海带生长初期与成体期食品原料学特性

倪 辉，王晓林，姜泽东，朱艳冰，郑明静，刘 涛,4,*

（1.集美大学海洋食品与生物工程学院，福建 厦门 361021；2.福建省食品微生物与酶工程重点实验室，福建 厦门 361021；3.厦门市食品与生物工程技术研究中心，福建 厦门 361021；4.中国海洋大学海洋生命学院，山东 青岛 266003）

海带是褐藻门、海带目、海带科大型可食用藻类，主要产自我国山东、福建、浙江、广东、江苏、辽宁等地区[1]。据渔业统计年鉴记载[2]，2019年我国海带养殖面积达到4.45万 hm2，总产量162.4万 t，是我国水产养殖的一个支柱产业。

目前，食品工业中主要应用成体海带作为生产海带干、海带丝、盐腌海带等产品的原料[3]，主要食用方法包括制作海带汤和调味海带等。近年来，食品工业尤其是火锅产业的快速发展，对食品原料的精细化提出了更高的要求。成体海带含有丰富的褐藻胶/海藻酸，与钙离子结合形成坚硬凝胶并具有特殊质构特征，长时间蒸煮后质地仍然坚硬，影响其在现代食品工业（尤其是火锅产业）中的应用。因此，为了适应现代食品工业的原料需求，有必要深入了解不同生长期海带的食品原料特性。

海带的食品原料学特性包括营养成分、风味成分和质构特性3个方面。相关研究表明，成体海带含有褐藻胶、蛋白质、脂肪酸、氨基酸、钠、钾、钙、铁等成分[4]，其味道鲜美、质构爽脆，具有抗凝血、抗血栓、抗肿瘤、抗病毒、抗补体、抗炎等生物活性。此外，成体海带硬度随其生长纬度由北到南逐渐下降，例如我国南方主产地福建省所产海带硬度大幅度低于北方产区山东所产的海带。但是，目前对不同生长期海带食品原料学特性的研究还较少，尚不清楚不同生长期海带的营养、风味和质构特性。

鉴于以上研究现状，本实验以我国海带主产区福建霞浦的主要海带养殖品种为研究对象，对比分析生长初期海带（以下称为海带苗）和成体海带的营养成分、风味特征和烹饪质构特征差异，阐释不同生长期海带的食品原料特性，为海带在现代食品产业中的利用提供食品原料学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

海带苗和成体海带样品均为‘海嘉1号’品种，于福建省霞浦县长春镇东吾洋文岐村外海湖筏式海带养殖区养殖，购自福建省霞浦金顺丰水产良种有限公司。其中，海带苗采收于2020年2月，养殖期36～43 d，长约25～30 cm；成体海带采收于2020年5月（秋苗，2019年10月下海），长2～3 m，宽30～40 cm。

HCl、NaOH、KCl、CaCO3、KOH、H2SO4（均为分析纯），甲醇、乙腈、二氯甲烷（均为色谱纯） 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

V-1800型可见分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司；TA-TOUCH型质构仪 北京保圣实业发展有限公司；高效液相色谱仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 主要营养成分分析

称取适量（0.2～2.0 g）干燥至恒质量的样品，采用GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[5]测定蛋白质含量；采用GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中粗脂肪的测定》[6]测定粗脂肪含量；采用灼伤法测定灰分含量；采用GB 5009.8—2016《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》[7]第二法测定总糖含量。

1.3.2 常量及微量元素含量分析

海带样品干燥至恒质量并粉碎，过100 目筛后称取0.2～0.5 g（精确至0.001 g），采用GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中常量及微量元素的测定》[8]测定常量及微量元素含量。

1.3.3 氨基酸组成分析

用组织粉碎机将干燥至恒质量的海带样品粉碎并过100 目筛，准确称取一定量试样（精确至 0.000 1 g），采用GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》[9]进行氨基酸组成分析。

1.3.4 脂肪酸含量分析

称取适量干燥至恒质量并过100 目筛的海带粉末样品，采用GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》[10]进行酸水解及脂肪酸含量分析。

1.3.5 滋味活性值分析

根据游离氨基酸的呈味特征，通过计算滋味活性值（taste active value，TAV）[11]可以了解该呈味物质对整体滋味作用的贡献程度。参照1.3.3节方法测定各呈味氨基酸含量，通过下式[12]计算TAV。TAV反映了单一化合物对整体滋味的贡献程度，TAV大于1表示该物质对于样品整体滋味有显著影响，且数值越大，贡献程度越大。

1.3.6 烹饪质构特性测定

海带苗与成体海带在100 ℃水浴中分别热烫0、2、4、6、8、10 min后冷却，制备成长度2 cm、宽度2 cm、厚度约2 mm的样品。利用TA-TOUCH型质构仪进行质构剖面分析（texture profile analysis，TPA），选用P/36R探头进行TPA模式质构分析，测前速率0.5 mm/s、测后速率0.5 mm/s、测试速率0.5 mm/s、触发力15 g、目标数值20%、2 次压缩停留间隔时间2 s，每份样品平行测定5 次，取平均值。质构指标包括硬度、黏性、弹性、咀嚼性、内聚性、胶着性和回复性。

1.4 数据处理与分析

每个样品重复分析3 次以上。采用Office Excel 2013软件进行平均值、标准偏差的计算，利用SPSS 19.0软件中的t检验进行显著性分析。采用Office Excel 2013软件绘图。

2 结果与分析

2.1 海带苗与成体海带主要化学成分分析结果

相关研究表明，海带主要成分包括灰分、粗蛋白、褐藻胶和甘露醇等[13]。由表1可知，成体海带的灰分、蛋白质、粗脂肪、褐藻酸、甘露醇含量分别为42.20、11.89、0.43、5.67、9.42 g/100 g。本研究成体海带的灰分、粗蛋白、粗脂肪含量与李涛等[14]的研究结果基本一致。此外，本研究成体海带的甘露醇含量与与曹增梅等[15]的研究结果基本一致。虽然成体海带和海带苗的主要成分都是灰分、粗蛋白、褐藻酸和甘露醇，但二者相比，海带苗的灰分、粗蛋白、粗脂肪含量更高，而褐藻酸和甘露醇含量较低。成体海带粗蛋白含量低，其在膳食中起到营养功能的成分主要是灰分中的矿质元素，且该成分在成体海带和海带苗中具有显著差异。

表1 海带苗与成体海带的主要化学成分Table 1 Major chemical constituents of juvenile and adult kelp

2.2 海带苗与成体海带的氨基酸组成分析结果

海带中氨基酸种类丰富，含有人体必需的8种氨基酸，营养均衡[16]。孙立春等[17]测得海带中总氨基酸（total amino acid，TAA）含量为16.74 g/100 g，其中谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸含量较高，分别为2.03、1.82、1.75 g/100 g，胱氨酸、组氨酸、甲硫氨酸含量较低，分别为0.06、0.31、0.38 g/100 g。其中必需氨基酸（essential amino acid，EAA）总含量为7.13 g/100 g，占氨基酸总量的42.6%，10种非必需氨基酸（non-essential amino acid，NEAA）总含量为9.62 g/100 g，占氨基酸总量的57.5%。根据1973年世界卫生组织（World Health Organization，WHO）推荐的理想蛋白质模式，优质蛋白质的苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸推荐标准分别是0.28、0.42、0.22、0.42、0.48、0.28、0.42 g/100 g（表2）；此外，EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA在60%以上时蛋白质品质较好[18]。海带苗与成体海带中共检测出18种氨基酸，其含量如表2所示。海带苗和成体海带TAA含量分别为11.04 g/100 g和10.39 g/100 g， EAA含量分别为3.99 g/100 g和3.58 g/100 g，EAA/TAA分别为0.36和0.34，EAA/NEAA分别为0.57和0.53。相比较而言，海带苗的EAA/TAA和EAA/NEAA更接近于WHO推荐的理想蛋白质模式。结合表1、2可知，海带苗不仅蛋白质含量接近20 g/100 g，而且蛋白质的氨基酸组成接近WHO推荐的优质蛋白质组成，是一种优质植物蛋白质来源。

表2 海带苗与成体海带蛋白质的氨基酸组成Table 2 Amino acid compositions of proteins from juvenile and adult kelp

2.3 海带苗与成体海带的矿质元素分析结果

矿质元素是人体重要的营养成分，根据中国营养学会发布的关于营养素参考值（nutrient reference value，NRV）日推荐摄入量标准，每日膳食营养素参考摄入量分别为钠1.5 g/d、钾2.0 g/d、硒0.06 mg/d、锌15 mg/d、钙0.8 g/d、铁15 mg/d[19]。相关研究表明，海带富含钠、钾、钙等营养元素[13]，其中，钙是是骨骼和牙齿的重要组成成分[20]，锌具有促进机体生长和组织再生、提高食欲和免疫能力的作用，硒则具有抗氧化作用[21]。如表3所示，海带苗与成体海带含有丰富的钠、钾和钙元素，以及锌、铁和硒等微量元素。不同生长期海带的常量及微量元素含量不同，其中海带苗比成体海带的钠、钾、硒、锌、铁含量更高，成体海带比海带苗的钙含量更高。通过海带中钠、钾、硒、锌、钙、铁元素的含量计算出其对应的NRV。GB 28050—2011《预包装食品营养标签通则》中规定矿物质含量（钠除外）每100 g中大于等于15%标示为“来源或含有”，每100 g中大于等于30%标示为“高或富含”[22]。由表4可知，海带苗与成体海带钾元素的NRV分别为70.40%和41.25%，铁元素的NRV分别为54.60%和16.00%，对照GB 28050—2011中规定的矿物质含量划分，成体海带可标示为“富含钾元素，含有铁元素”的食品，海带苗可标示为“富含钾和铁元素”的食品。

表3 海带苗与成体海带矿物质含量Table 3 Mineral contents of juvenile and adult kelp

表4 海带苗与成体海带矿物质NRVTable 4 Mineral NRV of juvenile and adult kelp

2.4 海带苗与成体海带的脂肪酸组成分析结果

参考《中国居民膳食营养素参考摄入量》[19]，人体每天对饱和脂肪酸的摄入量不超过总能量的10%，对不饱和脂肪酸的摄入量不超过总能量的0.5%～2.0%。海带含有丰富的脂肪酸，其中不饱和脂肪酸是其主要营养功能性成分[23]。徐华等[24]发现海带中的单不饱和脂肪酸以C18:1n-9为主，占总脂肪酸含量的17.34%～19.11%。C18:1n-9能有效降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量，亦能有效减少机体内的氧化应激产物，减轻机体的过度炎症反应，有助于机体康复[25]。海带的主要饱和脂肪酸为棕榈酸，主要的不饱和脂肪酸为ω-3族和ω-6族脂肪酸，包括反油酸、亚油酸、花生四烯酸、γ-亚麻酸、十八碳四烯酸和二十碳五烯酸等[26]。研究发现用棕榈酸代替膳食中的月桂酸可能对治疗血栓有益[27]。ω-3系列的多不饱和脂肪酸具有抗氧化、抗衰老、提高记忆力及思维能力等作用[28]。ω-6族的花生四烯酸是人体合成前列腺素的重要前体物质，γ-亚麻酸能够抑制肿瘤细胞的生长[29]。如表5所示，海带苗与成体海带的主要脂肪酸都是棕榈酸和豆蔻酸，其主要不饱和脂肪酸都是反油酸，相比较而言，海带苗中棕榈酸和豆蔻酸含量高于成体海带。由于海带脂肪酸含量总体偏低，根据《中国居民膳食营养素参考摄入量》[19]提出的人体每日对脂肪酸的摄入需求，日常食用海带不会引起脂肪酸摄入量过高。反油酸是一种具有促进细胞代谢、脂肪酸合成等功能的不饱和脂肪酸[30]。海带苗的反油酸含量（0.31 g/100 g）高于成体海带的反油酸含量（0.23 g/100 g），说明海带苗比成体海带可能具有更强的促进细胞代谢和脂肪酸合成功能，但还需要进一步实验证明。

表5 海带苗与成体海带的脂肪酸组成Table 5 Fatty acid compositions of juvenile and adult kelp

2.5 海带苗与成体海带的呈味氨基酸组成分析结果

游离氨基酸是海藻滋味和口感的主要影响因子[31]。李家腾等[32]测得海带富含谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸等鲜味氨基酸。如表6所示，海带苗与成体海带含有17种游离呈味氨基酸，包括谷氨酸、天冬氨酸等5种鲜味氨基酸，以及4种甜味氨基酸和2种苦味氨基酸。海带主要的呈味氨基酸是丙氨酸和谷氨酸，其中丙氨酸在海带苗中的TAV达到2.33，在所有氨基酸TAV中最大。将甜味、鲜味和苦味氨基酸的TAV相加后进行比较，如图1所示，海带苗的鲜味氨基酸总TAV（3.46）远高于成体海带总TAV（0.64）；海带苗和成体海带甜味氨基酸总TAV分别为0.27和0.80。此外，海带苗苦味氨基酸的总TAV（0.26）也大于成体海带苦味氨基酸总TAV（0.00）。该结果显示，海带苗主要呈现鲜味和甜味，成体海带呈现弱鲜味和甜味；二者相比，海带苗不仅滋味强度更强，而且滋味更丰富。

表6 海带苗与成体海带的呈味氨基酸组成Table 6 Compositions of taste-active amino acids in juvenile and adult kelp

图1 海带苗与成体海带呈味氨基酸总TAVFig. 1 TAV values of taste-active amino acids in juvenile and adult kelp

2.6 海带苗与成体海带的烹饪质构特征

海带的质构特性是影响其加工运用的重要因素，而TPA是检测食品原料质构特性的常用方法[33]。其中，硬度、咀嚼性和内聚性对应口腔中的触觉感受[34]；弹性代表了试样在消除变形力后恢复原状的能力[35]。如图2A所示，海带苗与成体海带的硬度随热烫时间的延长而增加，该结果与Xu Baoguo等[35]发现海带热烫后硬度提升的结果相似。成体海带热烫后硬度从371.2 g上升到1 866.5 g，海带苗热烫后硬度从680.2 g上升到767.7 g（图2A），该结果表明成体海带热烫后的硬度远大于海带苗热烫后的硬度。如图2B所示，海带苗与成体海带的黏性随着热烫时间的延长总体先增加后下降；其中，成体海带在未烹饪条件下的黏性约为0 g，热烫后黏性上升；海带苗在热烫2～6 min之间的黏性没有明显差异，8 min时黏性最高，10 min时黏性有所下降。通过对比可以看出，成体海带热烫后黏性大于海带苗热烫后的黏性。如图2C所示，海带苗与成体海带在热烫前咀嚼性基本相同，热烫对海带苗咀嚼性影响不明显，但成体海带咀嚼性热烫2 min后增加至1 342.5 g，明显大于热烫后海带苗。如图2D所示，热烫前海带苗与成体海带的弹性基本相同，且没有随热烫时间延长而发生明显变化。如图2E所示，海带苗的黏聚性总体比成体海带稍低，且两者热烫后黏聚性都没有明显变化。由图2F可知，海带苗与成体海带热烫前的胶着性基本相同，海带苗热烫后胶着性没有明显变化，而成体海带热烫后胶着性明显增加，从353.1 g上升到1 438.1 g（2 min）。如图2G所示，海带苗和成体海带热烫前具有相似的回复性，海带苗热烫后回复性呈现轻微下降的趋势，而成体海带热烫后回复性呈现少量增加的趋势。综上可知，热烫对成体海带的硬度、黏性、咀嚼性和胶着性具有明显影响，热烫后海带苗硬度、黏性、咀嚼性、胶着性、黏聚性和回复性小于热烫后的成体海带，而二者的弹性基本相当，这说明海带苗比成体海带烹饪后的质构特性更好，更适于食用。

图2 热烫时间对海带苗与成体海带硬度（A）、黏性（B）、咀嚼性（C）、弹性（D）、黏聚性（E）、胶着性（F）、回复性（G）的影响Fig. 2 Effect of blanching time on the hardness (A), viscosity (B),chewiness (C), elasticity (D), cohesiveness (E), adhesiveness (F) and resilience (G) of juvenile and adult kelp

3 结 论

通过对海带苗和成体海带的食品原料学性质进行分析，发现海带苗的灰分、蛋白、粗脂肪的含量高于成体海带。海带苗和成体海带EAA/TAA分别为0.36和0.34，EAA/NEAA分别为0.57和0.53。海带苗与成体海带钾元素的NRV分别为70.40%和41.25%，铁元素的NRV分别为54.60%和16.00%。海带苗的棕榈酸、豆蔻酸和反油酸含量高于成体海带。海带苗的鲜味氨基酸总TAV分别为3.46和0.64，甜味氨基酸总TAV分别为0.27和0.80，苦味氨基酸的总TAV分别0.26和0.00。热烫后海带苗硬度、黏性、咀嚼性、胶着性、黏聚性和回复性小于热烫后的成体海带，而二者的弹性基本相当。以上结果表明海带苗比成体海带具有更高的矿质元素含量、反油酸含量以及更好的蛋白质营养效价、滋味及质构特征。本研究可为火锅和中餐标准化等现代食品工业提供海带苗及成体海带的原料特性对比参考，有利于促进海带在现代食品工业中的应用。