王婧媛，王聯(lián)珠，郭瑩瑩，文藝曉

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)2(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島，266071)

海參是棘皮動(dòng)物門(mén)(Echinoermata)海參綱(Holothuroidea)動(dòng)物[1]，屬高蛋白、低脂肪、無(wú)膽固醇、活性成分豐富的滋補(bǔ)食材，具有抗氧化[2]、抗血栓[3]、降脂減肥[4]以及增強(qiáng)免疫力[5]等生理功效。全球86%的海參主要棲息于溫帶海域[6]，但海參的食用地區(qū)主要集中在中國(guó)、韓國(guó)、日本、東南亞等地區(qū)[7]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們更加注重個(gè)人保健與營(yíng)養(yǎng)，海參作為純天然的高品質(zhì)食物，得到了消費(fèi)者的青睞。近年來(lái)，全球各地的海參涌入中國(guó)市場(chǎng)，造成市場(chǎng)中干海參品質(zhì)層次不齊。因此闡明國(guó)內(nèi)仿刺參與國(guó)外海參營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的差異，為進(jìn)一步規(guī)范干海參市場(chǎng)以及為消費(fèi)者選取海參提供可靠的參考具有重要意義。

隨著國(guó)內(nèi)海參市場(chǎng)中進(jìn)口海參的出現(xiàn)，其營(yíng)養(yǎng)成分研究及品質(zhì)評(píng)價(jià)也得到了專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注[8-9]。

隨著統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展，更多的專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)始將主成分分析法應(yīng)用于各行業(yè)的分析過(guò)程中。黃鸞玉等[10]將主成分分析法應(yīng)用于水產(chǎn)品行業(yè)中，綜合評(píng)價(jià)了4種廣西特產(chǎn)水產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。孫其然等[11]采用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)了不同產(chǎn)地蓮藕下腳料中營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。王穎穎等[12]通過(guò)主成分分析法對(duì)市售芝麻醬的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)做出了綜合評(píng)價(jià)。目前，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)海參的營(yíng)養(yǎng)成分及活性物質(zhì)的功效研究已經(jīng)取得了眾多成果，但國(guó)外進(jìn)口海參的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)研究較少，并且海參營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的評(píng)價(jià)缺乏多個(gè)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)海參營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的方法。本研究以仿刺參(Apostichopusjaponicus)和6種進(jìn)口海參腰參(Isostichopusfuscus)、墨西哥海參(Holothuriamexicana)、巖刺參(Holotoriamammata)、紅極參(Cucumariafrondos)、阿拉斯加紅參(Parastichopuscalifornics)、南美刺參(Isostichopusbadionotus)為研究對(duì)象，研究仿刺參與6種進(jìn)口干海參的營(yíng)養(yǎng)成分并對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為海參營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)方法的探索、消費(fèi)者對(duì)海參的選購(gòu)以及更好地開(kāi)發(fā)利用海參提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仿刺參，購(gòu)買(mǎi)于青島水產(chǎn)市場(chǎng)，規(guī)格為(3.5±1.0)g/頭。 進(jìn)口干海參，購(gòu)于青島水產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)，腰參規(guī)格為(10±2)g/頭；紅極參規(guī)格為(7±2)g/頭；墨西哥海參、巖刺參、阿拉斯加紅參、南美刺參規(guī)格為(20±5)g/頭。7種海參均是市場(chǎng)中隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)的干制海參。

巖藻糖標(biāo)準(zhǔn)品、乳糖標(biāo)準(zhǔn)品、喹諾糖標(biāo)準(zhǔn)品，純度≥98%，購(gòu)于美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UDK129型半自動(dòng)凱氏定氮儀，北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司；V1800型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海尤尼柯儀器有限公司；Waters2695型高效液相色譜儀-2996型紫外檢測(cè)器，美國(guó)Waters公司；LABOROTA 4000-efficient型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國(guó)Heidolph公司；SHA-B型水浴恒溫振蕩器，常州國(guó)華電器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)成分及品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

采用直接干燥法(GB 5009.3—2016)測(cè)定海參水分含量，馬弗爐灼燒法(GB/T 5009.4—2016)測(cè)定灰分含量，直接滴定法(SC/T3011—2001)測(cè)定鹽分含量，凱氏定氮法(GB 5009.5—2016)測(cè)定蛋白質(zhì)含量，分光光度計(jì)法測(cè)定總糖及水溶性總糖含量，高效液相色譜法測(cè)定海參多糖(SC/T 3049—2015)及海參皂苷(GB/T 33108—2016)含量。參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)干海參》(GB 31602—2015)測(cè)定含砂量及復(fù)水后干重率。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗(yàn)重復(fù)2次，每組設(shè)置3個(gè)平行樣。采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行顯著性差異分析(單因素ANOVA-Duncan法)及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 營(yíng)養(yǎng)成分及品質(zhì)指標(biāo)

2.1.1 一般營(yíng)養(yǎng)成分

干海參的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)見(jiàn)表1。7種干海參樣品的水分含量均低于15%，鹽分含量均低于40%，且蛋白質(zhì)含量均高于40%，符合GB 31602—2015 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)干海參的基本要求。其中仿刺參的鹽分含量低于12%，蛋白質(zhì)含量高于60%，屬于特極品。仿刺參與進(jìn)口海參的灰分含量為17.88%～40.31%，總糖含量為2.90%～12.56%，其中仿刺參的灰分含量?jī)H略高于紅極參，而低于其他進(jìn)口海參，并且仿刺參的總糖含量為7種海參中最高。顯著性差異分析結(jié)果顯示，7種海參的水分、灰分、鹽分、蛋白質(zhì)以及總糖指標(biāo)均存在顯著性差異(P<0.05)。水溶性總糖、含砂量以及復(fù)水后干重率指標(biāo)是評(píng)價(jià)干海參的重要品質(zhì)指標(biāo)。7種干海參的水溶性總糖含量均低于3%，不存在外加摻糖問(wèn)題，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定限量。水溶性總糖所占總糖含量的比重顯示，仿刺參、南美刺參的水溶性總糖占比最低，且顯著低于其他干海參。干海參的含砂量為0.52%～11.23%，其中巖刺參、南美刺參的含砂量顯著高于3%，嚴(yán)重超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定限量。7種干海參的復(fù)水后干重率為36.09%～64.63%，其中仿刺參的復(fù)水后干重率最高且高于60%，為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一級(jí)品海參；而巖刺參的復(fù)水后干重率低于40%，不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。顯著性差異分析顯示，7種干海參的水溶性總糖、含砂量以及復(fù)水后干重率指標(biāo)均存在顯著性差異(P<0.05)。

表1 海參中各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)及品質(zhì)指標(biāo)含量 單位：%(以干重計(jì))

注：同列不同字母表示具有顯著性差異，P<0.05。表2同。

2.1.2 活性成分-海參多糖、海參皂苷

海參多糖和海參皂苷是海參的主要功效成分，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，海參多糖具有抗氧化[2]、抗凝血[13]、抗腫瘤[14]、保護(hù)神經(jīng)[15]及增強(qiáng)機(jī)體免疫力[16]的功能，海參皂苷具有抗腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[17]、抗真菌[18]以及降脂減肥[4]等功效。作為重要的活性物質(zhì)，海參中海參多糖和海參皂苷含量的高低可在很大程度上反映海參品質(zhì)的優(yōu)劣。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高效液相色譜法分別測(cè)定海參多糖、海參皂苷含量，結(jié)果顯示，7種干海參的海參多糖含量范圍為1.88%～7.71%，其中仿刺參中的海參多糖含量顯著高于6種進(jìn)口海參；海參皂苷含量為ND～0.140%，其中腰參和南美刺參中均未檢出海參皂苷。7種海參間的海參多糖及海參皂苷的顯著性差異結(jié)果顯示，不同海參的海參多糖及海參皂苷間均存在顯著性差異(P<0.05)。

表2 海參中海參多糖及海參皂苷含量 單位：%(以干重計(jì))

注：ND表示未檢出。

2.2 主成分分析

主成分分析(principal component analysis, PCA)是將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)以達(dá)到簡(jiǎn)化多變量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法。該法不僅能達(dá)到降維的目的，而且可以綜合盡量多的信息，常采用方差累積貢獻(xiàn)率來(lái)確定主成分[12]。7個(gè)干海參樣品的10項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，第1主成分、第2主成分以及第3主成分的特征值分別為4.816、2.492、1.574，其特征值均大于1。前3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為48.161%、24.916%、15.744%，其累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到88.821%，即前3個(gè)主成分可反映10項(xiàng)指標(biāo)信息的88.821%，因此利用前3個(gè)主成分對(duì)不同海參的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)是可行的。并且根據(jù)選取特征值大于1，以及累積方差貢獻(xiàn)率高于80%的原則，在本分析中可提取到3個(gè)主成分。

表3 主成分分析解釋的總方差Table 3 Total variance explained of PCA

從主成分的載荷矩陣中可看出，第1主成分主要以復(fù)水后干重率影響為主，以總糖、蛋白質(zhì)以及海參多糖含量的影響為輔。第2主成分主要以海參皂苷含量的影響為主，以含砂量的影響為輔。第3主成分主要以海參多糖含量的影響為主，以水溶性總糖含量的影響為輔。結(jié)合表4中3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率可以推出，對(duì)干海參營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響較大的指標(biāo)是復(fù)水后干重率、總糖、蛋白質(zhì)、海參皂苷以及海參多糖含量。

表4 主成分的載荷矩陣Table 4 Principal component loading matrix

根據(jù)3個(gè)主成分特征值所對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率建立海參營(yíng)養(yǎng)綜合評(píng)價(jià)模型Y=0.542×F1+0.281×F2+0.177×F3，計(jì)算各種海參的綜合得分，并按大小順序加以排序。結(jié)果見(jiàn)表5。第1成分因子F1中可看出，仿刺參得分3.162，得分最高；同時(shí)結(jié)合表3分析，第1主成分的特征值為4.816，為三大主成分中方差貢獻(xiàn)率最高的主成分，所占權(quán)重為54.2%。由于主成分綜合得分(Y)為各主成分特征值權(quán)重與各主成分因子得分(F)的乘積，從而導(dǎo)致仿刺參的第1主成分綜合得分為最高，得分1.714。另外，通過(guò)表4分析可知，第1主成分主要以復(fù)水后干重率的影響為主，而在表1中可發(fā)現(xiàn)，仿刺參的復(fù)水干重率在7種海參中也是最高的，結(jié)果證明綜合主成分得分能夠較客觀地反映海參的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。同時(shí)，海參的各主成分得分相加可獲得各種海參的綜合營(yíng)養(yǎng)得分，可發(fā)現(xiàn)仿刺參的綜合營(yíng)養(yǎng)得分1.912，得分最高。綜合營(yíng)養(yǎng)得分顯示，仿刺參、紅極參及墨西哥海參綜合得分均大于0，腰參、巖刺參、阿拉斯加紅參和南美刺參的綜合等分均為負(fù)值，7種海參的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)順序?yàn)榉麓虆?紅極參>墨西哥海參>南美刺參>腰參>巖刺參>阿拉斯加紅參。

表5 7種海參的綜合主成分值和綜合得分Table 5 Integrated principal component values and comprehensive scores of 7 sea cucumber

3 討論

海參的基本營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)是衡量干海參品質(zhì)的重要依據(jù)。干海參的水分含量直接影響海參的貯藏期[19]，若水分含量過(guò)高，干海參不僅不易保存，而且貯藏期較短，而干海參的水分含量太低會(huì)影響海參的復(fù)水及食用口感。本研究中仿刺參的水分含量適中，不僅有助于貯存，而且能保持海參更好的復(fù)水性和食用口感。蛋白質(zhì)是干海參中含量最高的物質(zhì)；海參多糖及海參皂苷是海參中最主要的活性物質(zhì)，海參的生理功效主要源于海參多糖和海參皂苷成分，其含量的高低直接決定海參的營(yíng)養(yǎng)高低和生理功效。本研究中仿刺參的蛋白質(zhì)含量最高，且海參多糖、海參皂苷含量豐富，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好，而腰參、南美刺參無(wú)海參皂苷成分，影響其生理功效的作用。鹽分、糖分含量是鑒定干海參是否摻假的重要依據(jù)。海參加工過(guò)程中，部分商家會(huì)通過(guò)外加鹽分和糖分來(lái)增加海參的重量，以期達(dá)到謀取暴利的目的。總糖是海參中所有糖分的體現(xiàn)，不僅包括海參本身所含有的水溶性糖、非水溶性糖，還包括加工過(guò)程中外加糖分。海參本身所具有的糖分分布于海參中的肌肉組織中，流失率很低，但是海參加工過(guò)程中外加糖分多為水溶性糖，這部分糖分在干海參復(fù)水泡發(fā)過(guò)程中極易溶于水流失。那么，干海參復(fù)水后水溶液中糖分含量高低就可驗(yàn)證海參中是否摻糖[19]。因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)立了水溶性總糖指標(biāo)。本研究中干海參的水溶性總糖含量均低于3%，均不存在摻糖問(wèn)題。含砂量、復(fù)水后干重率也是反映海參品質(zhì)的重要指標(biāo)。含砂量是指海參體內(nèi)砂量及嘴中石灰質(zhì)等，由于海參攝食海藻、海泥，海參中存在少量砂石是正常的[20]，但含砂量過(guò)高，就會(huì)導(dǎo)致海參可食用部分減少，變相損害消費(fèi)者利益。本研究中巖刺參、紅極參、南美刺參的含砂量嚴(yán)重超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定限量，品質(zhì)較差。復(fù)水后干重率是指通過(guò)海參復(fù)水，除去海參體內(nèi)被摻加的糖鹽以及可溶于水的各種成分后，再將參體烘干所得到的干物質(zhì)重量的百分率[21]。干海參的復(fù)水后干重率越高，表示外源添加物越少，海參質(zhì)量越好[22]。本研究中巖刺參的復(fù)水后干重率未達(dá)到40%，大量的外源添加物質(zhì)在煮制泡發(fā)過(guò)程中流失，品質(zhì)較差。

近些年，對(duì)于海參營(yíng)養(yǎng)成分研究方法多集中于單項(xiàng)指標(biāo)的分析和綜合評(píng)分分析。單項(xiàng)指標(biāo)分析只能比較單個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分的含量高低，不能綜合海參多項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；綜合評(píng)分分析主要是通過(guò)主觀設(shè)定各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的權(quán)重來(lái)實(shí)現(xiàn)海參品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，主觀設(shè)定各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)權(quán)重，使得海參品質(zhì)評(píng)價(jià)缺少客觀性。而主成分分析法不僅可以綜合更多的信息，而且評(píng)價(jià)更加全面、客觀。目前，已經(jīng)有水產(chǎn)行業(yè)學(xué)者將主成分分析法用于水產(chǎn)品的品質(zhì)評(píng)價(jià)中。本研究對(duì)干海參的單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析后，將主成分分析法應(yīng)用于干海參品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)中，主成分分析仿刺參和6種進(jìn)口海參的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)結(jié)果與單項(xiàng)指標(biāo)分析結(jié)果具有一定的契合，證實(shí)了主成分分析法在海參綜合評(píng)價(jià)中具有適用性。干海參的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與海參的生長(zhǎng)環(huán)境、攝食、品種以及加工方式的不同而存在差異。本研究中通過(guò)主成分分析法評(píng)價(jià)仿刺參與6種進(jìn)口海參的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，仿刺參的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)，這可能與仿刺參主要生長(zhǎng)在山東、遼寧等海域，該海域氣候適宜，砂石較少，且海參餌料豐富有關(guān)，也可能與我國(guó)先進(jìn)的加工方式有關(guān)。仿刺參與6種進(jìn)口海參營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)確定，必然為消費(fèi)者的海參選購(gòu)提供非常有價(jià)值的參考。

4 結(jié)論

仿刺參和6種進(jìn)口海參的水分、鹽分、蛋白質(zhì)及水溶性總糖指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，巖刺參、紅極參及南美刺參的含砂量指標(biāo)以及巖刺參的復(fù)水后干重率指標(biāo)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。7種海參的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)順序?yàn)榉麓虆?紅極參>墨西哥海參>南美刺參>腰參>巖刺參>阿拉斯加紅參。仿刺參的營(yíng)養(yǎng)成分豐富，含砂量少且復(fù)水后干重率高，綜合品質(zhì)最佳。