裙带菜孢子叶营养成分分析及品质评价

李红艳　王颖　刘天红　孙元芹

摘要：【目的】明确裙带菜孢子叶的营养价值，为其深加工及高值化利用提供理论依据。【方法】根据相关检测标准，测定裙带菜孢子叶的主要营养成分、氨基酸组成、脂肪酸组成、无机元素、重金属、维生素C及岩藻黄素、甘露醇和多酚等活性物质的含量，并进行营养评价。【结果】裙带菜孢子叶的水分含量为88.50%，干物质中碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪和灰分含量分别为52.52%、16.37%、2.22%和28.89%；共检测出18种氨基酸，其中8种必需氨基酸含量占氨基酸总量的39.27%，4种呈味氨基酸占氨基酸总量的38.03%，氨基酸评分（SAA）平均为87.05；脂肪酸中多不饱和脂肪酸含量占比为45.49%；富含钠、钾、钙等常量元素，含有一定的铁、碘等微量元素和维生素C；重金属无机砷、铅、铜和甲基汞均未检出；含有较高的岩藻黄素、甘露醇和多酚等活性物质。【结论】裙带菜孢子叶具有高碳水化合物、高蛋白质、低脂肪的特点，富含多种活性物质，营养均衡，是食用和开发保健食品的良好原料。

关键词： 裙带菜孢子叶；营养成分；氨基酸；脂肪酸；活性成分；品质评价

中图分类号： S968.423 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）09-1821-06

0 引言

【研究意义】裙带菜（Undaria pinnatifida）属褐藻门褐藻纲海带目翅藻科裙带菜属，是一种大型温带海洋藻类，主要分布于中国、日本和韩国的沿海地区（李裕博，2016）。2016年我国海水养殖裙带菜产量为15.26万t（农业部渔业局，2018）。孢子叶是裙带菜的繁殖器官，位于裙带菜茎部靠近假根的部分，已有研究发现裙带菜孢子叶富含膳食纤维和褐藻多糖等，具有良好的营养和保健功效（孙静亚和王惠君，2008；王晓虎，2012），开发利用前景广阔。因此，开展裙带菜孢子叶的营养成分研究，对充分利用裙带菜资源及提高裙带菜孢子叶的经济价值具有重要意义。【前人研究进展】目前对裙带菜孢子叶的研究主要集中于多糖的提取制备（朱良等，2006；张警予等，2014；董秀芳等，2015；熊欣等，2017）、酶解制备调味料（焦阳等，2016；李裕博，2016）、岩藻黄素的制备（纪晓林等，2016，2017）等方面；在营养成分分析方面，仅有苏秀榕等（1994）对大连养殖的裙带菜孢子叶进行蛋白质、氨基酸、多糖和无机元素等较全面营养分析，认为裙带菜孢子叶含有一定蛋白质、丰富的无机盐和较高的多糖，是较好的食品原料。在其他海藻的营养成分分析方面，李兴霞等（2010）对烟台海域裙带菜的营养成分进行研究，结果表明，裙带菜富含褐藻糖胶、褐藻酸和甘露醇等功能性物质，氨基酸组成均衡，矿物质含量丰富；侯萍等（2016）对海南常见的马尾藻、麒麟菜、江篱和裙带菜的蛋白质、脂肪、粗纤维等营养成分进行分析，认为4种海藻均富含膳食纤维和多糖，具有深加工和高值化的潜力。【本研究切入点】近年来未见对大连以外的其他地域、不同季节裙带菜孢子叶营养成分的研究报道。【拟解决的关键问题】对裙带菜孢子叶进行营养成分分析与评价，为其深加工及高值化利用提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

裙带菜孢子叶于2017年5月取自山东省荣成市人和镇沙口村，冲洗沥干，用脱脂滤纸除去表面水分，适当剪切后混合均匀，装入样品袋中置于-20 ℃保存备用。甲苯、石油醚、氯仿、丙酮、乙醇、无水乙醚、氢氧化铵、盐酸、硫酸、硝酸、冰乙酸、硼酸、过氧化氢、硫酸钠、硫酸铜、硫酸钾、重铬酸钾和氢氧化钠均为分析纯，购自国药集团化学试剂北京有限公司；色谱甲醇和乙腈购自美国天地（TEDIA）有限公司。

主要仪器设备：L-8900全自动氨基酸分析仪（日本日立集团）、 LC-20A液相色谱仪（日本岛津集团）、AA-6300C原子吸收分光光度计（日本岛津集团）、Prodigy Plus全谱直读ICP发射光谱仪（美国利曼公司）、Soxtec8000索氏提取仪（丹麦福斯分析儀器公司）、Kjeltec 8400全自动定氮仪（丹麦福斯分析仪器公司）、F6010马弗炉（路易企业有限公司）。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 营养成分测定

1. 2. 1. 1 常规营养成分 水分：直接干燥法（GB 5009.3—2016）；粗蛋白：凯氏定氮法（GB 5009.5—2016）；粗脂肪：索式抽提法（GB 5009.6—2016）；灰分：马弗炉灰化法（GB 5009.4—2016）；碳水化合物：减差法，即100-（水分+蛋白质+脂肪+灰分）；不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维：酶重量法（GB 5009.88—2014）。

1. 2. 1. 2 氨基酸成分 样品加入6 mol/L盐酸溶液水解，采用日立L-8900全自动氨基酸分析仪测定17种氨基酸；另取样品加入5 mol/L氢氧化钠溶液水解后，测定其色氨酸含量。

1. 2. 1. 3 脂肪酸成分 样品酸水解后，加入内标甘油三酯和十一烷酸，以乙醚萃取脂质，然后于甲醇中以三氟化硼转化为脂肪酸甲酯，气相色谱（安捷伦GC6890）分析。

1. 2. 1. 4 无机元素、维生素C及重金属 维生素C含量采用GB 5009.86—2016第一法高效液相色谱法测定；钾、钠、铁、锌、硒、钙含量采用GB 5009.268—2016的电感耦合等离子体发射光谱法测定；铜和铅含量采用GB/T 5009.12—2010的（石墨炉）原子吸收光谱法测定；碘含量采用GB/T 5009.267—2016的氧化还原滴定法测定；无机砷含量采用GB 5009.11—2014的液相色谱—电感耦合等离子质谱法测定；甲基汞含量采用GB 5009.17—2014的液相色谱—原子荧光光谱联用方法测定。

1. 2. 1. 5 活性成分 甘露醇含量采用高效液相色谱法测定（白鸿等，2011）；岩藻黄素含量采用本实验室自建的高效液相色谱法测定（Wang et al.，2017）；多酚含量采用Folin-Denis法测定（吕成林等，2014）。

1. 2. 2 氨基酸评分及化学评分计算 将所测得必需氨基酸结果换算为1克蛋白质中含氨基酸的毫克值，与世界粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）建议的氨基酸评分模式和以鸡蛋蛋白质作为理想蛋白质（World Health Organization，1985）进行比较，并按公式分别计算氨基酸评分（SAA）（Vinay and Kanya，2008）、化学评分（SC）和必需氨基酸指数（IEAA）（中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所，1991）。

SAA=[M1M0]×100

Sc=[M1M2]×100

IEAA=[100aA×100bB×100cC×…100hHn]

式中，M1为待评蛋白质中必需氨基酸含量（mg/g N）；M0为FAO/WHO模式中蛋白质对应的必需氨基酸含量（mg/g N）；M2为鸡蛋蛋白质中对应的必需氨基酸含量（mg/g N）；n為比较的氨基酸种类数；a、b、c、…、h分别为待评蛋白质的氨基酸含量（mg/g N）；A、B、C、…、H为鸡蛋蛋白质的某一氨基酸含量（mg/g N）。

1. 3 统计分析

采用Excel 2010对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 一般营养成分测定结果

由表1可知，裙带菜孢子叶水分含量高达88.50%；干物质中碳水化合物含量最高（52.52%），其次为灰分和粗蛋白，分别为28.89%和16.37%，粗脂肪含量较低，仅为2.22%。

膳食纤维包括纤维素、半纤维素、戊聚糖、木质素、果胶、树胶等，与粗纤维相比能更客观、准确地反映食物的可利用率。裙带菜孢子叶的可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维含量均较高，分别为17.78%和20.22%。

2. 2 氨基酸组成及评价

由表2可知，裙带菜孢子叶共测出18种氨基酸，其中必需氨基酸8种，含量为47.42 mg/g，占氨基酸总量的39.27%，非常接近WHO/FAO推荐的理想蛋白质模式（EAA/TAA在40.00%左右）。18种氨基酸中，谷氨酸含量最高，占氨基酸总量的14.72%，其次为天门冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸，色氨酸含量则最低，仅占氨基酸总量的0.61%。裙带菜孢子叶中的鲜味氨基酸（天门冬氨酸、谷氨酸）和甘味氨基酸（甘氨酸、丙氨酸）占氨基酸总量的38.03%，赋予了裙带菜孢子叶浓郁的海藻鲜味。

以SAA、SC及IEAA对裙带菜孢子叶蛋白质的氨基酸进行评价，结果如表3所示。由表3中SAA可知，裙带菜孢子叶中胱氨酸+蛋氨酸、苏氨酸和缬氨酸含量均高于FAO/WHO标准，SAA平均为87.05，限制性氨基酸（氨基酸评分中得分较低的氨基酸）为色氨酸和赖氨酸；根据SC，裙带菜孢子叶的苏氨酸得分最高，限制性氨基酸为色氨酸和胱氨酸+蛋氨酸。

2. 3 脂肪酸组成

由表4可知，裙带菜孢子叶的脂肪酸含量较低，但其种类丰富，脂肪酸组成以单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸为主，二者含量占脂肪酸总量的66.80%，其中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸构成的多不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的45.49%。不饱和脂肪酸含量由高到低为ω-6脂肪酸>ω-9脂肪酸>ω-3脂肪酸。

2. 4 无机元素、维生素C及重金属含量测定结果

海藻具有富集海水中无机元素的特性，因此藻体中所含无机元素种类丰富。由表5可知，裙带菜孢子叶中常量元素钠、钾、钙含量较高，分别为26.52、69.93和7.30 mg/g，也含有一定量的微量元素铁和碘；维生素C含量95.20 mg/kg，与海黍子、鼠尾藻、海带等褐藻的维生素C含量（陶平等，2001）相比较低。

藻类会通过主动运输和被动吸收等途径在体内蓄积海洋中的金属离子（Miao et al.，2014），因此对海洋藻类中的重金属含量进行分析和安全性评价显得尤为重要。经测定，裙带菜孢子叶中的无机砷、铅、铜和甲基汞均未检出，符合GB 19643—2016《食品安全国家标准 藻类及其制品》中污染物限量标准和GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》的规定。

2. 5 活性成分含量测定结果

由表6可知，裙带菜孢子叶中岩藻黄素、甘露醇和多酚3种活性物质的含量均较高，分别为0.51、70.80和13.34 mg/g，可用于开发保健食品或提取岩藻黄素、甘露醇和多酚，实现高值化利用。

3 讨论

裙带菜孢子叶基本营养成分分析结果表明，其碳水化合物含量高于裙带菜（40.75%～41.21%）（李兴霞等，2010）和海带（50.21%）（姚海芹等，2016），粗蛋白含量高于海带（10.92%）和大部分裙带菜（15.45%～16.43%），低于海黍子（19.30%）（詹冬梅等，2016）和鼠尾藻（19.35%）（吴海歌等，2008），脂肪含量低于海黍子（2.50%）和裙带菜（3.15%～3.56%），高于鼠尾藻（0.41%）和海带（0.71%），具有高蛋白、高碳水化合物、低脂肪的特点。与苏秀榕等（1994）测定裙带菜孢子叶的营养成分相比，本研究所测样品的粗蛋白含量约为前者的1.84倍，碳水化合物含量偏高，脂肪和灰分含量偏低，含量有明显差异，可能与裙带菜孢子叶的产地、采集季节及检测方法不同有关。

裙带菜孢子叶蛋白质的氨基酸组成丰富，共检测出18种氨基酸。其中，谷氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸含量较高，与李兴霞等（2010）检测的裙带菜结果一致，与苏秀榕等（1994）检测的结果（丙氨酸、缬氨酸、谷氨酸和天门冬氨酸含量高）略有不同，可能是由于原料的产地和季节导致这种差异。裙带菜孢子叶的EAA/TAA高达39.27%，符合WHO/FAO推荐的理想蛋白质模式，是优质的蛋白质。

裙带菜孢子叶的脂肪酸组成以不饱和脂肪酸为主，ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸占脂肪酸總量的45.49%，这两类脂肪酸都是人体的必需脂肪酸，具有重要的生理功能。ω-3脂肪酸具有抑制血栓形成、降血压、降甘油三脂、增高高密度脂蛋白胆固醇、降低低密度脂蛋白胆固醇、延缓动脉粥样硬化、抑制肿瘤生长和转移等作用（吴爱春等，2009）；ω-6的花生四烯酸作为结构脂类，广泛存在于哺乳动物的器官、组织和肌肉中，也是多种生物活性物质的前体（唐春华和陈韬，2009）；亚油酸是磷脂的重要组成部分，对胆固醇的代谢也有重要作用（刘祥义等，2003；李童等，2017）。综上，裙带菜孢子叶的脂肪酸具有较高的营养价值。

矿物元素是人体必不可少的营养物质，对维持机体正常生理功能和物质代谢有重要作用。裙带菜孢子叶富含钾、钠和钙，其中钾含量高于鼠尾藻（吴海歌等，2008）、裙带菜（李兴霞等，2010）和海带（姚海芹等，2016），且钾含量远高于钠含量，有助于改善人体的钾钠平衡，对预防高血压和心血管疾病有积极作用（刘定梅，2016）；钙是骨骼、牙齿和软组织结构的重要成分，并参与机体能量代谢。裙带菜孢子叶中还含有一定量的铁和碘，铁是血红蛋白的重要成分，具有运输氧气、缓解贫血等功效；碘是维持人体甲状腺功能所必需的元素（程波等，2009）。综上，裙带菜孢子叶含有大量人体必需的常量元素和微量元素，可作为良好的矿物质补充剂。

裙带菜孢子叶中的活性成分含量较高。岩藻黄素含量高于鼠尾藻（0.45±0.05 mg/g）和海黍子（0.26±0.05 mg/g）（詹冬梅等，2016），低于裙带菜（1.362 mg/g）（苌钊等，2013）和海带（1.0068）（姚海芹等，2016）；甘露醇含量高于鼠尾藻（4.40 mg/g）和海黍子（4.50 mg/g）（詹冬梅等，2016），低于海带（125.5 mg/g）（姚海芹等，2016）；多酚含量高于鼠尾藻（6.48±1.02 mg/g）和海黍子（5.33±0.58 mg/g）（詹冬梅等，2016）。岩藻黄素是一种海洋类胡萝卜素，具有抗氧化、抗肥胖、抗炎、抗癌等多种生物学活性（汪曙辉和薛长湖，2010）；甘露醇在医学上具有降低颅压的作用，工业上用作化学调和剂（Rupérez，2002）；褐藻多酚具有抑菌、降血脂、抗氧化、抗凝血等生物活性功能（张丽斌等，2013）。裙带菜孢子叶中的活性成分使其具备较高的食用价值和保健功效。

4 结论

裙带菜孢子叶具有高碳水化合物、高蛋白质、低脂肪的特点，富含多种活性物质，营养均衡，是食用和开发保健食品的良好原料。

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（責任编辑 罗 丽）