海帶“東方7號”氨基酸季節變化分析與評價

曹增梅，王偉偉，曲艷艷，王 娜，梁廣津，劉曉朋

( 山東東方海洋科技股份有限公司，國家海藻與海參工程技術研究中心，山東省海藻遺傳育種與栽培技術重點實驗室，山東 煙臺 264003 )

海帶“東方7號”氨基酸季節變化分析與評價

曹增梅，王偉偉，曲艷艷，王 娜，梁廣津，劉曉朋

( 山東東方海洋科技股份有限公司，國家海藻與海參工程技術研究中心，山東省海藻遺傳育種與栽培技術重點實驗室，山東 煙臺 264003 )

采用反相高效液相色譜法，對海帶“東方7號”3—7月的游離氨基酸和總氨基酸含量及氨基酸組成情況進行分析，并對總氨基酸中必需氨基酸進行評分。結果顯示，3—7月， 游離氨基酸的含量為9.78～37.59 mg/g，在3—6月呈線性增加，7月略有降低；游離氨基酸的組成主要以呈味氨基酸為主(91.82%～98.53%)，其中谷氨酸含量在游離氨基酸的季節變化中起決定性作用。總氨基酸的含量占海帶質量的6.71%～9.38%，最大值出現在5月；總氨基酸的組成中，必需氨基酸含量隨生長時間呈降低趨勢，占總氨基酸含量的19.97%～42.94%。必需氨基酸評分最大值出現在5月，為68分。

海帶“東方7號”；游離氨基酸；總氨基酸；必需氨基酸；氨基酸評分

隨著生活水平的提高，人們對食品營養越來越關注。大型海藻作為天然蛋白源，提供了包括蛋白質、線性肽、環肽、縮肽、肽類衍生物，氨基酸及氨基酸類似物等生物活性成分。與陸地蔬菜相比(綠葉類平均1.8%、 果菜類0.91%、 根莖類1.4%)[1]， 海藻的蛋白質含量高得多，紅藻最高達干質量的35%～47%，綠藻為7%～33%，褐藻為3%～15%[2]。雖然不同種類的海藻其蛋白質含量差異較大，但一個顯著的共同點是：氨基酸種類豐富，均含有人體必需的8種氨基酸，營養均衡[3-5]。另外，含量豐富的游離氨基酸，使海藻呈現出獨特的風味[6-7]。

但是，海藻的蛋白質含量與氨基酸組成除了有種屬、品系之間的差異，還受到生長海區地理位置、海區環境(如營養鹽濃度、風浪等)及生長季節等因子的影響[4, 8-12]。海帶(Saccharinajaponica)是我國養殖產量最大的海洋藻類，其養殖范圍北起遼寧，南至福建、廣東沿岸，已有研究發現海帶的蛋白質與氨基酸營養南北海域差異明顯[10]。另外，我國海帶品種不斷推陳出新，收獲季節持續時間長，此背景下海帶蛋白質及氨基酸組成等相關營養學的研究資料相對缺乏。

海帶“東方7號”(以下簡稱東方7號)是海帶韓國地理種群雄配子體克隆與寬薄型種群雌配子體克隆雜交選育的新品種，藻體寬大，色澤深褐，抗強光，適于鹽漬和淡干食品菜的加工。為進一步了解東方7號的蛋白質含量與氨基酸營養學特性，筆者對山東省榮成市寧津鎮楮島灣海域東方7號海帶3—7月的游離氨基酸和總氨基酸做了詳細的測定和分析，并對必需氨基酸進行了評分，以便了解其蛋白質與氨基酸組成的季節變化情況，為東方7號的進一步開發與深加工提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所有海帶樣品均取自山東省榮成市寧津鎮楮島灣海域海帶養殖區，采集3—7月海帶樣品，每次采集3株，經過表面清理、晾曬、烘干、粉碎，過120目篩，待用。

1.2 試驗方法

1.2.1 粗蛋白測定

粗蛋白的測定：凱氏定氮法(粗蛋白質自動分析儀，Kjeltee2000)，方法參照GB/T 5009.5—2010[13]。每個樣品平行測定3次。

1.2.2 游離氨基酸與總氨基酸測定

游離氨基酸樣品處理：方法參照 GB/T 22729.5—2008[14]。

總氨基酸樣品處理：鹽酸水解法，方法參照孫立春等[5]方法，即鹽酸水解后用10 mol/L NaOH中和至弱酸性，0.22 μm微孔濾膜過濾后，待分析。

氨基酸含量分析：色譜柱，Agilent ZORBAX Eclipse AAA 4.6×150 mm ；柱溫，40 ℃；熒光檢測器激發波長為340 nm，檢測波長為450 nm；流動相A，40 mmol/L Na2HPO4用10 mol/L NaOH溶液調節pH至7.8；流動相B，CH3CN∶MeOH∶H2O=45∶45∶10(體積比)。流速為2 mL/min。采用Agilent 1260HPLC自動進樣器，對氨基酸標準品和樣品中的氨基酸進行OPA在線衍生，采用安捷倫公司提供的 “快速、準確、靈敏、重現性好的HPLC氨基酸分析方法”，對標準品及樣品進行16種氨基酸分析。每個樣品平行測定3次。

2 結果與分析

2.1 氨基酸的組成分析

分析東方7號樣品游離氨基酸與總氨基酸組成時發現除個別樣品外，大部分樣品的游離氨基酸和總氨基酸均檢出16種氨基酸(圖1)，包括蘇氨酸、 纈氨酸、 蛋氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、異亮氨酸和亮氨酸7種必需氨基酸(由于檢測方法的限制，色氨酸無數據)，組氨酸和精氨酸2種半必需氨基酸，天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸和胱氨酸7 種非必需氨基酸。其中，游離氨基酸組成中，主要以天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸為主(圖1a)；而總氨基酸以天冬氨酸、谷氨酸含量為主，絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸等氨基酸的含量也比較豐富(圖1b)。

圖1 東方7號氨基酸HPLC分析圖譜

2.2 游離氨基酸含量的季節變化

東方7號樣品游離氨基酸含量季節變化見表1。由表1可知，游離氨基酸總含量為9.78～37.59 mg/g。在3—6月，游離氨基酸含量呈線性增加趨勢(r2=0.97)，含量最高達3.76%，7月時游離氨基酸含量稍有下降。

在游離氨基酸組成中，谷氨酸含量隨時間變化趨勢與游離氨基酸完全一致，占游離氨基酸的32.92%～66.37%，含量在6月達到最高值。天冬氨酸含量在3—7月呈線性增加(r2=0.96)，占游離氨基酸含量的13.19%～38.78%；丙氨酸的變化趨勢與天冬氨酸相反，呈線性降低(r2=0.90)，占游離氨基酸含量的3.30%～43.35%，這3種主要氨基酸總量為8.75～36.86 mg/g，占總量的89.47%～98.06%。從呈味氨基酸季節變化可以看出，鮮味氨基酸(天冬氨酸+谷氨酸，4.51～35.57 mg/g) 含量3—5月呈增長趨勢，5—7月期間含量穩定；而甜味氨基酸(絲氨酸+甘氨酸+丙氨酸，1.37～4.47 mg/g)含量變化與之相反。必需氨基酸以纈氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸3種氨基酸為主，必需氨基酸/游離氨基酸隨時間而降低，含量僅為1.20%～7.77%(圖2)。

表1 東方7號游離氨基酸含量季節變化 mg/g

注： “—”表示未檢出；每個樣品平行測定3次，其他表同.

圖2 游離氨基酸中呈味氨基酸與必需氨基酸的季節變化

2.3 總氨基酸含量的季節變化

東方7號總氨基酸含量為67.14～93.82 mg/g，5月達到最大值之后，略有降低(表2)。東方7號總氨基酸的組成中，天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量的季節變化與游離氨基酸中的變化趨勢相一致，但其3—7月在總氨基酸中所占比例與游離氨基酸相比要低得多，分別為8.37%～24.68%、12.09%～37.88%、6.01%～15.03%。3—7月期間這3種氨基酸含量為23.83～57.84 mg/g，占總氨基酸總量的35.49%～66.58%。此外，絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸含量也較豐富，除絲氨酸、蘇氨酸、賴氨酸含量變化無明顯規律外，甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸含量在3—7月呈現降低趨勢。

東方7號總氨基酸中，必需氨基酸含量季節變化情況見圖3。必需氨基酸的含量隨時間呈現逐漸降低的趨勢，3月的含量為28.83 mg/g，7月低至15.98 mg/g(圖3a)，相應的在總氨基酸中所占的比例分別為42.94%和19.97%(圖3b)。必需氨基酸組成中以亮氨酸最為豐富(22.03%～27.06%)，纈氨酸、異亮氨酸在3月較豐富，但隨時間呈降低趨勢；蛋氨酸在4月含量較豐富(13.42%)，其余時間均較低，而賴氨酸則與之相反；蘇氨酸和苯丙氨酸在5—7月時含量豐富。根據1973年聯合國糧農組織/世界衛生組織推薦的理想蛋白質模式：質量較好的蛋白質氨基酸組成必需氨基酸/總氨基酸應在40%，必需氨基酸/非必需氨基酸應在0.6以上[15]，東方7號3月的海帶樣品達到蛋白質理想模式(圖3c)。

表2 東方7號總氨基酸含量季節變化 mg/g

注：其中“＊”表示為必需氨基酸, 由于檢測方法的限制，色氨酸無數據.

圖3 東方7號必需氨基酸含量的季節變化趨勢

a,必需氨基酸含量；b, 必需氨基酸在總氨基酸中所占百分含量；c, 必需氨基酸與非必需氨基酸的比值.

2.4 氨基酸評分

依據聯合國糧農組織/世界衛生組織提出的理想蛋白質中人體必需氨基酸含量模式和評分標準[16]， 在測定東方7號3—7月的粗蛋白含量(依次為12.39%、10.16%、9.12%、8.32%、7.15%)的基礎上對氨基酸進行評分，評分結果見表3。除3月份外(第一受限氨基酸為蘇氨酸)，東方7號的第一受限氨基酸為賴氨酸。3—7月氨基酸評分分別為54、59、68、58、55，其中5月的東方7號氨基酸營養均衡程度高于其他月份。

表3 東方7號3—7月必需氨基酸組成及氨基酸評分

3 討 論

3.1 東方7號氨基酸營養特征

游離氨基酸與核酸含量是海藻風味特色和口感的主要影響因子[6]。由表4可知，東方7號游離氨基酸含量與條斑紫菜(Porphyrayezoensis)[7]相比略低，但高于野生壇紫菜(P.haitanensis)[17]，呈味氨基酸在游離氨基酸中所占比重高于條斑紫菜和壇紫菜。東方7號總氨基酸含量高于大連黃官1號海帶、北方早熟海帶[10]，但低于紫菜、裙帶菜(Undariapinnatifida)、羊棲菜(Hizikiafusiforme)[3]、長莖葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)[18]。東方7號天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸 3種氨基酸含量豐富，高于其他海藻，必需氨基酸含量在3—4月較高，與長莖葡萄蕨藻、紫菜、裙帶菜和羊棲菜相近，而在5—7月(19.97%～26.93%)低于其他海藻。

表4 不同種類(品種)海藻氨基酸組成 %

注：游離氨基酸與總氨基酸含量均以干質量計算.

氨基酸評分是評估食材中必需氨基酸的實際豐度以及膳食需求的重要指標。東方7號的氨基酸得分為54～68，與其他品種的海帶相比，得分相當。如李濤等[10]報道的大連黃官1號海帶、福建黃官1號海帶、北方早熟海帶氨基酸得分分別為58、53、60。海帶的氨基酸評分與同屬褐藻的裙帶菜(61分)相比，稍低或者相當，高于羊棲菜(40分)的氨基酸得分[3]。東方7號第一受限氨基酸為賴氨酸(3月除外)， 這與多篇報道得出的結論一致，也有文獻報道，褐藻中第一受限氨基酸為色氨酸，第二受限氨基酸為賴氨酸[19]。這可能是因為樣品在酸解過程中，色氨酸被完全破壞，其他氨基酸如酪氨酸和苯丙氨酸被部分破壞而測不出或者測量值偏低。

3.2 海藻營養的影響因素

海藻營養受到多種因素的影響，如種屬、海區條件(水溫、鹽度、光照、營養鹽等)、采收時間等。已有研究發現風浪大的河口區與氮源豐富的海區紫菜的氨基酸含量明顯高，其中丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸代謝活躍[8-9]。營養鹽添加試驗也表明單獨添加氮或者同時解除氮磷營養限制，明顯促進氨基酸含量的增加[11]。此外，采收季節亦是影響食用海藻營養品性的重要因素。條斑紫菜游離氨基酸含量在采收中期(2月28日)最高，其次為采收后期(3月28日)、采收前期(1月1日)，4種主要呈味氨基酸(丙氨酸、精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸)的含量組成隨采收期的變化各不相同[12]。裙帶菜的總氨基酸組成中，除纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸外，氨基酸的含量表現出明顯的月份變化，而大多種類的氨基酸還表現出采集海域的差異[4]。東方7號氨基酸分析中也可以看出游離氨基酸和總氨基酸含量與組成有著明顯的季節變化，游離氨基酸與呈味氨基酸5—7月含量豐富；同一時期總氨基酸含量雖高， 但必需氨基酸/總氨基酸明顯降低；從氨基酸評分看，5月的東方7號營養均衡性高于其他月份。

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AnalysisandEvaluationofSeasonalChangesinAminoAcidsfromKelp“DongfangNo.7”

CAO Zengmei，WANG Weiwei，QU Yanyan，WANG Na，LIANG Guangjin，LIU Xiaopeng

( National Engineering and Technique Research and Development Center of Algae and Sea Cucumber in China, Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Efficient Culture of Marine Algae of Shandong, Shandong Oriental Ocean Sci-tech Co., Ltd., Yantai 264003, China )

The seasonal variations in free amino acid and total amino acid from kelp “Dongfang No.7”, a hybrid ofSaccharinajaponica(clone of male gametophyte from The Republic of Korea×Clone of female gametophyte from wide and thin population) were analyzed by reversed-phase high performance liquid chromatography (HPLC), and amino acid score (AAS) was used to evaluate its protein quality. The results showed that free amino acid concentrations were 9.78—37.59 mg/g, and increased linearly from March to June, following by a slightly decrease in July. The contents of flavor amino acid were predominant in free amino acid (91.82%—98.53%), in which glutamic acid played a decisive role in the seasonal trend of free amino acids. Total amino acids accounted for 6.71%—9.38% by dry weight in “Dongfang No.7” from March to July with the maximum in May. The content of essential amino acid (EAA) was shown to be a decrease trend from March to July, accounting for 19.97%—42.94%. The AAS maximum of EAA was observed in May with 68 points.

Kelp Dongfang No.7; free amino acid; total amino acid; essential amino acid; amino acid score

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.02.002

2016-02-29；

2016-05-16.

國家科技支撐計劃項目(2012BAD55G01)；國家高技術研究發展計劃(“863”)項目(2012AA10A406)；煙臺市科技發展計劃項目(2013LGS002).

曹增梅(1984—)，女，工程師；研究方向：海藻化學. E-mail:caozengmei@163.com.

S968.421

A

1003-1111(2017)02-0132-06