不同采收期坛紫菜感官品质及蛋白组成分析

宣仕芬,朱煜康,孙 楠,王 宸,黄 涛,李 超,杨文鸽

(宁波大学食品与药学学院,浙江省动物蛋白食品精深加工重点实验室,浙江宁波 315832)

紫菜属红藻门原红藻纲红毛菜目红毛菜科,是我国重要经济海藻之一,其藻体呈深褐色、紫红色或褐绿色,晒干后通常呈深紫褐色[1-2]。我国的紫菜种类约20种,其中条斑紫菜和坛紫菜是最主要的养殖品种[3-4]。条斑紫菜主要分布于长江以北,而坛紫菜系暖温带性海藻,主要分布于长江以南,盛产于福建省和浙江省[5]。2018年,我国紫菜产量大约为18300 t,其中坛紫菜占我国紫菜总产量的75%～80%[6]。紫菜富含蛋白质、多糖、多酚和维生素等生物活性物质,营养价值高,其中蛋白质含量达30%,且紫菜蛋白质氨基酸种类齐全、含量丰富,同时具有抗癌、抗氧化、降血糖和增强免疫等功能[2,7-8]。目前,海洋藻类作为新型蛋白源已逐渐受到重视,富含蛋白的紫菜能满足人们对于高品质食品的需求,这为海洋藻类的开发利用起到较好的推动作用。

紫菜的采收具有“分茬”的特点,采割过的紫菜可以再次生长进行收割[9]。首次采割的紫菜通常称作头水紫菜,一般在每年的十月中旬,每隔二十天左右可以再采收一次,之后采割的依次称作二水紫菜、三水紫菜等。不同采收期的紫菜在感官方面、营养组成方面及风味方面等都存在差异性[10-11]。一般采割期越晚,紫菜的营养价值逐渐降低,口味变差,紫菜的总体质量随着收割次数的增加而递减。赵玲等[12]研究发现收割前期的条斑紫菜蛋白质含量和氨基酸含量丰富,使紫菜具备理想的鲜味特征。李瑞霞等[13]研究认为紫菜中游离氨基酸含量越高,包含的呈味氨基酸越多,紫菜口感越好。曹荣等[9]研究发现紫菜中氨基酸含量决定紫菜的风味。目前对条斑紫菜的营养成分等研究较多,而针对不同采收期的坛紫菜相关研究还较少。

本文以坛紫菜为研究对象,分析不同采收期坛紫菜的感官品质、蛋白质含量和氨基酸含量,并对其进行营养评价,同时对不同采收期紫菜的游离氨基酸等滋味物质进行分析,研究结果可以为紫菜的品质评定提供参考,同时为坛紫菜资源深度开发利用,尤其是分级加工提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜坛紫菜(头水、二水、三水坛紫菜) 购自宁波藤叶海藻加工厂;福林酚、蒽铜、硫酸铜、硫酸、硫酸钾、甲基红、亚甲基蓝、硼酸、乙醇、氢氧化钠等 均为国产分析纯,购于国药集团化学试剂有限公司。

L-8800型全自动氨基酸分析仪 日本日立公司;Agilent 1260高效液相色谱分析仪 美国 Agilent公司;DHG-9030A恒温鼓风干燥箱、DK-8D电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司;高速万能粉碎机 上海顶帅电器有限公司; 上海精宏实验设备有限公司;RV-10型旋转蒸发仪 德国IKA公司;AB135-S型精密电子分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司;SpectraMax i3型多功能酶标仪 美国Molecular Divices公司;TA.XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;CR-400色差仪 日本柯尼卡美能达公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理 坛紫菜采回后用清洁海水充分洗净至无泥沙,新鲜坛紫菜用于测定色差和质构。将部分新鲜坛紫菜置于50 ℃烘箱中干燥4 h至恒重,粉碎并经50目过筛备用,用于测定蛋白质含量、氨基酸含量和游离氨基酸含量。

1.2.2 色差测定 采用全自动测色色差计进行新鲜坛紫菜色泽的测定。以标准陶瓷白板为标准样,应用国际照明协会(CIE)L*、a*、b*均匀色空间表色系统。L*表示亮度,0表示黑色,100表示白色;a*表示红绿之间的色泽,100表示红色,-80表示绿色;b*表示黄蓝之间的色泽,100表示黄色,-80表示蓝色。

1.2.3 质构测定 使用TA-XT2质构仪对坛紫菜的韧性、硬度和弹性进行测试。韧性是指使坛紫菜片达到破裂的距离,测定中指正峰最大力值的距离,单位用mm表示,将每个样品置于圆柱透度计探针(直径2 mm),测试前速度1 mm/s,测试速度为2 mm/s,测试后速度5 mm/s,样品变形量为10 mm;硬度是指使坛紫菜片达到一定变形所需的力,测定中指正峰最大力值,单位用g表示,其表示紫菜的柔软性,值越小质地越细嫩;弹性是指变形坛紫菜在去除压力后恢复到变形前的高度比率,测定中指用回复能量与压缩能量的比值表示,使用A/BE探针测量样品的硬度和弹性,测试前速度1 mm/s,测试速度为1 mm/s,测试后速度1 mm/s,样品变形量为10 mm。

1.2.4 游离氨基酸组成测定 游离氨基酸是影响水产品风味的重要成分之一[14]。采用热水提取法[15]提取坛紫菜中的游离氨基酸。准确称取坛紫菜粉末2 g,加入蒸馏水10 mL,在100 ℃下提取45 min,以10000 r/min离心15 min,收集上清液,用0.22 μm微孔膜过滤。将获得的滤液进行柱前衍生化,并通过高效液相色谱测定样品中的氨基酸含量。HPLC条件:色谱柱Agilent Zorbax Eclipse-AAA(4.6×150 nm,3.5 μm);流动相A:40 mmol/L NaH2PO4(pH7.8),流动相B:乙腈∶甲醇∶水(45∶45∶10,V/V);柱温40 ℃;流速2 mL/min。

1.2.5 滋味活性值(taste active value,TAV)计算 呈味物质的TAV按如下公式进行计算[16]:

TAV=样品中某呈味物质的含量/该物质的味道阈值

1.2.6 蛋白质含量测定 根据GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》的凯氏定氮法[17]测定坛紫菜中粗蛋白质含量。

1.2.7 氨基酸组成测定 参照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》进行测定[18],使用氨基酸分析仪分析坛紫菜中氨基酸组成。样品用6 mol/L HCl水解22 h,通过比较所测蛋白与标准氨基酸谱的峰谱来鉴定和定量氨基酸;样品经5 mol/L NaOH碱水解后,采用可见分光光度法[19]测定色氨酸含量。

1.2.8 氨基酸营养评价 根据 FAO/WHO建议的氨基酸评分标准模式进行评价[20],坛紫菜的氨基酸评分(AAS)按如下公式进行计算:

AAS=坛紫菜蛋白质中某一氨基酸的含量(mg/g)/参考蛋白质中同种氨氨酸的含量(mg/g)×100

1.3 数据处理

采用SPSS 17. 0软件对数据进行处理和分析,采用Origin 9.0软件进行绘图。以上处理均做3次平行实验,数据结果为3次试验数据的平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 色差分析

色泽是评价产品外观色泽的主要因素,作为坛紫菜重要的品质指标之一,影响它的商业价值[21]。由图1可知,且坛紫菜的L*值随收割期次的增加呈明显上升趋势,存在显著差异性(P<0.05)。a*值代表红度值,头水、二水和三水坛紫菜的红度值无显著差异性(P>0.05);b*值代表黄度值,头水坛紫菜的黄度值显著低于二水和三水坛紫菜,随收割期次的增加,坛紫菜色度开始偏黄。相关研究表明不同成熟期或不同生长环境的坛紫菜因其在叶绿素、藻蓝蛋白和藻红蛋白等色素组成和含量上存在显著差异,产生色泽上的差异性,进而影响坛紫菜的品质,一般说来颜色越黑说明坛紫菜等级质量越高[22-24]。

图1 不同采收期对坛紫菜色泽的影响Fig.1 Effects of different harvesting periods on the color of P. haitanensis注:不同小写字母表示相同指标间差异显著,P<0.05。

本研究表明,头水坛紫菜的白度最低,主要呈深黑紫色,这可能是坛紫菜中色素物质的复合反映。随着收割期次的增加,L*值和b*值呈明显上升趋势,坛紫菜色度稍微偏黄,这与紫菜自身的色素合成系统的机能降低相关。总的来说,随生长期的增长,坛紫菜色泽发生显著性变化,头水坛紫菜品质最好,二水和三水坛紫菜品质次之。

2.2 质构分析

由表1可知,不同收割期坛紫菜的韧性、硬度和弹性均有所变化。坛紫菜的韧性随收割期增加而减少,这可能是因为在生长初期,坛紫菜的组织结构更为致密,之后逐渐出现多孔和松散的结构。坛紫菜的硬度随收割期增加呈显著增加趋势(P<0.05),这可能是由于生长过程中植物细胞壁的变化,随生长时间的延长,坛紫菜的细胞壁加厚,说明头水坛紫菜的质地更细嫩。坛紫菜的弹性也随收割期增加而显著增加(P<0.05),弹性反映紫菜的蓬松度,与头水坛紫菜相比,三水坛紫菜相对蓬松。因此,通过质构可以达到坛紫菜产品的分级。相比较而言,头水坛紫菜的质地最优。

表1 不同采收期对坛紫菜质构参数的影响Table 1 Effects of different harvesting periods on the texture parameters of P. haitanensis

2.3 游离氨基酸含量和TAV值分析

由表2可知,坛紫菜中共检出15种游离氨基酸,根据呈味性将其分为鲜味、甜鲜味、苦味和苦略甜味氨基酸。头水坛紫菜的游离氨基酸总量达到1629.80 mg/100 g,其中含量较高的种类依次是呈甜鲜味的丙氨酸及呈鲜味的谷氨酸和天冬氨酸,TAV>1,说明坛紫菜的鲜味明显。二水坛紫菜的游离氨基酸总量为1450.18 mg/100 g,与头水紫菜相比显著偏低(P<0.05),三水坛紫菜的游离氨基酸总量为1155.13 mg/100 g,显著低于头水和二水紫菜(P<0.05)。但不同采收期对游离氨基酸种类没有影响。同时坛紫菜中鲜味类氨基酸和甜鲜味类氨基酸的总和均占总游离氨基酸90%以上,说明坛紫菜总体具有甘鲜的良好口感。

表2 不同采收期对坛紫菜中游离氨基酸含量的影响Table 2 Effects of different harvesting periods on the free amino acid contents of P. haitanensis

不同成熟期坛紫菜的各种呈味游离氨基酸总量的变化见图2。由图2可知,随着收割期次的增加,坛紫菜中游离氨基酸总量呈下降趋势,但各种味感氨基酸含量的变化不一致,其中鲜味和甜鲜味氨基酸总量显著降低,二水坛紫菜中苦味氨基酸总量最低,三水坛紫菜中苦略甜味氨基酸总量最高,存在明显差异性。

图2 不同采收期对坛紫菜各类游离氨基酸总量的影响Fig.2 Effects of different harvesting periods on the total amounts of free amino acids of P. haitanensis

游离氨基酸是影响水产品滋味的主要成分之一,是蛋白质合成的前体物质和香气形成的基础[15]。坛紫菜中游离氨基酸含量越高,说明呈味氨基酸越多,味道就越浓厚。其中,天冬氨酸和谷氨酸在海藻风味中起着至关重要的作用,是造成海藻或海产品鲜味的重要游离氨基酸[25-26]。Peinado等[27]研究表明在海藻中天冬氨酸和谷氨酸含量占游离氨基酸含量的26%左右,使海藻具有浓郁的甘鲜口感。同时有研究认为不同品种间紫菜的游离氨基酸含量有差异,我国坛紫菜游离氨基酸质量分数在10～20 mg/g左右,条斑紫菜的游离氨基酸质量分数在20～30 mg/g左右,不同海域对紫菜的游离氨基酸质量分数也有影响,其中日本条斑紫菜游离氨基酸质量分数在25～50 mg/g左右[13]。在本研究中,与二水三水坛紫菜相比,头水坛紫菜具有更高的天冬氨酸和谷氨酸含量,说明头水坛紫菜具有更高的鲜味。当化合物的TAV<1时,说明该物质对整体滋味贡献不明显;当TAV>1时,该呈味物质对整体滋味有重要贡献,且TAV值越高,贡献度越大。本研究中,坛紫菜采收期前期呈鲜味和鲜甜味物质的TAV值均高于采收期后期的TAV值,表明头水坛紫菜口感质量相对更好,鲜味更浓,后期采收的坛紫菜味道相对清淡,此结果与曹荣等[9]研究结果一致。

2.4 蛋白质含量分析

由表3可知,坛紫菜中蛋白质含量丰富。随着收割期的增加,坛紫菜中蛋白质含量逐渐降低,头水坛紫菜的蛋白质含量在39.38%,显著高于二水和三水坛紫菜的蛋白质含量。应苗苗等[28]研究浙江省洞头县不同采收期坛紫菜的营养成分时发现随着收割期的增加,紫菜中蛋白质含量有小幅降低。姚兴存等[29]对一个养殖周期内的连云港产地条斑紫菜的营养成分进行了跟踪分析测定,结果表明其营养成分丰富,紫菜生长的前期蛋白质含量高,随生长时间的延长逐渐降低,可能是因为处在生长初期的紫菜细胞不断地进行分裂,以蛋白质为中心的代谢旺盛。通过比较,坛紫菜和条斑紫菜的蛋白质含量没有明显差异。本试验中坛紫菜的蛋白质含量也随采收期的增加而降低,因此,在坛紫菜生产中,应注意适时采收,从而获取较高的营养成分。

表3 不同采收期对坛紫菜中蛋白质含量的影响Table 3 Effects of different harvesting periods on protein content of P. haitanensis

2.5 氨基酸分析及营养评价

不同成熟期坛紫菜氨基酸的组成和含量见表4,不同采收期的坛紫菜其氨基酸含量不同,但氨基酸种类相同,均具有人体所必需的8种氨基酸,所有氨基酸中谷氨酸含量最高,其次为丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、赖氨酸和精氨酸。不同采收期对坛紫菜的氨基酸含量产生不同程度的影响,随着收割期次的增加,坛紫菜中必需氨基酸(EAA)含量、非必需氨基酸(NEAA)含量及总氨基酸(TAA)含量均逐渐降低,存在显著差异性(P<0.05)。坛紫菜氨基酸中谷氨酸和天冬氨酸含量较丰富,这与Vieira等[30]的研究一致,谷氨酸和天冬氨酸是大部分海藻中含量最丰富的非必需氨基酸。赵玲等[12]研究靖海湾条斑紫菜的氨基酸含量时发现随着收割期的增加,其氨基酸总量、必需氨基酸含量也呈显著降低趋势,这与本试验的结果一致,不同收割期紫菜的氨基酸含量存在显著差异。黄永连等[31]研究不同藻类的氨基酸含量时发现紫菜中氨基酸总含量明显高于麒麟藻、马尾藻和羊栖藻等其他藻类,说明紫菜的营养价值相对较高,其中紫菜的氨基酸含量与本试验结果相近。

表4 不同采收期对坛紫菜中氨基酸含量的影响Table 4 Effects of different harvesting periods on the content of amino acids of P. haitanensis

根据FAO/WHO的理想模型,质量较好的蛋白质其必需氨基酸占总氨基酸40%左右,必需氨基酸与非必需氨基酸之比超过60%。本研究中,不同成熟期坛紫菜其必需氨基酸与总氨基酸的比例约为40%,必需氨基酸与非必需氨基酸的比例均大于60%,表明均属于质量较好的蛋白质。氨基酸评分(AAS)可用于初步评估蛋白质营养价值,评估食品中单一必需氨基酸的丰度,可确定限制性氨基酸的种类,对食品的营养价值进行评价[32]。根据FAO/WHO建议的氨基酸评分标准模式,不同成熟期坛紫菜的氨基酸分值如表5。坛紫菜中的第一限制性氨基酸是甲硫氨酸+半胱氨酸,第二个限制性氨基酸是异亮氨酸。研究报道[33]硫磺氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)是多种红藻、褐藻和绿藻的限制性氨基酸,与本研究结果一致。

表5 不同采收期对坛紫菜氨基酸评分的影响Table 5 Effects of different harvesting periods on the amino acid score of P. haitanensis

3 结论

研究结果表明,不同收割期坛紫菜的感官品质、蛋白质和滋味物质都有显著差异性。头水坛紫菜色泽偏黑紫色,质量更高,二水和三水坛紫菜色泽相对偏黄。质构方面,头水紫菜的质地更为细嫩,三水坛紫菜相对蓬松。坛紫菜蛋白质含量丰富,头水坛紫菜的含量明显高于二水和三水坛紫菜。随采收期次的增加,其总氨基酸含量、必需氨基酸含量和游离氨基酸含量显著减少,其中呈味游离氨基酸中鲜味类氨基酸和甜鲜味类氨基酸总和均占总游离氨基酸90%以上,说明坛紫菜具有甘鲜味浓的良好口感。总体上,坛紫菜具有较高的营养价值,收割前期的坛紫菜品质相对更好,鲜味度更高,适宜开发作为食品。