海参热加工过程中营养成分变化的研究进展

时佳凝， 李 萌，2

（1.大连海洋大学食品科学与工程学院，辽宁大连 116023；2.辽宁省水产品分析检验及加工技术科技服务中心，辽宁大连 116023）

海参（Sea cucumber，Holothurian）为棘皮动物门（Echinodermata）海参纲（Holothuroidea）动物，全球有1 200 多种，主要集中在热带区和温带区的海洋中生活。海参体壁是海参的主要可食用部分，从外向内分别由角质层、真皮层和肌肉层构成[1]，占比最多的真皮层主要由结缔组织构成，海参多糖和胶原蛋白组成的胶原纤维和微纤维网络，赋予海参柔软而有韧性的口感[2]。

为了阐明国内外海参的研究现状，采用文献计量学方法，以“Sea cucumber”为主题，查找Web of science 数据库中文章发表情况。2000—2023 年，以海参为主题的论文总共有4 775 条记录（图1（a）），2010 年之后论文数目明显增加。将数据导入VOSviewer 软件进行文献分析，形成数据可视化图（图1（b）），较大尺寸的圆圈代表关键词出现的频率更高。可以看出，海参的重点研究领域主要集中在刺参养殖（关键词Sea cucumber，growth，Apostichopus japonicus，图中黄色、深蓝色和红色圆圈）和营养（关键词Sea cucumber，图中标浅蓝色圆圈）方面。目前，已有研究人员针对海参营养价值进行了综述报道[3-4]，但对于海参最常见的热加工方式及其加工过程中营养价值变化的归纳研究较少。因此，重点对海参可食用的主要部分体壁进行热加工处理过程中的蛋白质等营养组成变化和损失进行归纳总结。

图1 文献数据分布图

文献数据分布图见图1。

1 常见的海参种类及加工方式

1.1 常见的可食用海参种类及主要营养价值

常见海参分布、营养成分及已知功效汇总见表1。

表1 常见海参分布、营养成分及已知功效汇总

海参营养价值主要集中在刺参的蛋白、多糖（岩藻聚糖硫酸脂（Fucoidan，SC-FUC）和硫酸软骨素（Chondroitin Sufate，SC-CHS）[5-6]）、皂苷[7-10]、矿物质[11]等方面，具有提高机体免疫力、抗肿瘤、抗癌、抗凝血等生物活性作用[12-13]。

1.2 海参主要的加工方式

市场上的海参制品主要有盐干海参、淡干海参、盐渍海参、冻干海参和即食海参等。

海参制品加工关键环节见图2。

图2 海参制品加工关键环节

由图2 可知，加热过程如漂烫、蒸煮、热风干燥等较为常见[14]。海参在加热的过程中，根据加热条件的不同，海参体壁中所含有的大量蛋白质和多糖等物质受热变性，营养成分流失，引起海参不同程度的质构变化和营养损失，进而影响最终海参制品的口感和营养价值[15-16]。

2 海参热加工过程中口感及主要成分的变化及机制

2.1 质构

质构特性是评价海参口感的重要指标，热加工水分含量、蛋白变化对质构特性如硬度、弹性、咀嚼性、回复性及凝聚性有显著性影响[36-37]。刺参热加工过程中体壁质量损失趋于平缓时硬度明显降低，体壁呈现吸水特性时弹性增加，当硬度降低至2 000 g以下时，体壁趋于软烂失去商业价值[38]。新鲜海参体壁经水煮后黏性增加，口感往往不易为人所接受。在保证较低的黏性和适当柔嫩性的较佳口感前提下，海参体壁的硬度和弹性越大感官评价越高[39]。钟鸣等人[41]发现当海参体壁水煮加热至整体收缩（70 ℃左右），且胶原纤维交联结构还未消失时，海参具有较佳的口感，此时胶原蛋白的溶失最少。还可以采用两步加热的方法，先在40 ℃预热，此时胶原纤维结构变化和水分的损失不明显，之后再升到80 ℃加热，以获得口感较好的海参[41]。在热加工过程中，加热时间和温度对硬度和咀嚼性有显著的影响。高温更易改变海参胶原纤维结构，导致相对较低温度处理的海参比高温处理的海参具有更高的硬度和咀嚼性[42]。

2.2 水分

2.2.1 水分含量

海参体壁在热加工过程中水分含量的变化呈现出先下降后上升的趋势[38]。刘文涛[43]研究发现，不同煮制时间的海参体壁其吸水能力显著不同，且随煮制时间的延长吸水能力显著增强。这一现象可能是煮制不同时间的海参体壁其胶原组织会发生不同程度的变性，随着煮制时间的延长，胶原纤维逐渐解聚，变粗，胶原蛋白发生降解，体壁干物质含量不断减少，组织内部形成孔洞，导致海参体壁可吸收较多水分，从而使水分含量增加[44]。

2.2.2 水分活度

水分活度是指食品中水分存在的状态，即水分与食品结合程度。水分活度值越高，结合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高[45]。海参在热加工过程中，体壁水分活度的变化主要呈现随着加热温度的升高而降低，随着加热时间的延长而降低的趋势。加热时胶原蛋白的三螺旋结构中的氢键受热破坏，水分子逐渐转移到三螺旋结构内部与氨基酸残基结合程度相对变高，水分活度值降低。然而，当加热温度过高时，海参体壁的水分活度反而呈现出随加热时间延长而下降的趋势。可能是过度热处理，导致了胶原纤维被大量破坏，同时造成其中的水无法继续被束缚，最终导致了水分活度的增加[46]。

2.3 蛋白质

海参体壁中蛋白质约70%为I 型胶原蛋白[3]。海参体壁胶原蛋白的氨基酸组成十分丰富，富含18 种氨基酸，其中，甘氨酸、谷氨酸和丙氨酸的含量相对较高，具有很高的营养价值[47-48]。从微观结构上来看，胶原蛋白是由3 条α 多肽链组成的，3 条多肽链之间通过共价键的相互作用，形成一种特殊且稳定的三螺旋结构[49]。之后，胶原蛋白可以经过一定的排列和缠绕，形成呈对称梭形的胶原原纤维[50]。胶原原纤维又与体壁中的蛋白聚糖相链接，发生高度交联聚合，最终构成了胶原纤维[51]。此外，在海参体壁最内层的环肌层中，还存在着一种重要的蛋白质-肌球蛋白。与体壁中含量较大的胶原蛋白相比，这类肌球蛋白具有更稳定的结构，热稳定性较强[52]。

热加工对大分子物质的影响见图3。

图3 热加工对大分子物质的影响

在热加工过程中，海参体壁蛋白质呈减少趋势。如新鲜海参于沸水中处理10 min，总蛋白可减少11.5%[46]。海参体壁热处理过程中，大量的自由基产生引发氧化作用，“热+氧化”的共同作用会导致蛋白质和糖胺聚糖发生不同程度的降解并溶出。由于肽键的热稳定性降低，胶原蛋白易发生氧化降解。胶原原纤维间的桥连结构受到破坏并发生了解聚，由α -螺旋向β -折叠转换，整体稳定性大大降低。胶原纤维的各层级结构均逐步受到破坏，最终造成海参体壁整体质构的变化[53]。通过蛋白质组学研究发现，在热加工过程中，体壁内蛋白质主要的水解位点是苯丙氨酸、亮氨酸、天冬酰胺和酪氨酸的C 端和N 端[54]。Jiang B 等人[55]采用超高效液相色谱-四极杆/飞行时间串联质谱对不同热处理（煮沸、蒸煮和微波加热）条件下海参进行无标记蛋白质组定量分析，发现548 个蛋白质中有24 个对热处理非常敏感，有13 个蛋白质对不同加热方式表现出显著差异，这些差异蛋白大多与分子功能相关。

热处理造成的蛋白质水解氧化现象可以通过添加抗氧化剂调控，如Liu Z Q 等人[56]用不同浓度的乳酸和茶多酚混合处理海参体壁，发现经过加入乳酸和茶多酚处理后的海参，其水溶性羟脯氨酸含量、糖胺聚糖含量和蛋白质含量、三氯乙酸可溶性肽含量均较低，并且蛋白质的二级结构更加有序。说明抗氧化剂能够抑制热处理中蛋白质发生的水解和氧化现象，减缓海参体壁质构指标和流变学指标的下降。海参胶原蛋白热处理后质构特性发生劣化，但氧化水解产生的海参体壁明胶和海参体壁胶原蛋白肽功能性提升，具有一定的DPPH 自由基清除能力、羟自由基清除能力和脂质过氧化抑制能力，且海参体壁胶原蛋白肽的抗氧化活性比未经过水解的明胶要更强[38]。

2.4 多糖

海参多糖是蛋白多糖的糖链部分，通过糖肽键与蛋白多糖的核心蛋白相连，并通过非共价键和其他蛋白质形成具有空间构象的大分子聚集体[57]。在热加工过程中海参体壁内的多糖含量呈现逐渐减少趋势。Yin P P 等人[46]发现将新鲜海参体煮制10 min，多糖减少33%。Li C F 等人[58]对比经5 种不同热加工处理的海参干制品中的营养成分变化，其中海参的粗多糖含量均有不同程度的下降，经热风干燥和冷冻干燥处理的海参产品中营养保留的情况相对较好。王志远[59]研究不同烹饪方式对海参体壁中营养成分的影响，发现经过各种烹饪方式加工后的海参其多糖含量均有下降，其中，高压处理会加剧海参多糖的破坏，造成的营养损失最多。Wang J 等人[42]发现在热处理过程中，大分子多糖发生了断裂，随着温度的升高多糖的分子量明显降低。

2.5 皂苷

在海参热加工的过程中，由于皂苷具有热敏性和水溶性，导致皂苷容易不断地流失、分解和被破坏，损失较大[46]。李超峰[11]对比了5 种不同的加工方式，生鲜刺参皂苷含量为2.28%，经各类加工方式加工后的刺参皂苷含量介于0.81%～2.20%，不接触水而且不加热的自然干燥方式处理的海参所保留的海参皂苷最多。根据海参皂苷的热敏性和水溶性性质，加工过程降低加工温度，并减少与水的接触，可有效降低皂苷的流失程度。在煮制海参废弃液中提取到大量的海参皂苷，双蒸水煮沸-自然干燥加工和3.5%NaCl 溶液煮沸-自然干燥加工2 种加工方法提取废弃液中皂苷的含量分别为279 mg/L 和80 mg/L，可见，海参热加工废弃液中的皂苷含量是相当可观的，具有潜在的开发价值，合理将其综合运用也可以减少对环境的污染。

2.6 矿物质

海参经水煮后各个矿物元素含量均低于鲜活海参，这可能与其加工过程中经过煮制导致水溶性矿物质成分流失有关[46，60]。水产品中的重金属残留问题一直备受人们的关注，在鲜活海参中存在的铅，经过水煮后并未检出，说明可以通过加工除去海参中的铅[61]。经热处理的海参锌、硒、镉和铜4 种元素的浓度存在一定的相互作用关系，研究发现锌与硒的浓度、锌与镉的浓度、硒与镉的浓度、镉与铜的浓度呈显著正相关，而铜与硒的浓度呈负相关[62]。

海参热加工过程中主要成分变化情况见表3。

表3 海参热加工过程中主要成分变化情况

3 结语

海参作为传统滋补食品，热加工过程中营养成分不断流失，从而造成品质和口感的下降。通过控制热加工方法、加热温度及时间等工艺条件，在保证海参口感的前提下，减少海参营养损失。海参营养价值广泛，但研究多集中在多糖、多肽及皂苷方面，对于其他活性成分的功效机制研究较少，在加工过程中海参各成分含量改变研究较多，但营养成分的功效受热加工条件的影响发生改变的研究偏少。随着海参营养成分和功效因子的加一步挖掘，具有高营养保留的海参产品将逐步取代传统加工产品，也将进一步成为开发药物资源的重要宝库。