微拟球藻的营养成分分析与评价

马文淑，孔怡晨，王芳, 3*，陈姗姗

(1.泉州师范学院 海洋与食品学院，福建 泉州 362000；2.福建农林大学 食品科学学院，福建 福州 350000；3.福建省海洋藻类活性物质制备与功能开发重点实验室，福建 泉州 362000)

微拟球藻(NannochloropsisoceanicaL.)是被归类于褐藻门，真眼点藻纲，单株藻科的藻类真核生物[1].微拟球藻主要有6种，分别为眼点微拟球藻(N.oculata)、盐生微拟藻(N.salina)、颗粒微拟球藻(N.granulata)、海洋微拟球藻(N.oceanica)、加的斯微拟球藻(N.gaditana)和湖沼微拟球藻(N.limnetica)[1-2].微拟球藻的细胞呈现球形，直径为2～8 μm，是单细胞微型浮游生物，具备光合作用效率高、生长周期短等优势，已应用于改善生态及作为鱼虾饵料和饲料添加剂，也可以用于生物能源、医疗、保健等领域[1,3-4].王爱英等[5]曾测定微拟球藻蛋白质含量和氨基酸组成，其他营养成分的测定未见相关报道.本研究以微拟球藻(N.oceanica)为研究对象，更为系统地测定其蛋白质、脂肪、碳水化合物、能量、膳食纤维、灰分、20种氨基酸、35种脂肪酸、18种矿物元素、黄酮和多酚的含量并进行营养价值评价，旨在为微拟球藻作为新资源食品的开发与应用提供更多基础资料和营养学依据.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

微拟球藻(N.oceanicaCCMP1779)藻粉购于光语生物科技有限公司.福林酚试剂、芦丁(rutinum, RT)、没食子酸(gallic acid, GA)、蛋白酶、氨基酸标准品购于上海源叶生物科技有限公司；35种脂肪酸混合标准品购于sigma公司；其他常规试剂均购于国药集团化学试剂有限公司.

1.2 主要仪器与设备

P230II高效液相色谱仪(伊力特公司)、7890B气相色谱仪(美国安捷伦公司)、A3原子吸收分光光度计(北京普析公司)，其余均为实验室常用设备.

1.3 营养成分测定方法

1.3.1 水分含量测定 采用GB 5009.3-2016[6]中第一法.

1.3.2 蛋白质含量测定 采用GB 5009.5-2016[7]中第一法.

1.3.3 脂肪含量测定 采用GB 5009.6-2016[8]中第一法.

1.3.4 碳水化合物含量测定 参考GB/Z 21922-2008中2.2.8条款，采用减差法[9].

1.3.5 能量测定 参考GB/Z 21922-2008中2.2.3条款，采用能量折算系数法[9].

1.3.6 可溶性糖(以葡糖糖计)含量测定 采用蒽酮法测定可溶性糖含量[10].

1.3.7 可溶性膳食纤维和总膳食纤维含量测定 采用GB 5009.88-2014[11].

1.3.8 灰分含量测定 采用GB 5009.4-2016[12]中第一法.

1.3.9 氨基酸含量测定 氨基酸采用GB 5009.124-2016测定[13]，色氨酸采用GB/T 15400-2018中高效液相色谱法测定[14]，胱氨酸采用GB/T 15399-2018测定[15].

1.3.10 脂肪酸含量测定 采用GB 5009.168-2016[16]测定.

1.3.11 矿物质元素含量测定 砷测定：GB 5009.11-2014[17]；钙测定：GB 5009.92-2016[18]；镉测定：GB 5009.15-2014[19]；铬测定：GB 5009.123-2014[20]；铜测定：GB 5009.13-2017[21]；铁测定：GB 5009.90-2016[22]；汞测定：GB 5009.17-2014[23]；钾和钠测定：GB 5009.91-2017[24]；镁测定：GB 5009.241-2017[25]；锰测定：GB 5009.242-2017[26]；钼测定：GB 5009.268-2016[27]；镍测定：GB 5009.138-2017[28]；磷测定GB 5009.87-2016[29]；铅测定：GB 5009.12-2017[30]；硒测定：GB 5009.93-2017[31]；锡测定：GB 5009.16-2014[32]；锌测定：GB 5009.14-2017[33].

1.3.12 总黄酮含量测定 采用SN/T 4592-2016[34]测定.得到总黄酮标准曲线如图1，线性回归方程为y=0.621 7x+0.000 7(R2=0.999 9)，线性关系良好.

图1 芦丁标准曲线 图2 没食子酸标准曲线

1.3.13 多酚含量测定 用1.3.12中的提取液按照GB 31740.2-2015[35]测定多酚含量,得到没食子酸标准曲线如图2，线性方程为y=0.096 8x+0.006 5(R2=0.999 1)，线性关系良好.

1.3.14 氨基酸营养价值评价 对微拟球藻进行营养价值评价采用氨基酸评分(amino acid score，ASS)和化学评分(chemistry score，CS)进行计算[36]，并计算其必需氨基酸指数(essential amion acid index，EAAI)[37]，其公式如下：

其中：n为氨基酸种数，a,b,c，…,h为样品蛋白质氨基酸含量(mg/g);A,B,C，…,H为鸡蛋蛋白质中氨基酸含量(mg/g).

2 结果与分析

2.1 一般营养成分分析

微拟球藻一般营养成分组成如表1所示.微拟球藻中蛋白质的含量为43.25%，这与王爱英等[5]测定含量为43.36%相近，高于董黎明等[37]测定的6种异养小球藻的蛋白质含量(13.99%～36.25%).碳水化合物和总膳食纤维含量较高，碳水化合物含量高于螺旋藻(10.44%)[38]，说明微拟球藻具有高产多糖的潜力；可溶性糖(以葡萄糖计)和可溶性膳食纤维的含量较少.灰分含量达到21.10%，高于螺旋藻[38]及小球藻[37]的灰分含量(<10%)，在藻类中含量处于较高水平.灰分作为衡量食品中无机成分总量的指标，灰分中含有的矿物质元素在人体的代谢反应中十分重要[40].

表1 微拟球藻一般营养成分组成

2.2 氨基酸组成分析与营养价值评价

微拟球藻中测定出的20种氨基酸的含量见表2.由表中可知，微拟球藻中氨基酸种类丰富，含有人体所需的9种必需氨基酸(essential amino acid，EAA)，总氨基酸(total amino acids，TAA)含量为45.78%，低于螺旋藻TAA含量(69.78%)[38]，EAA含量占TAA的31.40%.微拟球藻呈味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸)的总含量为14.60%，鲜味氨基酸谷氨酸和天冬氨酸占其的51.57%，赋予微拟球藻独特的风味，具有制备海藻食品的潜力.

表2 微拟球藻中氨基酸的含量

衡量微拟球藻蛋白质营养价值，除了考察微拟球藻EAA含量外，还要考察其氨基酸模式是否与人体接近.经过计算，微拟球藻EAA/TAA为31.40%，EAA和非必需氨基酸(non-essential amino acid，NEAA)的比为45.78%，低于王爱英等[5]测得的EAA/TAA为39.03%、EAA/NEAA为64.01%.根据FAO/WHO理想模式，EAA/TAA达到40%且EAA/NEAA达到60%以上时，蛋白质质量定义为优质[41-43].微拟球藻的EAA/TAA和EAA/NEAA均低于FAO/WHO推荐的理想模式.因此，微拟球藻蛋白质含量较高，但不属于优质蛋白.ASS、CS和EAAI 3种重要指标对微拟球藻蛋白质的氨基酸进行营养评价.从表3中可知，微拟球藻EAA总含量低于鸡蛋氨基酸总含量，与FAO/WHO模式氨基酸含量相近.微拟球藻EAAI值为73.27，高于巨藻(63.96)[39]、海洋巨藻(49.16)[39]和裙带菜孢子叶(60.27)[46]，具有较高的营养价值.结合AAS和CS来看，蛋氨酸+胱氨酸为微拟球藻的限制性氨基酸(<1)，赖氨酸和亮氨酸的计算结果均较高(≈1).这与王爱英等[5]测定的限制氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸的结果相一致.因此，建议将微拟球藻与其他蛋白质配合食用，以此提高营养价值.以大米、谷物为主食时会导致赖氨酸和亮氨酸不足[44-45]，而微拟球藻在一定程度上可以作为补充赖氨酸和亮氨酸的蛋白源.

表3 氨基酸组成评分

2.3 脂肪酸成分分析

微拟球藻脂肪酸(fatty acid，FA)含量见表4.微拟球藻共检测出21种FA，其中有7种饱和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA)，14种不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid，USFA).FA总量为10.26%，高于5个不同品系的球等鞭金藻FA含量(5.21%～9.68%)[50].二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸甲酯(DHA)具有降低胆固醇、甘油三酯，提高组织供氧，预防动脉粥硬化、脑血栓、脑溢血等作用[47].微拟球藻EPA含量丰富，占FA总量的33.82%，高于球等鞭金藻(0.2%～1.42%)及裂殖壶藻(1.4%)；DHA含量占FA总量的0.14%，则低于球等鞭金藻(9.68%～12.32%)及裂殖壶藻(34%)中DHA的含量[50-51].微拟球藻UFA种类繁多，尤其是EPA含量丰富，具备一定的营养价值和市场发展潜力.

表4 脂肪酸组成和含量

2.4 矿物质元素分析

微拟球藻矿物质含量测定结果见表5.检测的18种矿物质中P含量最高，Na和Ca次之.P可以有效保护人体细胞，可以与Ca作用对骨骼产生保护.微拟球藻中Ca含量远高于巨藻(19 160 mg/kg)[39]、角马尾藻(10 300～14 700 mg/kg)[48]和多肋藻(6 637～11 562 mg/kg)[49]，可作为补Ca的良好来源.微量矿物元素中Fe含量最高，达294.00 mg/kg；其次为Mn和Zn.Fe在氧气与二氧化碳转运、交换和组织呼吸等过程中具有重要作用；Mn具有促进骨骼生长和发育等功能；Zn具有催化和调节功能，也在结构方面起作用.Fe和Zn都属于必需微量元素，微拟球藻中的矿物质元素能够补充人体供需.

藻类植物容易富集金属元素，GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[52]明确规定藻类及其制品中Pb限量为1.0 mg/kg(干质量)；参照《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》As盐限量标准：Cd(≤0.30 mg/kg)、Cu(≤20.00 mg/kg)，As(≤2.0 mg/kg).由表5可知，微拟球藻Pb和As的含量超出标准规定的限量，这可能是由于微拟球藻受水体污染的影响，金属元素富集.因此，在微拟球藻的养殖与采收过程中应对Pb和As含量超出限量加以重视并予以解决.

表5 矿物质元素组成和含量

2.5 总黄酮含量测定结果

黄酮类化合物能够直接捕捉和清除活性氧簇，具有激活抗氧化系统以达到抗氧化目的的功能[53].根据芦丁标准曲线进行计算，微拟球藻中总黄酮含量为7.57 mg/g，高于狐尾藻乙酸乙酯提取相中的总黄酮含量(1.86 mg/g)[54].微拟球藻含有较高含量的黄酮类化合物，因此,为从微拟球藻制备黄酮类化合物并开发利用其生物活性奠定基础.

2.6 多酚含量测定结果

多酚类化合物可以用于抗炎症和抗氧化，并且可以调节细胞功能和基因表达，具有潜在的保健功能[53].根据没食子酸标准曲线计算，微拟球藻中总多酚含量为1.17 mg/g，高于羊栖菜总多酚含量(0.93 mg/g)[55]，低于红毛藻中总多酚含量(5.68 mg/g)[56].微拟球藻含有一定含量多酚类化合物，因此,为从微拟球藻制备多酚类化合物并开发利用其生物活性奠定基础.

3 结论

微拟球藻的主要成分有蛋白质、脂肪、碳水化合物和灰分，含量分别为43.25%、16.20%、18.15%和21.10%.检测出20种氨基酸，氨基酸种类齐全，其中必需氨基酸含量为31.40%，呈味氨基酸的含量为14.60%，谷氨酸和天冬氨酸占呈味氨基酸总量的51.57%，限制性氨基酸是蛋氨酸和胱氨酸；测得微拟球藻中多不饱和脂肪酸含量较高，占总脂肪酸的45.35%，不饱和脂肪酸中质量分数最高的是EPA，占总脂肪酸的33.82%；矿物质元素中P占比最大，其次为Na和Ca.综上所述，微拟球藻含有多种具有生物学功能的氨基酸、脂肪酸和矿物质元素等，尤其含有大量的的EPA，具备较高的营养价值.