脂肪酸PUFAs 质量分数（2 062.43 mg/kg）显著高于野生刺参（4 487.03、872.33、1 692.31 mg/kg）。且高度不饱和脂肪酸中DHA+EPA 质量分数（94.79 mg/kg）显著高于野生刺参（72.49 mg/kg），DHA、EPA 的营养价值极高，具降血压、增强记忆力等作用[26]，差异可能与养殖刺参摄食池塘富含较多高度不饱和脂肪酸的天然藻类及原生动物的底泥相关[27]。养殖刺参中营城子刺参的单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸及DHA+EPA 质量分数（1 522.87、2 180.94、148.60 mg/kg）高于瓦房店刺参（1 366.65、2 001.43、51.37 mg/kg）。总体上，营城子刺参的品质优于瓦房店刺参，这可能跟刺参养殖的日常管理及摄取不同天然饵料相关[28]；营城子池塘养殖刺参的单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸及 DHA+EPA 质量分数（1522.87、2 180.94、148.60 mg/kg）优于室内养殖群体（1 335.37、2 001.92、84.39 mg/kg）。差异主要因室内养殖刺参投喂的饲料除蛋白质含量高外，不饱和脂肪酸等其它营养物质含量不及池塘的天然饵料，另外两种养殖方式下刺参的光照强度及周期不同，导致刺参生长速度不同[29]，有可能造成营养成分的差异。同时，有研究表明，适量摄食HUFA（高不饱和脂肪酸）能够有效提高机体抗氧化能力，DHA 等多不饱和脂肪酸可以通过对NAD(P)H（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）氧化酶等的作用调节体内ROS 水平、还能通过自身过氧化反应跟自由基反应进而达到抗氧化效果[30]。当温度升高刺激刺参释放大量自由基时，刺参通过摄食及体壁储存的DHA 等能够及时消除累计的自由基，减轻对机体的伤害，这可能是营城子刺参耐高温的原因，因此可在高温季节来临之前向海参投喂一定量HUFA，增强其耐高温能力，以减少损失。