不同地域刺參膠原蛋白含量及一般營養成分比較

王有權，金 鑫，劉曉雨，丁北辰，張 楊，宋 堅，丁 君，常亞青

（大連海洋大學農業農村部北方海水增養殖重點實驗室，遼寧 大連 116023）

刺參（Apostichopus japonicus）屬棘皮動物門（Echinodermata）、海參鋼（Holothuroidea）、仿刺參屬（Apostichopus），是重要的經濟型棘皮動物，主要棲息在溫帶水域[1]。國內目前有20 多種經濟類海參，分布于遼寧、山東等沿海，其中北方刺參的品質最佳[2]。刺參的體壁、腸道、性腺均具有較高的營養價值，其中體壁是刺參的主要食用部位，富含膠原蛋白、氨基酸、脂肪酸等活性成分[3]，具有抗腫瘤、清除自由基及增強機體免疫力的功能，可作為血管緊張素轉移酶抑制劑，起到抗衰老的功效[4-5]。水產品源膠原蛋白由于提取工藝優于陸生牲畜，安全性高，具有低過敏性、低熱變性、低抗原性等特點[6]，正在逐漸替代陸生市場中的畜牧膠原蛋白。

近年來，隨著刺參需求量增加，各地刺參養殖業興起，全國海參養殖面積由2014 年的214 180 hm2增到2019 年的246 745 hm2，但由于高溫等惡劣氣候的原因刺參的產量下降，已由2014 年的200 969 t 下降到2019 年的171 700 t[7]，以致刺參的市場價格不斷波動。另外，多數消費者認為野生刺參營養價值高于養殖刺參，生產者及銷售者以此為定價依據，致使野生刺參價格遠高于養殖刺參。目前，國內外關于刺參營養對比的研究主要是對不同地域、不同養殖模式的刺參[8-10]及不同海域野生刺參[11]的營養對比，針對不同地域養殖與野生刺參營養成分的研究報道相對較少，因此本研究通過解析不同地域養殖（營城子、黑石礁和瓦房店海域）與野生（旅順、蚆蛸島和西霞口海域）刺參營養差異，對國內多個刺參生產區刺參的營養成分進行測定對比，以期為了解不同地域、不同養殖方式的刺參營養情況提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1實驗材料 于2019 年5 月末至7 月初，在山東西霞口野生刺參、遼寧旅順野生刺參、遼寧蚆蛸島野生刺參，遼寧瓦房店池塘養殖刺參、遼寧黑石礁室內養殖刺參、遼寧營城子池塘養殖刺參（2018 年高溫幸存刺參群體）各隨機采集規格相同的刺身12 只，平均體質量為145 g，取樣刺參群體中除了遼寧黑石礁室內養殖刺參進行人工投喂餌料（海泥、海藻粉）外，其余刺參群體均攝食天然餌料。采樣位點如圖1 所示。

圖1 刺參群體取樣位點Fig.1 Sampling site of Apostichopus japonicus population

1.1.2樣品處理 用剪刀從刺參的肛門處沿背部剪開，清理掉內臟，將肌肉和頭部石灰環除掉，剩余體壁切成2 cm×2 cm 肉塊，一部分樣品放入35 ℃烘箱烘至恒重，一部分樣品置于-80 ℃冰箱保存待測。

1.2 方法

1.2.1一般營養成分測定 依據食品安全國家標準，參照GB 5009.3－2016 采用直接干燥法測定水分，參照GB/T 5009.4－2016 采用馬弗爐灼燒法測定灰分，參照GB/T 5009.5－2016 采用凱氏定氮法測定粗蛋白，參照GB/T 5009.6－2016 采用索氏抽提法測定粗脂肪；參照GB/T 9695.31－2008 采用直接滴定法測定總糖。

1.2.2膠原蛋白測定 以GB/T 9695.23－2008 肉與肉制品羥脯氨酸含量測定標準來測定刺身膠原蛋白含量。由于刺參體壁含有大量水分，多余的水分會影響羥脯氨酸的測定，將測定樣品烘干至恒重后再進行測定。

1.2.3氨基酸測定 根據食品安全國家標準GB/T 5009.124－2003 的方式，樣品經6 moL/L 鹽酸水解處理后使用L-8800 全自動氨基酸自動分析儀（日本日立公司）測定。

1.2.4脂肪酸測定 根據食品安全國家標準GB/T 5009.168－2016 的方法，使用7890A 氣相色譜儀（日本島津公司）進行脂肪酸的測定

1.2.5氨基酸營養評定 根據1973 年聯合國糧農組織（FAO）、世界衛生組織（WHO）的建議，將氨基酸評分標準模式和全雞蛋蛋白質的氨基酸模式進行營養價值評定，刺參體壁的氨基酸評分（Amino acid score，AAS）、化學評分（Chemical score，CS）和必需氨基酸指數（Essential amino acid index，EAAI）的計算方法見參考文獻[12-14]。

1.3 數據處理

所有實驗結果以平均值±標準差形式表示；利用Excel 2018 軟件進行數據統計；使用SPSS 24.0軟件對原始數據進行單因子方差分析，最小顯著性差異法（least significant difference，LSD）檢驗，顯著性水平α=0.05。

2 結果與分析

2.1 不同地域刺參體壁一般營養成分分析比較

不同地域刺參體壁一般營養成分分析和膠原蛋白含量結果如表1、2 所示。不同地域刺參體壁的水分質量分數為88.78%～ 92.40%；一般營養成分中，粗蛋白質量分數為54.06%～ 64.38%；灰分質量分數為26.12%～ 35.02%；總糖質量分數為4.81%～ 7.04%；粗脂肪質量分數為2.35%～ 4.84%；羥脯氨酸質量分數為1.07%～ 2.03%，按照海參膠原蛋白中羥脯氨酸質量分數為7.7%[15]換算，刺參膠原蛋白質量分數為13.90%～ 26.37%。蚆蛸島、西霞口、旅順刺參體壁的水分及灰分質量分數顯著高于營城子、黑石礁與瓦房店（P＜0.05）；營城子、瓦房店、黑石礁刺參體壁的粗蛋白質量分數顯著高于蚆蛸島、西霞口、旅順刺參（P＜0.05）；旅順刺參體壁的粗脂肪質量分數顯著高于其它地域刺參養殖刺參（P＜0.05）；蚆蛸島刺參體壁的總糖質量分數顯著低于其它地域刺參（P＜0.05）。瓦房店刺參的膠原蛋白質量分數顯著高于營城子、蚆蛸島、旅順刺參（P＜0.05）；旅順刺參的膠原蛋白質量分數最低，顯著低于其它地域刺參（P＜0.05）。刺參體壁粗蛋白質量分數高于粗脂肪、灰分及總糖質量分數，與Lee 等[16]對獨島海參的測定的結果相同，水分含量上野生高于養殖的現象在大麻哈魚（Oncorhynchus keta）[17]的研究中也有體現；各地域刺參的粗蛋白質量分數與潘安等[18]對福建刺參測定值基本一致；灰分質量分數與李丹彤等[19]測定結果基本一致。膠原蛋白質量分數低于趙艷芳等[8]對不同養殖模式下刺參的測定值，這種差異可能是測定方式不同造成的。

表1 不同地域刺參體壁一般營養成分質量分數（以干基計）Table 1 General nutrient content of body wall of Apostichopus japonicus in different regions (dry matter) %

從實驗結果來看，養殖刺參（營城子、瓦房店、黑石礁）與野生刺參（西霞口、蚆蛸島、旅順）的營養成分存在一定差異，其中養殖（營城子、瓦房店、黑石礁）刺參粗蛋白、膠原蛋白平均質量分數（61.81%、26.24%）極顯著高于野生（西霞口、蚆蛸島、旅順）刺參（54.95%、19.24%），而灰分質量分數（28.06%）顯著低于野生刺參（34.20%），水分質量分數（89.42%）顯著低于野生刺參（91.93%），結果與王哲平等[20]研究的結果基本相似。因實驗刺參取自不同地域，因此，除攝食餌料不同外，水體環境的不同也是造成上述差異的主要原因[21]。養殖刺參間的一般營養成分差異不大，黑石礁刺參的粗蛋白、粗脂肪質量分數略高于營城子與瓦房店刺參，可能的原因是由人工投喂的飼料中蛋白質含量比池塘天然餌料高引起的。

表2 不同地域刺參體壁膠原蛋白質量分數（以干基計）Table 2 Collagen content of body wall of Apostichopus japonicus in different regions(dry matter) %

2.3 不同地域刺參體壁氨基酸分析比較

不同地域刺參體壁氨基酸組成及含量如表3 所示，共檢測17 種氨基酸，包含7 種必需氨基酸，其中色氨酸因使用酸水解法被破壞，未測出其含量。總氨基酸（TAA）質量分數為36.58%～ 59.58%，必需氨基酸（EAA）的質量分數為10.50%～ 16.00%，非必需氨基酸的質量分數為25.16%～ 43.58%，呈味氨基酸（DAA）的質量分數為18.64%～ 33.09%。必需氨基酸含量占氨基酸總量w(EAA)/w(TAA)為26.85%～ 31.22%，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值w(EAA)/w(NEAA)范圍為36.71%～ 45.39%；呈味氨基酸占氨基酸總量w(DAA)/w(TAA)為50.94%～ 55.55%。各地域刺參富含谷氨酸與甘氨酸，為刺參體壁鮮甜度奠定基礎，呈味氨基酸與總氨基酸的比值w(DAA)/w(TAA)均高于50%，且差異較小，說明6 個地域刺參具有相似的口感。蚆蛸島刺參的總氨基、必需氨基酸、呈味氨基酸含量最高，顯著高于其它地域刺參（P＜0.05）。不同地域刺參必需氨基酸與非必需氨基酸的比值w(EAA)/w(NEAA)和西班牙海參（Parastichopus regali）相近[22]，必需氨基酸在總氨基酸中占比w(EAA)/w(TAA)與趙艷芳等[8]對南北養殖刺參營養成分中w(EAA)/w(TAA)一致，高于李丹彤等[23]對獐子島夏、秋季野生刺參的檢測結果，這可能由于不同季節的餌料不同，進而引起攝食不同餌料的刺參體壁氨基酸組成不同[24]；

表3 不同地域刺參體壁氨基酸組成及質量分數（以干基計）Table 3 Amino acid composition and content of body wall of Apostichopus japonicus in different regions(dry matter) %

必需氨基酸評分（AAS）、化學分（CS）、必需氨基酸指數（EAAI）是被測物中蛋白質的必需氨基酸組成與參考蛋白質氨基酸模式進行比較得出的分數，能夠反映出蛋白質質量。如表4 所示，六個地域刺參的必需氨基酸指數均超過40；根據AAS、CS 標準，6 個地域刺參體壁的第一限制氨基酸都是甲硫氨酸和胱氨酸，黑石礁、蚆蛸島、西霞口刺參體壁的第二限制性氨基酸為賴氨酸，瓦房店、營城子、旅順刺參體壁的第二限制性氨基酸為亮氨酸。從平均結果來看，養殖刺參的w(EAA)/w(NEAA)（41.69%）及w(EAA)/w(TAA)（29.40%）高于野生刺參（38.30%、27.68%），但野生刺參的EAAI（50.67）高于養殖刺參的（46.90），其中蚆蛸島野生刺參的必需氨基酸指數最高，為62.45，總氨基酸、必需氨基酸、呈味氨基酸含量顯著高于其它地域刺參（P＜0.05），氨基酸的營養價值最高。可能因為蚆蛸島附近海域受人為影響較少，海底生境好，能夠賦予刺參豐富優質的餌料。養殖刺參中，營城子刺參的w(EAA)/w(NEAA)（52.27%）及w(EAA)/w(TAA)（31.22%）高于瓦房店（45.22%、28.28%）與黑石礁刺參（46.80%、44.21%），EAAI（43.11）低于瓦房店（49.01）與黑石礁（48.58）刺參，造成差異的主要原因可能跟刺參餌料相關，研究表明刺參攝食不同藻類會使體壁氨基酸組成發生改變[25]。

表4 不同地域刺參氨基酸組成評價Table 4 Evaluation of amino acid composition of Apostichopus japonicus from different regions

2.4 不同地域刺參脂肪酸分析比較

如表5 所示，本研究共檢測了30 種脂肪酸，總質量分數為3 243.96～ 5 830.08 mg/kg；飽和脂肪酸（SFA）質量分數為684.55～ 1 781.20 mg/kg，主要以軟脂酸（C16：0）為主；單不飽和脂肪酸（MUFA）質量分數為1 018.42～ 2 044.56 mg/kg，以二十四碳一烯酸（C24∶1）為主；多不飽和脂肪酸（PUFA）的質量分數為973.87～ 2 562.06 mg/kg，主要以花生四烯酸（C20∶4）、二十二碳二烯酸（C22∶2）為主；各地域刺參DHA 與EPA 的總質量分數為51.37～ 148.60 mg/kg，營城子耐刺參的DHA+EPA 含量最高，顯著高于其它群體（P＜0.05）。

表5 不同地域刺參脂肪酸質量分數（以干基計）Table 5 Fatty acid content of Apostichopus japonicus in different regions (dry matter) mg/kg

不同地域刺參的脂肪酸組成及含量存在一定差異。從平均結果來看，雖然養殖刺參的單不飽和脂肪酸MUFAs 質量分數（1 408.30 mg/kg）低于野生刺參（1 541.06 mg/kg），但其總脂肪酸TFA 質量分數（4 709.26 mg/kg）、飽和脂肪酸SFAs 質量分數（1 239.42 mg/kg）、多不飽和脂肪酸PUFAs 質量分數（2 062.43 mg/kg）顯著高于野生刺參（4 487.03、872.33、1 692.31 mg/kg）。且高度不飽和脂肪酸中DHA+EPA 質量分數（94.79 mg/kg）顯著高于野生刺參（72.49 mg/kg），DHA、EPA 的營養價值極高，具降血壓、增強記憶力等作用[26]，差異可能與養殖刺參攝食池塘富含較多高度不飽和脂肪酸的天然藻類及原生動物的底泥相關[27]。養殖刺參中營城子刺參的單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸及DHA+EPA 質量分數（1 522.87、2 180.94、148.60 mg/kg）高于瓦房店刺參（1 366.65、2 001.43、51.37 mg/kg）。總體上，營城子刺參的品質優于瓦房店刺參，這可能跟刺參養殖的日常管理及攝取不同天然餌料相關[28]；營城子池塘養殖刺參的單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸及 DHA+EPA 質量分數（1522.87、2 180.94、148.60 mg/kg）優于室內養殖群體（1 335.37、2 001.92、84.39 mg/kg）。差異主要因室內養殖刺參投喂的飼料除蛋白質含量高外，不飽和脂肪酸等其它營養物質含量不及池塘的天然餌料，另外兩種養殖方式下刺參的光照強度及周期不同，導致刺參生長速度不同[29]，有可能造成營養成分的差異。同時，有研究表明，適量攝食HUFA（高不飽和脂肪酸）能夠有效提高機體抗氧化能力，DHA 等多不飽和脂肪酸可以通過對NAD(P)H（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）氧化酶等的作用調節體內ROS 水平、還能通過自身過氧化反應跟自由基反應進而達到抗氧化效果[30]。當溫度升高刺激刺參釋放大量自由基時，刺參通過攝食及體壁儲存的DHA 等能夠及時消除累計的自由基，減輕對機體的傷害，這可能是營城子刺參耐高溫的原因，因此可在高溫季節來臨之前向海參投喂一定量HUFA，增強其耐高溫能力，以減少損失。

3 結論

本研究發現，野生與養殖刺參都具有較高的價值；在一般營養成分方面，養殖刺參略優于野生刺參，營城子池塘刺參優于瓦房店池塘養殖及黑石礁室內養殖刺參。因此，堅持科學喂養的養殖理念，保持綠色健康養殖模式下的養殖刺參同樣擁有較高的營養價值。