干制牡蛎营养成分分析及其提取工艺的建立

钱炳俊，李 平，刘小兵，徐思捷

(1.盐城卫生职业技术学院 食品营养与卫生系，江苏 盐城224005； 2.上海交通大学 食品科学与工程系，上海200240； 3.海南椰岛酒业酿造有限公司，海南 海口570000)

干制牡蛎营养成分分析及其提取工艺的建立

钱炳俊1,2，李 平3，刘小兵3，徐思捷2

(1.盐城卫生职业技术学院 食品营养与卫生系，江苏 盐城224005； 2.上海交通大学 食品科学与工程系，上海200240； 3.海南椰岛酒业酿造有限公司，海南 海口570000)

为了探索干制牡蛎营养素的提取工艺，以干制牡蛎软体组织为材料，采用正交试验设计，利用高压均质和高静压2种物理辅助方式，以乙醇体积分数、浸泡时间和作用压力为正交因素，以牡蛎主要营养物质蛋白质、糖原和牛磺酸提取率为最优工艺稳定性的考察指标，优化提取工艺条件。结果显示，干制牡蛎中营养素和矿物质含量丰富，氨基酸组成完善。提取最佳工艺参数为：水提法，浸泡1 h，120 MPa高压均质。在此条件下，蛋白质、糖原、牛磺酸的提取率分别为53.73%、84.99%、93.48%，提取工艺具有良好的稳定性和重现性。

牡蛎； 营养素； 高压均质； 高静压； 提取率

牡蛎属软体动物门牡蛎科或燕蛤科，是世界性养殖贝类，也是我国四大养殖贝类之一。牡蛎营养价值极高，有“海中牛奶”的美誉，是我国首批被列为药食同源的保健疗效食品之一[1]。牡蛎的蛋白质含量高达50%，且含有大量的氨基酸、糖原、牛磺酸和活性微量元素等，药用价值极高[2]。研究表明，牡蛎提取物具有多种生物活性[3-6]。因此，以牡蛎全组织为原料提取的营养成分开发利用前景广阔。

由于牡蛎中富含的牛磺酸和多糖能溶于水，对牛磺酸和多糖的提取一般选用水提法，而对牡蛎中绝大多数可溶于水、稀酸、稀碱和稀盐溶液的结合蛋白如糖蛋白，普遍采用水提取法、酸碱溶液提取法[7]及醇提取法[8]等。黄来珍等[9]以羟自由基等的清除率为考察指标，比较分析了水浸提、盐浸提及超声波辅助盐浸提3种方法对近江牡蛎糖蛋白的提取效果，结果显示，超声波辅助盐浸提法效果较佳。目前，可食性生物营养成分和生物活性物质的提取工艺要求避免采用酸、碱、盐等化学物质和热处理。因此，物理冷处理技术逐步在营养成分和生物活性物质提取工艺中得到广泛应用，如高压均质技术和高静压技术等。高压均质技术可极大加速可溶物的渗透和扩散速度[10]，高静压技术是一种低热加工处理技术，对食品质构和微观结构具有显著的保持作用[11]。

鉴于高压均质技术、高静压技术的优越性，本研究分析了干制牡蛎中各营养成分的含量，并采用以不同体积分数的乙醇为提取剂，辅以高压均质和高静压技术的物理辅助提取技术，对干制牡蛎软体组织中蛋白质、糖原和牛磺酸进行提取，分析其提取率，以期建立最优提取工艺，为牡蛎营养素食品级提取液的制备奠定基础。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

干制牡蛎由海南椰岛酒业酿造有限公司提供。

0.1%甲基红乙醇溶液和0.1%溴甲酚绿乙醇溶液由盐城卫生职业技术学院食品营养与卫生系实验室配制；BCA蛋白质浓度测定试剂盒等购自碧云天生物技术研究所；美国SPEX多元素混标购自上海漾盟仪器有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

电子天平由梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司生产；粉碎机由广州市旭朗机械设备有限公司生产；电热恒温干燥箱由上海博迅实业有限公司医疗设备厂生产；FOSS Kjeltec TM2100 半自动定氮仪由福斯分析仪器公司(瑞典)生产；高速离心机由德国赫默公司生产；UV -1800 紫外分光光度计由日本岛津公司生产；马弗炉由上海久工电器有限公司生产；Hitachi L-8900 氨基酸全动分析仪由日本日立公司生产；高压均质机由ATS Engineering Inc生产；高静压设备由包头科发高压科技有限责任公司生产；水浴恒温振荡器、酶标仪和ICAP6300型电感耦合等离子体发射光谱仪等由美国Thermo Scienti-fic公司生产。

1.3 方法

As shown in Fig. 5(h), the measured reflectance peak at 1550 nm (center of the transparency window) is tuned by increasing the delay time between the pump and probe pulses by using the femtosecond laser pump and probe method. The refractive index n of the polycrystalline ITO is given by59:

1.3.1 干制牡蛎各指标测定 水分含量的测定采用常压干燥法(GB/T 5009.3—2003)；灰分的测定采用高温灼烧法(GB/T 5009.4—2003)；蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法(GB/T 5009.5—2003)；矿物质元素的测定采用电感耦合等离子体发射光谱仪。

脂肪含量的测定采用氯仿-甲醇法[12]。将干制牡蛎样品分散于氯仿-甲醇混合溶液中，在65 ℃水浴中加热微沸1 h,在65～70 ℃水浴中蒸发回收溶剂后于100～105 ℃烘箱中干燥30 min，冷却称质量，反复至恒质量。

糖原含量的测定采用蒽酮比色法[13]。干制牡蛎样品加入蒽酮试剂，沸水浴10 min后冷却至室温，暗处静置10 min后于620 nm处测吸光值。

氨基酸组成及含量的测定采用氨基酸自动分析仪。干制牡蛎样品经盐酸水解处理后冲入高纯度氮气抽真空，在110 ℃的恒温干燥箱中水解22 h。氨基酸自动分析仪以蛋白质水解法测定试样液的氨基酸组成和含量。

1.3.2 干制牡蛎营养素的提取 牡蛎干粉中加入各体积分数乙醇溶液，70 ℃恒温水浴振荡浸泡，不同时间浸泡结束后均用600 W超声波振荡20 min，样品进行高压均质或高静压处理，在9 000 r/min离心10 min。

1.3.3 干制牡蛎营养素提取的正交试验设计 以乙醇体积分数(0、20%、40%)、浸泡时间(1.0 h、1.5 h、2.0 h)、高压均质(80 MPa、100 MPa、120 MPa)或高静压压力(200 MPa、350 MPa、500 MPa)为3个因素进行正交试验(表1)。以蛋白质提取率、糖原提取率和牛磺酸提取率为考察指标，分别予以3个指标不同的权重(0.2、0.4、0.4)进行综合评分，确定最佳工艺参数。

表1 干制牡蛎营养素提取正交试验设计

蛋白质、糖原、牛磺酸提取率计算按照如下公式：

糖原提取率=提取液中糖原含量原料中糖原含量×100%

牛磺酸提取率=提取液中牛磺酸含量原料中牛磺酸含量×100%。

1.3.4 干制牡蛎营养素提取的验证试验 分别称取3等份的干制牡蛎，按正交试验确定的最佳提取工艺条件进行提取，以蛋白质、糖原和牛磺酸的提取率作为评价提取工艺优良的指标。

1.4 数据分析

每组试验平行3次，试验数据采用Excel软件进行基本分析，用SAS软件进行统计学方差分析，数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 干制牡蛎营养成分含量

从表2、3可以看出，椰岛酒业酿造有限公司提供的干制牡蛎蛋白质含量高、脂肪含量低，且其糖原和牛磺酸含量丰富。同时牡蛎中氨基酸含量丰富，组成完善，人体所需的8种必需氨基酸均存在(除色氨酸)，且含量较高，约为总氨基酸的39.21%，其中赖氨酸和亮氨酸含量丰富。天门冬氨酸、谷氨酸这2种呈味氨基酸含量最高，约为25.57%，这可能是牡蛎肉鲜味美的原因之一。此外，干制牡蛎中矿物质含量也十分丰富，Na、K含量可高达8～12 mg/g，Ca、Mg含量也较高，人体所需微量元素Zn可达213.30 μg/g，Se达3.74 μg/g(表4)。

表2 干制牡蛎基本营养成分 %

表3 干制牡蛎氨基酸组成

表4 干制牡蛎矿物质元素检测结果 μg/g

2.2 干制牡蛎高压均质及高静压提取工艺优化

多糖和牛磺酸一般用水提法，而牡蛎中糖蛋白可用醇提法，因此采用0～40%体积分数的乙醇作为提取剂。根据文献[14]，乙醇沉淀提取多糖的最佳时间为2 h，考虑到牛磺酸和多糖的水溶性，故选择乙醇的提取浸泡时间为1～2 h；根据文献[15]，超高压可以促进牡蛎提取物中蛋白质和游离氨基酸含量的提高，且与压力成正比，兼顾实验室设备压力参数，选择高压均质的压力为80～120 MPa，高静压压力为200～500 MPa。在各因素确定的情况下，极差R值的大小决定了各因素对结果贡献率的大小。表5和6结果显示，RA>RB>RC，说明乙醇体积分数对牡蛎营养元素的提取作用影响最大，而且根据K值的大小可判断，高压均质提取的最佳处理工艺为A1B1C3，高静压提取的最佳工艺为A1B1C3，即乙醇体积分数为0(直接水提)，浸泡时间为1 h，高压均质压力为120 MPa或者高静压压力为500 MPa。此外，比较2种最优提取方案的综合评分，可以发现高压均质处理组的效果优于高静压处理组。综上，试验采取高压均质处理的最优提取条件，即直接水提、浸泡1 h、高压均质压力为120 MPa，进行干制牡蛎营养元素的提取。

表5 干制牡蛎高压均质处理正交试验结果

续表5 干制牡蛎高压均质处理正交试验结果

表6 干制牡蛎高静压处理正交试验结果

2.3 验证试验结果

从表7可以看出，在正交试验确定的最优提取条件下，蛋白质、糖原和牛磺酸的提取率分别为53.73%、84.99%和93.48%，优于或接近于正交设计试验结果。统计分析结果显示，3个重复处理之间相对标准误差分别为2.47%、2.60%和4.21%，均低于5%，说明确定的最佳工艺条件具有较好的稳定性和可重复性。

表7 干制牡蛎最优工艺条件下提取结果 %

3 结论与讨论

干制牡蛎肉蛋白质含量高、脂肪含量低，且糖原、牛磺酸含量十分丰富，蛋白质含量为46.87%，糖原含量为22.59%，牛磺酸含量为3.04%。氨基酸组成完善，含有除色氨酸外的7种人体必需氨基酸，同时呈味氨基酸天门冬氨酸和谷氨酸含量丰富，此研究结果与先前王丹等[16]的研究结果类似。此外，牡蛎中矿物质元素含量较高，除K、Na、Ca、Mg等基本元素外，还含有丰富的人体所需的必需微量元素Zn和Se。

通过正交试验确定了干制牡蛎营养物质的最佳提取工艺：水提法，浸泡时间1 h，高压均质压力120 MPa。在此最优条件下，蛋白质、糖原和牛磺酸的提取率分别为53.73%、84.99%和93.48%。与王丹等[16]采用80 ℃恒温水浴提取方法相比，糖原和牛磺酸提取率稍有降低，但蛋白质提取率提高，提取效果的优越性显著。同时，本研究采用的是常温水提法，相对于王丹等[16]采用80 ℃恒温热水浸提工艺，能够避免温度对营养的破坏(如蛋白质的降解)，这可能是本研究蛋白质提取率提高的原因之一。牛磺酸提取率比王瑞芳等[17]采用超滤、离子交换、反渗透浓缩等现代加工技术提取率略低，但牛磺酸和多糖的提取率比王晓洁等[18]采用超声波破碎组织法和水提法提取栉孔扇贝高，说明高压均质处理相对于超声波处理更容易使牛磺酸和多糖溶出。根据相对标准误差值，验证试验结果表明优选的提取工艺具有良好的稳定性与重现性。此外，无论是高压均质还是高静压处理，牡蛎蛋白质和牛磺酸的提取率都是随着压力的升高而增大，原因可能是在高压作用下，牡蛎组织中的部分盐溶性蛋白质优先溶出；而且高压处理过程中牡蛎可能发生一定的生理生化反应，可提高牡蛎中某些蛋白质水解酶的活性，从而提高蛋白质和牛磺酸的提取率。因此，本研究所确定的干制牡蛎营养成分提取工艺，可以高效地提取牡蛎中的蛋白质、糖原和牛磺酸等营养成分。

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Determination of Nutritional Components and Extraction of Dried Oysters

QIAN Bingjun1，2,LI Ping3,LIU Xiaobing3,XU Sijie2

(1.Department of Food Nutrition and Hygiene,Yancheng Vocational Institute of Health Sciences,Yancheng 224005,China; 2.Department of Food Science and Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China; 3.Hainan Yedao Wine Brewing Co.Ltd.,Haikou 570000,China)

Dried oysters soft-tissue was used as raw materials,the basic nutritional components and extraction process were investigated.The orthogonal experiment was applied for establishment of the extraction process.High-pressure homogenization and high hydrostatic pressure treatment were used,and the concentration of ethanol,socking time and pressure were taken as orthogonal factors.The extraction rates of protein,glycogen and taurine were taken as indicators for optimizing the extraction condition.The results showed that dried oysters soft-tissue was rich in nutritional components and minerals,and the distribution of amino acids was perfect.The optimal extraction condition was socking in water for 1 h and high-pressure homogenization under 120 MPa.Under the optimal condition,the extraction rate of protein,glycogen and taurine were 53.73%,84.99% and 93.48%,respectively.The optimal process was stable and reproductive.

oyster; nutritional components; high-pressure homogenization; high hydrostatic pressure; extraction rate

2016-01-12

海南椰岛酒业酿造有限公司技术开发项目(SA1500055)

钱炳俊(1973-)，男，江苏盐城人，助理研究员，主要从事食品加工与营养研究。 E-mail：bjqianfd@sjtu.edu.cn

S98

A

1004-3268(2016)07-0152-05