海帶漂燙-鹽漬加工過程中碘形態含量變化規律

趙茹月，于 源，張雅婷，蔣永毅，劉小芳，郭瑩瑩，苗鈞魁,，冷凱良,4,

（1.中國海洋大學食品科學與工程學院，山東 青島 266003；2.中國水產科學研究院黃海水產研究所，農業農村部海洋漁業可持續發展重點實驗室，青島市極地漁業資源開發工程研究中心，山東 青島 266071；3.青島菲優特檢測有限公司，山東 青島 266111；4.嶗山實驗室，山東 青島 266237）

海帶是一種優質的食物來源，含有豐富的生物活性物質，如必需氨基酸、多不飽和脂肪酸、酚類化合物、抗氧化組分等[1-4]。目前我國海帶產業已經形成了從大規模養殖生產、加工到應用的完整產業鏈條，養殖加工規模居世界首位。根據中國漁業統計年鑒數據，2020年中國海域養殖海帶的年收獲量為1000萬 t（鮮質量計）[5]。海帶含有大量碘元素[6-9]，含量高達6500 mg/kg（干質量計）[10]。海帶中的碘分為無機碘和有機碘兩種形式[11]，無機碘包括碘離子（I-）、碘酸根離子（）；有機碘包括一碘酪氨酸（mono-iodotyrosine，MIT）、二碘酪氨酸（diiodotyrosine，DIT）、蛋白質碘等[12]。

碘屬于人體必需的微量元素之一，具有促進代謝，增強糖分、脂肪、蛋白質等營養物質的轉化利用和保持垂體的活躍平衡等重要生理功能。碘與甲狀腺激素的合成密切相關，碘攝入不足可導致甲狀腺功能改變，如甲狀腺腫、甲狀腺功能減退和兒童克汀病癥[13]。然而，過量攝入還可能導致甲狀腺機能亢進等疾病的出現，表現為代謝率增加、緊張和興奮、甲狀腺癌等[14]。有研究表明，長期碘酸鉀過量會導致大鼠甲狀腺處于亞臨床損傷狀態，明顯影響甲狀腺的健康。此外，長期過量攝入無機碘會引起甲狀腺內各種激素的含量失衡[15]，也會對甲狀腺結構造成越來越嚴重的破壞[16-18]。而相比于無機碘，有機碘具有高穩定性、高吸收率、低毒性的特點[19]，即使在270 ℃的高溫下加熱2 h也不會揮發。同時，有機碘的人體吸收率為無機碘的2～3 倍，在急性和慢性毒理實驗中均表現出無毒的特點[20-21]。

海藻食品中碘含量過高是主要的安全風險因素，因此海藻加工過程中碘元素變化規律受到研究者的廣泛關注。Pierrick等[22]發現將糖海帶在32 ℃的水中浸泡1～6 h后，碘含量可顯著降低84%～88%。Klaus等[23]研究發現，煮沸2 min和20 min的糖海帶的碘含量分別降低了33%和75%。Udo等[24]研究了在收獲、洗滌、干燥72 h，再浸泡24 h，煮沸20 min后的紅藻、褐藻和綠藻中的碘變化含量情況，結果顯示，洗滌和干燥幾乎不影響I-水平，但浸泡和烹飪可使I-含量降低75%。我國海帶產業發展迅速，海帶食品加工以鹽漬海帶加工為主[25-26]。蔣鵬等[27]通過跟蹤測定漂燙水、漂洗水、剩余海帶中的碘含量，研究了鮮海帶漂燙-漂洗過程中碘的溶出規律。實驗結果表明，漂燙水、漂洗水中的碘質量濃度隨海帶的加入量增加均先增大后趨于穩定，在鮮海帶加入量為3 kg/L時更換漂燙、漂洗水，可將海帶中碘資源的利用率提升至46%。Cecilie等[28]將糖海帶進行漂燙的研究結果表明，將海帶進行45～80 ℃的漂燙處理，可將海帶中碘含量降低92%～94%。但是目前對于海帶加工過程中碘元素變化規律的研究僅僅針對I-含量的變化，而對于不同形態碘元素的含量變化規律研究較少。而有機碘與無機碘相比具有更高的食用安全性，因此通過研究有機碘在海帶加工過程中的含量變化情況，可以更準確全面反映總碘在海帶加工中的含量變化情況。

相比于前人研究工作中以單一I-含量代替總碘的測定方法，本實驗采用高效液相色譜-紫外測定了海帶模擬加工各環節藻體和水體中4 種碘（I-、、MIT和DIT）的含量，闡明了不同碘在海帶加工過程中的分布變化規律，以期提升總碘含量測定的準確性，也為海帶食品品質控制與食用安全性相關研究提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮海帶（日本真海帶Lamania japonica）山東榮成愛蓮灣水產養殖有限公司；無水磷酸二氫鉀 天津市光復精細化工研究所；碘離子標準品、碘酸鉀標準品、25%四甲基氫氧化銨（tetramethylammonium hydroxide，TMAH）、亞硫酸鈉、磷酸、氯化鈉 國藥集團化學試劑有限公司；MIT標準品、DIT標準品 上海安普實驗科技股份有限公司；甲醇（色譜純）德國Merck公司；鹽酸（分析純）天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設備

BAS224S-CW型電子天平 賽多利斯（北京）科學儀器有限公司；SHA-B型恒溫振蕩器 常州智博瑞儀器制造有限公司；Neofuge 15R型高速冷凍離心機 上海力申科學儀器有限公司；LC-16高效液相色譜儀（配有紫外檢測器）日本島津公司；UV1102II型紫外-可見分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；MD 200型氮吹儀杭州奧盛儀器有限公司；KM-XWY-2型渦旋混勻器寧波科麥儀器有限公司；RS-FS150型粉碎機 合肥榮事達小家電有限公司；DHG-9073B5-Ш型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海新苗醫療器械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 海帶采樣處理

海帶樣品于2021年7月初采自山東榮成海域，采用系統抽樣法從當地工廠當天采集的海帶中抽取12 顆能代表整體海帶的樣品，裝袋后于4 h內帶回實驗室進行處理。海帶自袋內取出后清理干凈其表面海藻碎塊、泥沙、貝類等雜物，處理完成后稱量。

1.3.2 海帶加工處理

鹽漬海帶加工過程（圖1）：在恒溫水浴鍋加入準確稱量的3 kg水，加入100 g NaCl，充分溶解，模擬海水。加熱至90 ℃，依次放入海帶樣品進行漂燙，漂燙時間2 min。取漂燙水樣100 mL置于具塞瓶內待測，并向水浴鍋中補充100 mL去離子水。待水溫回升至90 ℃再進行下一顆漂燙。漂燙后海帶樣品撈出，充分瀝水，取樣。取兩個塑料桶標號，分別加入準確稱量的3 kg水，加入100 g NaCl，充分溶解，模擬海水。依次放入海帶樣品進行漂洗，漂洗時間2 min。取水樣100 mL置于具塞瓶內待測，并向桶中補充100 mL去離子水。漂洗后海帶樣品撈出，充分瀝水，取樣。漂洗后海帶樣品裝到自封袋中，按質量20%添加NaCl，充分搖勻，室溫放置48 h，模擬鹽漬過程。鹽漬結束后，鹽漬海帶樣品和鹽漬水分別取樣。

圖1 海帶加工過程及取樣Fig.1 Processing and sampling pointing of kelp

1.3.3 海帶取樣

取樣時要將海帶平鋪，按照等距法分為4 部分，每部分各取左右兩側寬2 cm，長度包含海帶邊緣到中心的海帶條，每顆海帶共計取樣8 小塊。取得的海帶樣品稱質量后放入樣品袋內，于-20 ℃條件下冷凍保存。實驗前將樣品在室溫下解凍，稱取一定質量于40 ℃恒溫干燥箱中干燥至質量恒定，干燥后的海帶用粉碎機充分研磨成粉狀顆粒，然后用100 目不銹鋼篩進行篩分，用于后續實驗。

1.3.4 海帶及水樣碘形態測定

碘形態測定方法采用高效液相色譜法[29]，色譜條件：Waters XTerra MS C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：A為甲醇，B為50 mmol/L KH2PO4（0.1%磷酸）溶液；梯度洗脫程序：0～3 min，5% A、95% B；3～5 min，5%～30% A、95%～70% B；5～10 min，30% A、70% B；10～15 min，40% A、60% B；15～16 min，40%～5% A、60%～95% B；16～20 min，5% A、95% B；流速：1.0 mL/min；進樣量：10 μL；檢測波長：225 nm；柱溫箱溫度：27 ℃。

海帶樣品用5% TMAH溶液進行處理，提取各形態碘，具體操作：稱取試樣0.10 g于50 mL的耐110 ℃塑料離心管中，加入5 mL 5% TMAH提取液，渦旋1 min，使樣品充分分散均勻，充氮，旋緊蓋子，置于（80±5）℃水浴搖床提取3 h，冷卻，以5000 r/min轉速離心5 min，收集上層清液于50 mL離心管中，加入適量蒸餾水沖洗沉淀，離心后并入上清液，加水定容至20 mL。吸取1 mL海帶提取液過0.2 μm微孔濾膜過濾后上機測定。吸取0.5 mL海帶提取液加入0.25 mL 0.1 mol/L的亞硫酸鈉溶液和0.25 mL 1 mol/L的HCl溶液，避光反應10 min，過0.22 μm微孔濾膜過濾后上機測定。

1.4 數據統計及圖表繪制方法

2 結果與分析

2.1 海帶在漂燙-鹽漬加工過程中碘形態含量變化

對第1 顆海帶在漂燙-鹽漬各過程中的I-、、MIT和DIT含量進行測定，如圖2所示，鮮海帶、漂燙海帶、一次漂洗海帶、二次漂洗海帶和鹽漬海帶總碘含量分別為（9816.48±286.31）、（4534.32±102.66）、（3284.18±46.97）、（2832.30±43.20）mg/kg和（2687.63±40.58）mg/kg。鮮海帶中I-含量最高（（8753.24±291.64）mg/kg），占總碘含量的（89.17±2.65）%，含量最低，僅占（0.43±0.02）%，MIT和DIT含量占比分別為（8.78±0.51）%和（1.62±0.06）%。因此，海帶中的碘主要以I-形式存在[24]，有機碘僅占10%左右。Udo等[6]用高效液相色譜法測定了不同種類海藻及其不同部位總碘含量，其中海帶各部位總碘含量在3340～10203 mg/kg，與本研究結果一致。經漂燙、一次漂洗、二次漂洗以及鹽漬過程，海帶中I-含量逐漸降低，分別為（8753.24±291.64）、（3258.50±48.93）、（2117.04±62.57）、（1720.56±48.05）mg/kg和（1689.41±59.95）mg/kg，在對海帶進行漂燙、漂洗、鹽漬的過程中，I-會進入到漂燙、漂洗及鹽漬水中，并且在漂燙過程溶出率最高。Cecilie等[28]的研究結果表明將海帶進行45～80 ℃的漂燙處理，可將海帶中碘含量降低92%～94%，至約300～400 μg/g。在各加工階段海帶中，漂燙海帶中含量最高（（442.00±21.99）mg/kg），其次為一次漂洗海帶（（328.09±21.63）mg/kg）、鹽漬海帶（（297.66±16.97）mg/kg）和二次漂洗海帶（（281.35±14.01）mg/kg），鮮海帶中含量最低（（42.67±2.68）mg/kg），此現象可能與海帶中的成分因漂燙、漂洗等處理引發的相互作用有關。劉崴等[30]利用高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜法測定紫菜中碘形態時，發現實驗過程中轉化為I-，認為可能是樣品本身某些成分造成了無機碘之間的轉化。在漂燙-鹽漬過程中MIT和DIT含量變化不明顯，分別在698.22～861.90 mg/kg和123.97～158.67 mg/kg，這說明MIT和DIT性質比較穩定，在加工過程中不易溶于漂燙、漂洗水中。

圖2 第1顆海帶漂燙-鹽漬加工過程碘形態含量Fig.2 Contents of four forms of iodine in the first kelp during blanching and salting

2.2 海帶漂燙-鹽漬加工過程水體中碘形態含量變化

對第1顆海帶在漂燙-鹽漬各過程水體中的I-、、MIT和DIT質量濃度進行測定，結果如圖3所示。漂燙水中I-質量濃度最高（（303.16±6.58）mg/L），其次為一次漂洗水（（55.32±2.06）mg/L）、二次漂洗水（（22.94±0.18）mg/L）和鹽漬水（（22 .85 ± 0 .11 ）m g/ L ）。蔣鵬等[27]對單顆海帶進行漂燙-漂洗，并采用滴定法測定海帶及水體中碘含量，結果為漂燙水中最多，一次漂洗水其次，二次漂洗水和剩余海帶最少，這與本研究結果一致。只在漂燙水和一次漂洗水中檢測到了，漂燙水中質量濃度為（10.86±0.48）mg/L，一次漂洗水中為（4.27±0.21）mg/L。MIT只在漂燙水和鹽漬水中檢測到，質量濃度分別為（8.58±0.74）mg/L和（5.74±0.31）mg/L。DIT只在漂燙水中檢測到，質量濃度為（2.10±0.10）mg/L。

圖3 第1顆海帶漂燙-鹽漬加工過程水體中碘形態含量Fig.3 Contents of four forms of iodine in waters during the blanching and salting of the first kelp

2.3 漂燙-鹽漬加工過程中海帶碘形態溶出率

按照海帶的漂燙次序，依次用每顆海帶漂燙、漂洗以及鹽漬后水體中的碘含量除以海帶內的總碘含量，可得當顆海帶碘的溶出率。表1顯示了第1顆海帶在漂燙、一次漂洗、二次漂洗和鹽漬過程中I-、、MIT和DIT的溶出率，從表1可以看出，在海帶各個加工過程中I-溶出率分別為（64.38±2.99）%、（13.04±0.84）%、（5.68±0.41）%和（0.67±0.05）%，其中漂燙過程中I-溶出率最大，其次是一次漂洗過程、二次漂洗過程和鹽漬過程。Ownsworth等[31]將干燥的海帶漂燙10～20 s，可以使海帶碘含量降低52%～82%。在一次漂洗過程溶出率為（21.36±1.33）%，二次漂洗過程和鹽漬過程未檢測到溶出。MIT和DIT含量在加工過程中變化不明顯，在漂燙過程中有所溶出，溶出率分別為（19.35±0.97）%和（6.55±0.53）%。因此可以得出結論：海帶在漂燙、一次漂洗、二次漂洗和鹽漬過程中，碘主要是以I-的形式釋放到水體中，并且在漂燙過程中釋放量最大。因此測定了第6、12顆（海帶加入量分別為8.48 kg和16.32 kg時）海帶在漂燙以及漂洗過程中I-溶出率，將漂燙過程碘的溶出率與漂洗過程碘的溶出率進行比較得到圖4，觀察漂燙曲線，海帶中碘的溶出率最大值出現在第1顆海帶處，可達到64.38%，隨著海帶加入量的增大，I-溶出率呈逐漸降低趨勢，其中海帶加入量為8.48 kg和16.32 kg時，溶出率分別為（0.81±0.06）%和（-1.12±0.08）%，基本在0%上下浮動，說明此時水體中I-濃度與海帶中I-含量達到平衡狀態。蔣鵬等[27]將鮮海帶經過漂燙后碘的提取率與經過漂燙-漂洗全過程處理后碘的提取率進行比較，結果為海帶中碘的提取率最大值出現在第1顆海帶處，可達到63.36%，第6～12顆海帶的提取率保持在0%附近，這與本研究結果基本一致。隨著海帶加入量的增大，漂洗過程I-溶出率與漂燙過程一致，均為逐漸降低的趨勢，海帶加入量為8.48 kg時，I-溶出率與漂燙過程相比由0%左右增長到10%左右，到16.32 kg時，I-溶出率維持在0%附近，此時漂洗水和海帶中I-遷移達到了平衡。

表1 海帶漂燙鹽漬加工過程中4 種形態碘溶出率（以干基計，n＝3）Table 1 Dissolution rates of four forms of iodine from kelp during blanching and salting (n=3)%

圖4 I－溶出率隨海帶加入量的變化Fig.4 Changes in dissolution rate of I- with increasing kelp addition

2.4 水體中碘形態含量隨海帶加入量的變化

如圖5 所示，第1、6、12 顆海帶漂燙-鹽漬加工過程水體中I-質量濃度最高的均為漂燙水，分別為（303 .165 ± 6 .58 ）、（743.36±4.52）、（761.54±5.47）mg/L，其次是一次漂洗水（（55.32～550.69）m g/L）、二次漂洗水（（22.94～466.88）m g/L）和鹽漬水（（22.85～532.00）mg/L）；隨著海帶加入量的增大，I-質量濃度呈先增大后趨于平穩的趨勢，從第1顆（海帶加入量1.05 kg）到第6顆海帶（海帶加入量8.48 kg），I-質量濃度急速升高，從第6顆海帶之后，I-質量濃度變化范圍非常小，走勢趨于平緩（圖5A），原因是在對第1顆海帶進行漂燙漂洗等操作時，碘是以由海帶向水中溶解的過程為主的，然而隨著水中碘質量濃度的不斷增加，到第6顆時海帶和水中的碘質量濃度越來越趨于一個平衡，海帶中的碘向水中釋放的速率變慢[27]。隨著海帶加入量的增加，所有水體中質量濃度都表現出上升的趨勢，其中上升幅度最大的是漂燙水（10.86～357.02 mg/L）和鹽漬水（0～269.55 mg/L），一次漂洗水和二次漂洗水的質量濃度上升幅度較小，分別為4.27～192.89 mg/L和0～127.94 mg/L。在海帶加入6 顆以上時（海帶加入量8.48 kg），漂燙水的質量濃度上升趨勢變緩，鹽漬水的質量濃度趨于穩定，而二次漂洗水中的質量濃度上升幅度增大。一次漂洗水的質量濃度一直保持穩定上升的趨勢（圖5B）。第1、6、12顆海帶漂燙-鹽漬加工過程水體中MIT質量濃度最高的仍為漂燙水，質量濃度在8.58～27.96 mg/L，其次是鹽漬水（5.74～10.44 mg/L）、一次漂洗水（0～8.55 mg/L）和二次漂洗水（0～6.16 mg/L）；除鹽漬水外，隨著海帶加入量的增大，其余3 種水體中MIT質量濃度均呈先增大后減小的趨勢，從第1顆到第6顆海帶（即海帶加入量從1.05～8.48 kg，下同），MIT質量濃度逐漸升高，從第6顆到第12顆海帶（海帶加入量從8.48～16.32 kg），MIT質量濃度略微降低，但變化幅度較小，而鹽漬水中MIT質量濃度隨著海帶加入量的增大始終處于增大的趨勢（圖5C）。第1、6、12顆海帶加工水體中漂燙水DIT質量濃度最高，質量濃度在1.48～2.75 mg/L之間，其次是鹽漬水（0～0.96 mg/L）、一次漂洗水（0～0.79 m g/L）和二次漂洗水（0～0.61 mg/L）；除漂燙水外，其他水的DIT質量濃度隨著海帶加入量的增大而增大，從第1顆到第6顆海帶，DIT質量濃度增大趨勢明顯，第6顆海帶之后，DIT質量濃度變化走勢趨于平緩（圖5D）。

圖5 漂燙-鹽漬海帶加工過程水體中碘形態含量隨海帶加入量的變化Fig.5 Changes in iodine contents in waters during blanching and salting with increasing kelp addition

2.5 鹽漬海帶碘含量隨海帶加入量的變化

按照海帶漂燙次序，分別測定第1、6顆和第12顆（即海帶加入量分別1.05、8.48 kg和16.32 kg時，下同）海帶原始碘形態含量與鹽漬碘形態含量，如圖6所示，3 顆鹽漬海帶I-含量均小于原始海帶I-含量，I-含量分別下降了（80.72±2.66）%、（76.14±2.84）%和（78.21±2.15）%；隨著海帶漂燙顆數的增加，I-溶出率先降低后基本保持不變，第1顆海帶溶出率最大；DIT趨勢與I-相同；與I-相反，3 顆鹽漬海帶含量與未處理海帶相比均有所升高，尤以第6 顆海帶最為顯著，隨著漂燙顆數的增加，溶出率呈先升高后降低的趨勢；MIT含量經鹽漬后含量均有所下降，這與I-和DIT趨勢相近，但隨著海帶漂燙顆數的增加，MIT溶出率逐漸降低，與原始海帶相比，第1、6顆和第12顆海帶MIT含量分別下降（17.29±0.86）%、（13.51±0.52）%和（9.85±0.54）%。為進一步降低海帶碘含量，及時更換漂燙水和漂洗水是一種較為合理的方式[27]。

圖6 鹽漬海帶碘含量隨海帶加入量的變化Fig.6 Changes in iodine contents in salted kelp with increasing kelp addition

3 結論

通過測定海帶在漂燙、漂洗和鹽漬過程中4 種碘形態含量變化情況，可知在加工過程中，除之外，其余幾種碘形態含量均有所降低，其中I-溶出率高達（80.72±2.66）%，對加工過程水體中4 種碘形態含量進行測定，發現除之外，I-、MIT和DIT均在漂燙過程中溶出率最高，尤以I-最為明顯，可達64.38%，一次漂洗過程中僅有I-和溶出，二次漂洗過程僅有I-溶出，鹽漬過程僅有MIT溶出。將漂燙過程I-的溶出率與漂洗過程碘的溶出率進行比較可知，隨著海帶加入量的增大，兩種加工過程I-溶出率均呈逐漸降低的趨勢，在海帶加入量為8.48 kg時，漂燙過程I-遷移已達到平衡狀態，但漂洗過程I-遷移過程還未達到平衡。通過測定漂燙水、一次漂洗水、二次漂洗水以及鹽漬水中I-、、MIT和DIT隨海帶加入量增大的變化趨勢可以看出，隨著海帶加入量的增大，水體中I-、MIT和DIT含量呈先增大后趨于平穩的趨勢，所有水體中含量都表現出上升的趨勢。

通過研究海帶在漂燙、漂洗和鹽漬過程中4 種碘形態含量遷移變化情況，可知海帶中的碘主要是以I-的形式釋放到水體中，并且在漂燙過程中釋放量最大。4 種碘溶出率為：I-＞＞MIT＞DIT。隨著海帶加入量的增大，水體與海帶中碘含量遷移會慢慢達到平衡，延長漂洗過程可使I-溶出率增大，延緩I-達到平衡的時間。