宣仕芬,朱煜康,孫 楠,王 宸,黃 濤,李 超,楊文鴿

(寧波大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院,浙江省動(dòng)物蛋白食品精深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江寧波 315832)

紫菜屬紅藻門原紅藻綱紅毛菜目紅毛菜科,是我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)海藻之一,其藻體呈深褐色、紫紅色或褐綠色,曬干后通常呈深紫褐色[1-2]。我國(guó)的紫菜種類約20種,其中條斑紫菜和壇紫菜是最主要的養(yǎng)殖品種[3-4]。條斑紫菜主要分布于長(zhǎng)江以北,而壇紫菜系暖溫帶性海藻,主要分布于長(zhǎng)江以南,盛產(chǎn)于福建省和浙江省[5]。2018年,我國(guó)紫菜產(chǎn)量大約為18300 t,其中壇紫菜占我國(guó)紫菜總產(chǎn)量的75%～80%[6]。紫菜富含蛋白質(zhì)、多糖、多酚和維生素等生物活性物質(zhì),營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,其中蛋白質(zhì)含量達(dá)30%,且紫菜蛋白質(zhì)氨基酸種類齊全、含量豐富,同時(shí)具有抗癌、抗氧化、降血糖和增強(qiáng)免疫等功能[2,7-8]。目前,海洋藻類作為新型蛋白源已逐漸受到重視,富含蛋白的紫菜能滿足人們對(duì)于高品質(zhì)食品的需求,這為海洋藻類的開發(fā)利用起到較好的推動(dòng)作用。

紫菜的采收具有“分茬”的特點(diǎn),采割過(guò)的紫菜可以再次生長(zhǎng)進(jìn)行收割[9]。首次采割的紫菜通常稱作頭水紫菜,一般在每年的十月中旬,每隔二十天左右可以再采收一次,之后采割的依次稱作二水紫菜、三水紫菜等。不同采收期的紫菜在感官方面、營(yíng)養(yǎng)組成方面及風(fēng)味方面等都存在差異性[10-11]。一般采割期越晚,紫菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值逐漸降低,口味變差,紫菜的總體質(zhì)量隨著收割次數(shù)的增加而遞減。趙玲等[12]研究發(fā)現(xiàn)收割前期的條斑紫菜蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量豐富,使紫菜具備理想的鮮味特征。李瑞霞等[13]研究認(rèn)為紫菜中游離氨基酸含量越高,包含的呈味氨基酸越多,紫菜口感越好。曹榮等[9]研究發(fā)現(xiàn)紫菜中氨基酸含量決定紫菜的風(fēng)味。目前對(duì)條斑紫菜的營(yíng)養(yǎng)成分等研究較多,而針對(duì)不同采收期的壇紫菜相關(guān)研究還較少。

本文以壇紫菜為研究對(duì)象,分析不同采收期壇紫菜的感官品質(zhì)、蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量,并對(duì)其進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià),同時(shí)對(duì)不同采收期紫菜的游離氨基酸等滋味物質(zhì)進(jìn)行分析,研究結(jié)果可以為紫菜的品質(zhì)評(píng)定提供參考,同時(shí)為壇紫菜資源深度開發(fā)利用,尤其是分級(jí)加工提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮壇紫菜(頭水、二水、三水壇紫菜) 購(gòu)自寧波藤葉海藻加工廠;福林酚、蒽銅、硫酸銅、硫酸、硫酸鉀、甲基紅、亞甲基藍(lán)、硼酸、乙醇、氫氧化鈉等 均為國(guó)產(chǎn)分析純,購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

L-8800型全自動(dòng)氨基酸分析儀 日本日立公司;Agilent 1260高效液相色譜分析儀 美國(guó) Agilent公司;DHG-9030A恒溫鼓風(fēng)干燥箱、DK-8D電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 上海頂帥電器有限公司; 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;RV-10型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 德國(guó)IKA公司;AB135-S型精密電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司;SpectraMax i3型多功能酶標(biāo)儀 美國(guó)Molecular Divices公司;TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司;CR-400色差儀 日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 壇紫菜采回后用清潔海水充分洗凈至無(wú)泥沙,新鮮壇紫菜用于測(cè)定色差和質(zhì)構(gòu)。將部分新鮮壇紫菜置于50 ℃烘箱中干燥4 h至恒重,粉碎并經(jīng)50目過(guò)篩備用,用于測(cè)定蛋白質(zhì)含量、氨基酸含量和游離氨基酸含量。

1.2.2 色差測(cè)定 采用全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)進(jìn)行新鮮壇紫菜色澤的測(cè)定。以標(biāo)準(zhǔn)陶瓷白板為標(biāo)準(zhǔn)樣,應(yīng)用國(guó)際照明協(xié)會(huì)(CIE)L*、a*、b*均勻色空間表色系統(tǒng)。L*表示亮度,0表示黑色,100表示白色;a*表示紅綠之間的色澤,100表示紅色,-80表示綠色;b*表示黃藍(lán)之間的色澤,100表示黃色,-80表示藍(lán)色。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)測(cè)定 使用TA-XT2質(zhì)構(gòu)儀對(duì)壇紫菜的韌性、硬度和彈性進(jìn)行測(cè)試。韌性是指使壇紫菜片達(dá)到破裂的距離,測(cè)定中指正峰最大力值的距離,單位用mm表示,將每個(gè)樣品置于圓柱透度計(jì)探針(直徑2 mm),測(cè)試前速度1 mm/s,測(cè)試速度為2 mm/s,測(cè)試后速度5 mm/s,樣品變形量為10 mm;硬度是指使壇紫菜片達(dá)到一定變形所需的力,測(cè)定中指正峰最大力值,單位用g表示,其表示紫菜的柔軟性,值越小質(zhì)地越細(xì)嫩;彈性是指變形壇紫菜在去除壓力后恢復(fù)到變形前的高度比率,測(cè)定中指用回復(fù)能量與壓縮能量的比值表示,使用A/BE探針測(cè)量樣品的硬度和彈性,測(cè)試前速度1 mm/s,測(cè)試速度為1 mm/s,測(cè)試后速度1 mm/s,樣品變形量為10 mm。

1.2.4 游離氨基酸組成測(cè)定 游離氨基酸是影響水產(chǎn)品風(fēng)味的重要成分之一[14]。采用熱水提取法[15]提取壇紫菜中的游離氨基酸。準(zhǔn)確稱取壇紫菜粉末2 g,加入蒸餾水10 mL,在100 ℃下提取45 min,以10000 r/min離心15 min,收集上清液,用0.22 μm微孔膜過(guò)濾。將獲得的濾液進(jìn)行柱前衍生化,并通過(guò)高效液相色譜測(cè)定樣品中的氨基酸含量。HPLC條件:色譜柱Agilent Zorbax Eclipse-AAA(4.6×150 nm,3.5 μm);流動(dòng)相A:40 mmol/L NaH2PO4(pH7.8),流動(dòng)相B:乙腈∶甲醇∶水(45∶45∶10,V/V);柱溫40 ℃;流速2 mL/min。

1.2.5 滋味活性值(taste active value,TAV)計(jì)算 呈味物質(zhì)的TAV按如下公式進(jìn)行計(jì)算[16]:

TAV=樣品中某呈味物質(zhì)的含量/該物質(zhì)的味道閾值

1.2.6 蛋白質(zhì)含量測(cè)定 根據(jù)GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》的凱氏定氮法[17]測(cè)定壇紫菜中粗蛋白質(zhì)含量。

1.2.7 氨基酸組成測(cè)定 參照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定[18],使用氨基酸分析儀分析壇紫菜中氨基酸組成。樣品用6 mol/L HCl水解22 h,通過(guò)比較所測(cè)蛋白與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸譜的峰譜來(lái)鑒定和定量氨基酸;樣品經(jīng)5 mol/L NaOH堿水解后,采用可見分光光度法[19]測(cè)定色氨酸含量。

1.2.8 氨基酸營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià) 根據(jù) FAO/WHO建議的氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)[20],壇紫菜的氨基酸評(píng)分(AAS)按如下公式進(jìn)行計(jì)算:

AAS=壇紫菜蛋白質(zhì)中某一氨基酸的含量(mg/g)/參考蛋白質(zhì)中同種氨氨酸的含量(mg/g)×100

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17. 0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,采用Origin 9.0軟件進(jìn)行繪圖。以上處理均做3次平行實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)結(jié)果為3次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 色差分析

色澤是評(píng)價(jià)產(chǎn)品外觀色澤的主要因素,作為壇紫菜重要的品質(zhì)指標(biāo)之一,影響它的商業(yè)價(jià)值[21]。由圖1可知,且壇紫菜的L*值隨收割期次的增加呈明顯上升趨勢(shì),存在顯著差異性(P<0.05)。a*值代表紅度值,頭水、二水和三水壇紫菜的紅度值無(wú)顯著差異性(P>0.05);b*值代表黃度值,頭水壇紫菜的黃度值顯著低于二水和三水壇紫菜,隨收割期次的增加,壇紫菜色度開始偏黃。相關(guān)研究表明不同成熟期或不同生長(zhǎng)環(huán)境的壇紫菜因其在葉綠素、藻藍(lán)蛋白和藻紅蛋白等色素組成和含量上存在顯著差異,產(chǎn)生色澤上的差異性,進(jìn)而影響壇紫菜的品質(zhì),一般說(shuō)來(lái)顏色越黑說(shuō)明壇紫菜等級(jí)質(zhì)量越高[22-24]。

圖1 不同采收期對(duì)壇紫菜色澤的影響Fig.1 Effects of different harvesting periods on the color of P. haitanensis注:不同小寫字母表示相同指標(biāo)間差異顯著,P<0.05。

本研究表明,頭水壇紫菜的白度最低,主要呈深黑紫色,這可能是壇紫菜中色素物質(zhì)的復(fù)合反映。隨著收割期次的增加,L*值和b*值呈明顯上升趨勢(shì),壇紫菜色度稍微偏黃,這與紫菜自身的色素合成系統(tǒng)的機(jī)能降低相關(guān)?？偟膩?lái)說(shuō),隨生長(zhǎng)期的增長(zhǎng),壇紫菜色澤發(fā)生顯著性變化,頭水壇紫菜品質(zhì)最好,二水和三水壇紫菜品質(zhì)次之。

2.2 質(zhì)構(gòu)分析

由表1可知,不同收割期壇紫菜的韌性、硬度和彈性均有所變化。壇紫菜的韌性隨收割期增加而減少,這可能是因?yàn)樵谏L(zhǎng)初期,壇紫菜的組織結(jié)構(gòu)更為致密,之后逐漸出現(xiàn)多孔和松散的結(jié)構(gòu)。壇紫菜的硬度隨收割期增加呈顯著增加趨勢(shì)(P<0.05),這可能是由于生長(zhǎng)過(guò)程中植物細(xì)胞壁的變化,隨生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),壇紫菜的細(xì)胞壁加厚,說(shuō)明頭水壇紫菜的質(zhì)地更細(xì)嫩。壇紫菜的彈性也隨收割期增加而顯著增加(P<0.05),彈性反映紫菜的蓬松度,與頭水壇紫菜相比,三水壇紫菜相對(duì)蓬松。因此,通過(guò)質(zhì)構(gòu)可以達(dá)到壇紫菜產(chǎn)品的分級(jí)。相比較而言,頭水壇紫菜的質(zhì)地最優(yōu)。

表1 不同采收期對(duì)壇紫菜質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響Table 1 Effects of different harvesting periods on the texture parameters of P. haitanensis

2.3 游離氨基酸含量和TAV值分析

由表2可知,壇紫菜中共檢出15種游離氨基酸,根據(jù)呈味性將其分為鮮味、甜鮮味、苦味和苦略甜味氨基酸。頭水壇紫菜的游離氨基酸總量達(dá)到1629.80 mg/100 g,其中含量較高的種類依次是呈甜鮮味的丙氨酸及呈鮮味的谷氨酸和天冬氨酸,TAV>1,說(shuō)明壇紫菜的鮮味明顯。二水壇紫菜的游離氨基酸總量為1450.18 mg/100 g,與頭水紫菜相比顯著偏低(P<0.05),三水壇紫菜的游離氨基酸總量為1155.13 mg/100 g,顯著低于頭水和二水紫菜(P<0.05)。但不同采收期對(duì)游離氨基酸種類沒(méi)有影響。同時(shí)壇紫菜中鮮味類氨基酸和甜鮮味類氨基酸的總和均占總游離氨基酸90%以上,說(shuō)明壇紫菜總體具有甘鮮的良好口感。

表2 不同采收期對(duì)壇紫菜中游離氨基酸含量的影響Table 2 Effects of different harvesting periods on the free amino acid contents of P. haitanensis

不同成熟期壇紫菜的各種呈味游離氨基酸總量的變化見圖2。由圖2可知,隨著收割期次的增加,壇紫菜中游離氨基酸總量呈下降趨勢(shì),但各種味感氨基酸含量的變化不一致,其中鮮味和甜鮮味氨基酸總量顯著降低,二水壇紫菜中苦味氨基酸總量最低,三水壇紫菜中苦略甜味氨基酸總量最高,存在明顯差異性。

圖2 不同采收期對(duì)壇紫菜各類游離氨基酸總量的影響Fig.2 Effects of different harvesting periods on the total amounts of free amino acids of P. haitanensis

游離氨基酸是影響水產(chǎn)品滋味的主要成分之一,是蛋白質(zhì)合成的前體物質(zhì)和香氣形成的基礎(chǔ)[15]。壇紫菜中游離氨基酸含量越高,說(shuō)明呈味氨基酸越多,味道就越濃厚。其中,天冬氨酸和谷氨酸在海藻風(fēng)味中起著至關(guān)重要的作用,是造成海藻或海產(chǎn)品鮮味的重要游離氨基酸[25-26]。Peinado等[27]研究表明在海藻中天冬氨酸和谷氨酸含量占游離氨基酸含量的26%左右,使海藻具有濃郁的甘鮮口感。同時(shí)有研究認(rèn)為不同品種間紫菜的游離氨基酸含量有差異,我國(guó)壇紫菜游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10～20 mg/g左右,條斑紫菜的游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20～30 mg/g左右,不同海域?qū)ψ喜说挠坞x氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有影響,其中日本條斑紫菜游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在25～50 mg/g左右[13]。在本研究中,與二水三水壇紫菜相比,頭水壇紫菜具有更高的天冬氨酸和谷氨酸含量,說(shuō)明頭水壇紫菜具有更高的鮮味。當(dāng)化合物的TAV<1時(shí),說(shuō)明該物質(zhì)對(duì)整體滋味貢獻(xiàn)不明顯;當(dāng)TAV>1時(shí),該呈味物質(zhì)對(duì)整體滋味有重要貢獻(xiàn),且TAV值越高,貢獻(xiàn)度越大。本研究中,壇紫菜采收期前期呈鮮味和鮮甜味物質(zhì)的TAV值均高于采收期后期的TAV值,表明頭水壇紫菜口感質(zhì)量相對(duì)更好,鮮味更濃,后期采收的壇紫菜味道相對(duì)清淡,此結(jié)果與曹榮等[9]研究結(jié)果一致。

2.4 蛋白質(zhì)含量分析

由表3可知,壇紫菜中蛋白質(zhì)含量豐富。隨著收割期的增加,壇紫菜中蛋白質(zhì)含量逐漸降低,頭水壇紫菜的蛋白質(zhì)含量在39.38%,顯著高于二水和三水壇紫菜的蛋白質(zhì)含量。應(yīng)苗苗等[28]研究浙江省洞頭縣不同采收期壇紫菜的營(yíng)養(yǎng)成分時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著收割期的增加,紫菜中蛋白質(zhì)含量有小幅降低。姚興存等[29]對(duì)一個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)的連云港產(chǎn)地條斑紫菜的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了跟蹤分析測(cè)定,結(jié)果表明其營(yíng)養(yǎng)成分豐富,紫菜生長(zhǎng)的前期蛋白質(zhì)含量高,隨生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低,可能是因?yàn)樘幵谏L(zhǎng)初期的紫菜細(xì)胞不斷地進(jìn)行分裂,以蛋白質(zhì)為中心的代謝旺盛。通過(guò)比較,壇紫菜和條斑紫菜的蛋白質(zhì)含量沒(méi)有明顯差異。本試驗(yàn)中壇紫菜的蛋白質(zhì)含量也隨采收期的增加而降低,因此,在壇紫菜生產(chǎn)中,應(yīng)注意適時(shí)采收,從而獲取較高的營(yíng)養(yǎng)成分。

表3 不同采收期對(duì)壇紫菜中蛋白質(zhì)含量的影響Table 3 Effects of different harvesting periods on protein content of P. haitanensis

2.5 氨基酸分析及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)

不同成熟期壇紫菜氨基酸的組成和含量見表4,不同采收期的壇紫菜其氨基酸含量不同,但氨基酸種類相同,均具有人體所必需的8種氨基酸,所有氨基酸中谷氨酸含量最高,其次為丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、賴氨酸和精氨酸。不同采收期對(duì)壇紫菜的氨基酸含量產(chǎn)生不同程度的影響,隨著收割期次的增加,壇紫菜中必需氨基酸(EAA)含量、非必需氨基酸(NEAA)含量及總氨基酸(TAA)含量均逐漸降低,存在顯著差異性(P<0.05)。壇紫菜氨基酸中谷氨酸和天冬氨酸含量較豐富,這與Vieira等[30]的研究一致,谷氨酸和天冬氨酸是大部分海藻中含量最豐富的非必需氨基酸。趙玲等[12]研究靖海灣條斑紫菜的氨基酸含量時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著收割期的增加,其氨基酸總量、必需氨基酸含量也呈顯著降低趨勢(shì),這與本試驗(yàn)的結(jié)果一致,不同收割期紫菜的氨基酸含量存在顯著差異。黃永連等[31]研究不同藻類的氨基酸含量時(shí)發(fā)現(xiàn)紫菜中氨基酸總含量明顯高于麒麟藻、馬尾藻和羊棲藻等其他藻類,說(shuō)明紫菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高,其中紫菜的氨基酸含量與本試驗(yàn)結(jié)果相近。

表4 不同采收期對(duì)壇紫菜中氨基酸含量的影響Table 4 Effects of different harvesting periods on the content of amino acids of P. haitanensis

根據(jù)FAO/WHO的理想模型,質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其必需氨基酸占總氨基酸40%左右,必需氨基酸與非必需氨基酸之比超過(guò)60%。本研究中,不同成熟期壇紫菜其必需氨基酸與總氨基酸的比例約為40%,必需氨基酸與非必需氨基酸的比例均大于60%,表明均屬于質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)。氨基酸評(píng)分(AAS)可用于初步評(píng)估蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,評(píng)估食品中單一必需氨基酸的豐度,可確定限制性氨基酸的種類,對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)[32]。根據(jù)FAO/WHO建議的氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式,不同成熟期壇紫菜的氨基酸分值如表5。壇紫菜中的第一限制性氨基酸是甲硫氨酸+半胱氨酸,第二個(gè)限制性氨基酸是異亮氨酸。研究報(bào)道[33]硫磺氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)是多種紅藻、褐藻和綠藻的限制性氨基酸,與本研究結(jié)果一致。

表5 不同采收期對(duì)壇紫菜氨基酸評(píng)分的影響Table 5 Effects of different harvesting periods on the amino acid score of P. haitanensis

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明,不同收割期壇紫菜的感官品質(zhì)、蛋白質(zhì)和滋味物質(zhì)都有顯著差異性。頭水壇紫菜色澤偏黑紫色,質(zhì)量更高,二水和三水壇紫菜色澤相對(duì)偏黃。質(zhì)構(gòu)方面,頭水紫菜的質(zhì)地更為細(xì)嫩,三水壇紫菜相對(duì)蓬松。壇紫菜蛋白質(zhì)含量豐富,頭水壇紫菜的含量明顯高于二水和三水壇紫菜。隨采收期次的增加,其總氨基酸含量、必需氨基酸含量和游離氨基酸含量顯著減少,其中呈味游離氨基酸中鮮味類氨基酸和甜鮮味類氨基酸總和均占總游離氨基酸90%以上,說(shuō)明壇紫菜具有甘鮮味濃的良好口感?？傮w上,壇紫菜具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,收割前期的壇紫菜品質(zhì)相對(duì)更好,鮮味度更高,適宜開發(fā)作為食品。