海參熱加工過程中營養成分變化的研究進展

時佳凝， 李 萌，2

（1.大連海洋大學食品科學與工程學院，遼寧大連 116023；2.遼寧省水產品分析檢驗及加工技術科技服務中心，遼寧大連 116023）

海參（Sea cucumber，Holothurian）為棘皮動物門（Echinodermata）海參綱（Holothuroidea）動物，全球有1 200 多種，主要集中在熱帶區和溫帶區的海洋中生活。海參體壁是海參的主要可食用部分，從外向內分別由角質層、真皮層和肌肉層構成[1]，占比最多的真皮層主要由結締組織構成，海參多糖和膠原蛋白組成的膠原纖維和微纖維網絡，賦予海參柔軟而有韌性的口感[2]。

為了闡明國內外海參的研究現狀，采用文獻計量學方法，以“Sea cucumber”為主題，查找Web of science 數據庫中文章發表情況。2000—2023 年，以海參為主題的論文總共有4 775 條記錄（圖1（a）），2010 年之后論文數目明顯增加。將數據導入VOSviewer 軟件進行文獻分析，形成數據可視化圖（圖1（b）），較大尺寸的圓圈代表關鍵詞出現的頻率更高。可以看出，海參的重點研究領域主要集中在刺參養殖（關鍵詞Sea cucumber，growth，Apostichopus japonicus，圖中黃色、深藍色和紅色圓圈）和營養（關鍵詞Sea cucumber，圖中標淺藍色圓圈）方面。目前，已有研究人員針對海參營養價值進行了綜述報道[3-4]，但對于海參最常見的熱加工方式及其加工過程中營養價值變化的歸納研究較少。因此，重點對海參可食用的主要部分體壁進行熱加工處理過程中的蛋白質等營養組成變化和損失進行歸納總結。

圖1 文獻數據分布圖

文獻數據分布圖見圖1。

1 常見的海參種類及加工方式

1.1 常見的可食用海參種類及主要營養價值

常見海參分布、營養成分及已知功效匯總見表1。

表1 常見海參分布、營養成分及已知功效匯總

海參營養價值主要集中在刺參的蛋白、多糖（巖藻聚糖硫酸脂（Fucoidan，SC-FUC）和硫酸軟骨素（Chondroitin Sufate，SC-CHS）[5-6]）、皂苷[7-10]、礦物質[11]等方面，具有提高機體免疫力、抗腫瘤、抗癌、抗凝血等生物活性作用[12-13]。

1.2 海參主要的加工方式

市場上的海參制品主要有鹽干海參、淡干海參、鹽漬海參、凍干海參和即食海參等。

海參制品加工關鍵環節見圖2。

圖2 海參制品加工關鍵環節

由圖2 可知，加熱過程如漂燙、蒸煮、熱風干燥等較為常見[14]。海參在加熱的過程中，根據加熱條件的不同，海參體壁中所含有的大量蛋白質和多糖等物質受熱變性，營養成分流失，引起海參不同程度的質構變化和營養損失，進而影響最終海參制品的口感和營養價值[15-16]。

2 海參熱加工過程中口感及主要成分的變化及機制

2.1 質構

質構特性是評價海參口感的重要指標，熱加工水分含量、蛋白變化對質構特性如硬度、彈性、咀嚼性、回復性及凝聚性有顯著性影響[36-37]。刺參熱加工過程中體壁質量損失趨于平緩時硬度明顯降低，體壁呈現吸水特性時彈性增加，當硬度降低至2 000 g以下時，體壁趨于軟爛失去商業價值[38]。新鮮海參體壁經水煮后黏性增加，口感往往不易為人所接受。在保證較低的黏性和適當柔嫩性的較佳口感前提下，海參體壁的硬度和彈性越大感官評價越高[39]。鐘鳴等人[41]發現當海參體壁水煮加熱至整體收縮（70 ℃左右），且膠原纖維交聯結構還未消失時，海參具有較佳的口感，此時膠原蛋白的溶失最少。還可以采用兩步加熱的方法，先在40 ℃預熱，此時膠原纖維結構變化和水分的損失不明顯，之后再升到80 ℃加熱，以獲得口感較好的海參[41]。在熱加工過程中，加熱時間和溫度對硬度和咀嚼性有顯著的影響。高溫更易改變海參膠原纖維結構，導致相對較低溫度處理的海參比高溫處理的海參具有更高的硬度和咀嚼性[42]。

2.2 水分

2.2.1 水分含量

海參體壁在熱加工過程中水分含量的變化呈現出先下降后上升的趨勢[38]。劉文濤[43]研究發現，不同煮制時間的海參體壁其吸水能力顯著不同，且隨煮制時間的延長吸水能力顯著增強。這一現象可能是煮制不同時間的海參體壁其膠原組織會發生不同程度的變性，隨著煮制時間的延長，膠原纖維逐漸解聚，變粗，膠原蛋白發生降解，體壁干物質含量不斷減少，組織內部形成孔洞，導致海參體壁可吸收較多水分，從而使水分含量增加[44]。

2.2.2 水分活度

水分活度是指食品中水分存在的狀態，即水分與食品結合程度。水分活度值越高，結合程度越低；水分活度值越低，結合程度越高[45]。海參在熱加工過程中，體壁水分活度的變化主要呈現隨著加熱溫度的升高而降低，隨著加熱時間的延長而降低的趨勢。加熱時膠原蛋白的三螺旋結構中的氫鍵受熱破壞，水分子逐漸轉移到三螺旋結構內部與氨基酸殘基結合程度相對變高，水分活度值降低。然而，當加熱溫度過高時，海參體壁的水分活度反而呈現出隨加熱時間延長而下降的趨勢。可能是過度熱處理，導致了膠原纖維被大量破壞，同時造成其中的水無法繼續被束縛，最終導致了水分活度的增加[46]。

2.3 蛋白質

海參體壁中蛋白質約70%為I 型膠原蛋白[3]。海參體壁膠原蛋白的氨基酸組成十分豐富，富含18 種氨基酸，其中，甘氨酸、谷氨酸和丙氨酸的含量相對較高，具有很高的營養價值[47-48]。從微觀結構上來看，膠原蛋白是由3 條α 多肽鏈組成的，3 條多肽鏈之間通過共價鍵的相互作用，形成一種特殊且穩定的三螺旋結構[49]。之后，膠原蛋白可以經過一定的排列和纏繞，形成呈對稱梭形的膠原原纖維[50]。膠原原纖維又與體壁中的蛋白聚糖相鏈接，發生高度交聯聚合，最終構成了膠原纖維[51]。此外，在海參體壁最內層的環肌層中，還存在著一種重要的蛋白質-肌球蛋白。與體壁中含量較大的膠原蛋白相比，這類肌球蛋白具有更穩定的結構，熱穩定性較強[52]。

熱加工對大分子物質的影響見圖3。

圖3 熱加工對大分子物質的影響

在熱加工過程中，海參體壁蛋白質呈減少趨勢。如新鮮海參于沸水中處理10 min，總蛋白可減少11.5%[46]。海參體壁熱處理過程中，大量的自由基產生引發氧化作用，“熱+氧化”的共同作用會導致蛋白質和糖胺聚糖發生不同程度的降解并溶出。由于肽鍵的熱穩定性降低，膠原蛋白易發生氧化降解。膠原原纖維間的橋連結構受到破壞并發生了解聚，由α -螺旋向β -折疊轉換，整體穩定性大大降低。膠原纖維的各層級結構均逐步受到破壞，最終造成海參體壁整體質構的變化[53]。通過蛋白質組學研究發現，在熱加工過程中，體壁內蛋白質主要的水解位點是苯丙氨酸、亮氨酸、天冬酰胺和酪氨酸的C 端和N 端[54]。Jiang B 等人[55]采用超高效液相色譜-四極桿/飛行時間串聯質譜對不同熱處理（煮沸、蒸煮和微波加熱）條件下海參進行無標記蛋白質組定量分析，發現548 個蛋白質中有24 個對熱處理非常敏感，有13 個蛋白質對不同加熱方式表現出顯著差異，這些差異蛋白大多與分子功能相關。

熱處理造成的蛋白質水解氧化現象可以通過添加抗氧化劑調控，如Liu Z Q 等人[56]用不同濃度的乳酸和茶多酚混合處理海參體壁，發現經過加入乳酸和茶多酚處理后的海參，其水溶性羥脯氨酸含量、糖胺聚糖含量和蛋白質含量、三氯乙酸可溶性肽含量均較低，并且蛋白質的二級結構更加有序。說明抗氧化劑能夠抑制熱處理中蛋白質發生的水解和氧化現象，減緩海參體壁質構指標和流變學指標的下降。海參膠原蛋白熱處理后質構特性發生劣化，但氧化水解產生的海參體壁明膠和海參體壁膠原蛋白肽功能性提升，具有一定的DPPH 自由基清除能力、羥自由基清除能力和脂質過氧化抑制能力，且海參體壁膠原蛋白肽的抗氧化活性比未經過水解的明膠要更強[38]。

2.4 多糖

海參多糖是蛋白多糖的糖鏈部分，通過糖肽鍵與蛋白多糖的核心蛋白相連，并通過非共價鍵和其他蛋白質形成具有空間構象的大分子聚集體[57]。在熱加工過程中海參體壁內的多糖含量呈現逐漸減少趨勢。Yin P P 等人[46]發現將新鮮海參體煮制10 min，多糖減少33%。Li C F 等人[58]對比經5 種不同熱加工處理的海參干制品中的營養成分變化，其中海參的粗多糖含量均有不同程度的下降，經熱風干燥和冷凍干燥處理的海參產品中營養保留的情況相對較好。王志遠[59]研究不同烹飪方式對海參體壁中營養成分的影響，發現經過各種烹飪方式加工后的海參其多糖含量均有下降，其中，高壓處理會加劇海參多糖的破壞，造成的營養損失最多。Wang J 等人[42]發現在熱處理過程中，大分子多糖發生了斷裂，隨著溫度的升高多糖的分子量明顯降低。

2.5 皂苷

在海參熱加工的過程中，由于皂苷具有熱敏性和水溶性，導致皂苷容易不斷地流失、分解和被破壞，損失較大[46]。李超峰[11]對比了5 種不同的加工方式，生鮮刺參皂苷含量為2.28%，經各類加工方式加工后的刺參皂苷含量介于0.81%～2.20%，不接觸水而且不加熱的自然干燥方式處理的海參所保留的海參皂苷最多。根據海參皂苷的熱敏性和水溶性性質，加工過程降低加工溫度，并減少與水的接觸，可有效降低皂苷的流失程度。在煮制海參廢棄液中提取到大量的海參皂苷，雙蒸水煮沸-自然干燥加工和3.5%NaCl 溶液煮沸-自然干燥加工2 種加工方法提取廢棄液中皂苷的含量分別為279 mg/L 和80 mg/L，可見，海參熱加工廢棄液中的皂苷含量是相當可觀的，具有潛在的開發價值，合理將其綜合運用也可以減少對環境的污染。

2.6 礦物質

海參經水煮后各個礦物元素含量均低于鮮活海參，這可能與其加工過程中經過煮制導致水溶性礦物質成分流失有關[46，60]。水產品中的重金屬殘留問題一直備受人們的關注，在鮮活海參中存在的鉛，經過水煮后并未檢出，說明可以通過加工除去海參中的鉛[61]。經熱處理的海參鋅、硒、鎘和銅4 種元素的濃度存在一定的相互作用關系，研究發現鋅與硒的濃度、鋅與鎘的濃度、硒與鎘的濃度、鎘與銅的濃度呈顯著正相關，而銅與硒的濃度呈負相關[62]。

海參熱加工過程中主要成分變化情況見表3。

表3 海參熱加工過程中主要成分變化情況

3 結語

海參作為傳統滋補食品，熱加工過程中營養成分不斷流失，從而造成品質和口感的下降。通過控制熱加工方法、加熱溫度及時間等工藝條件，在保證海參口感的前提下，減少海參營養損失。海參營養價值廣泛，但研究多集中在多糖、多肽及皂苷方面，對于其他活性成分的功效機制研究較少，在加工過程中海參各成分含量改變研究較多，但營養成分的功效受熱加工條件的影響發生改變的研究偏少。隨著海參營養成分和功效因子的加一步挖掘，具有高營養保留的海參產品將逐步取代傳統加工產品，也將進一步成為開發藥物資源的重要寶庫。