野生与养殖刺参营养成分的比较分析.pdf

第 8 卷第 2 期 2 0 1 2 年 4 月 南 方 水 产 科 学 South China Fisheries Science Vol. 8,No. 2 Apr. ,2012 doi 10. 3969/j. issn. 2095 - 0780. 2012. 02. 010 收 稿日 期2011-09-29;修回日期2011-10-27 资 助项 目中 央级 公益性科研院所专项资金项目 20603022011005 ;国家科技支撑计划项目 2012BAD28B05 作者简 介王 哲平 1983 - ,女,硕士 ,从事水产品加工 与保藏研究。E-mailwangzheping1 126. com 通讯作 者刘 淇 ,E-mailliuqi ysfri. ac. cn 野生与养殖刺参营养成分的比较分析 王哲平, 刘 淇, 曹 荣, 殷邦忠 中国水产科学研究院黄海水产研究所,国家海参加工技术研发分中心,山东 青岛 266071 摘要分别对野生和养殖的刺参 Apostichopus japonicus 体壁中营养成分,包括灰分、盐分、蛋白质、粘多糖、 胶原蛋白、皂苷、氨基酸组成及 11 种无机元素进行了比较分析。结果显示,野生和养殖刺参的胶原蛋白质量 分数 以干基 计 为 39. 43 和 40. 37 ,差 异 不显 著 P 0. 05 ;盐分、粘多 糖 及皂 苷 质 量分 数 分别 为 18. 47 、15. 40 , 10. 19 、9. 27 和 0. 81 、0. 62 ,差异显著 P 0. 05 ;灰分、粗蛋白质质量分数分 别为 25. 73 、20. 74 和 58. 80 、62. 21 ,差异极显著 P 0. 01 。氨基酸组成中必需氨基酸总量分别为 21. 16 和 20. 28 ,差异 显 著 P 0. 05 ;鲜 味 氨 基 酸、药 效 氨 基 酸 总 量 分 别 为 30. 86 、28. 00 和 33. 66 、30. 39 ,差异均极显著 P 0. 05 . There is significant difference in the contents of salt,glycosaminoglycan and sapo- nin 18. 47 and 15. 40 , 10. 19 and 9. 27 ,0. 81 and 0. 62 ,respectively P 0. 05 . Very significant difference is found in the contents of ash and crude protein 25. 73 and20. 74 , 58. 80 and 62. 21 ,respectively P 0. 01 . The con- tent of essential acids is 21. 16 and 20. 28 ,respectively,with significant difference P 0. 05 . There is very significant differ- ence in the contents of flavor amino acids and drug-effective amino acids 30. 86 and 28. 00 , 33. 66 and 30. 39 , respective- ly P 0. 01 . Sea cucumber is rich in mineral elements; there are more trace elements in wild ones than cultured ones. The con- tents of heavy metals Pb, Hg and Cd in wild and cultured seacucumber are lower than the limits of relevant food hygiene standards. In conclusion, cultured and wild sea cucumber is highly nutritive containing rich collagen protein,glycosaminoglycan,mineral ele- ments as well as flavor and drug-effective amino acids. All Rights Reserved. South China Fisheries Science 第 2 期 王哲平等野生与养殖刺参营养成分的比较分析 ]65 Key words Apostichopus japonicas;wild;cultured;nutritive composition 刺参 Apostichopus japonicus 属棘皮动物门、海 参纲、楯手目、刺参科、仿刺参属。中国约有 140 种海参, 而可供食用的仅约 20 种,其中以黄、渤 海海域产的刺参品质最好,营养价 值最高 [ 1] 。海 参体壁是海参主要的食用和药用部位, 含有海参多 糖、胶原蛋白和海参皂苷等多种生理活性物质, 其 药理活性主要包括抗真菌、抗肿瘤、抗凝血、抗疲 劳以及调节血脂浓度和免疫力等作用 [ 2 - 5] ; 同时还 含有 钙 Ca 、镁 Mg 、铁 Fe 、锰 Mn 、锌 Zn 和铜 Cu 等对人体有益的矿物元素, 是营养 价值极高的海产品 [ 6 - 7] 。 自古以来, 中国人民就把海参作为一种滋补食 品和中医药膳。自 20 世纪 80 年代, 随着国内对刺 参产品需求的增多, 刺参已成为中国北方主要的海 水养殖品种 [ 1] 。大棚养殖由于具有生长时间长和 成活率高的优点, 近年来吸引了越来越多的投资者 和研究人员进行研究和开发 [ 8] 。由于养殖与野生 刺参的生长环境和饵料不同, 养殖刺参的品质和营 养价值是否会受到影响成为目前消费者关注的主要 问题。有关刺参营养成分的研究国内外已有一些报 道 [ 9 - 10] , 但由于检 测条件 不同 以及产 地的 差异, 故两者没有可比性。因此, 该研究对同一产地的野 生和养殖刺参的营养成分进行比较分析, 旨在全面 地了解野生和养殖刺参的营养品质差异, 为刺参的 人工养殖技术提供理论指导。 1 材料与方法 1.1 材料 野生刺参采自青岛市胶南琅琊镇附近自然海 域, 平均体质量为 97 g;大棚养殖刺参采自青岛 市胶南琅琊镇海参养殖基地, 其养殖海水取自野 生刺参生长海域, 平均体质量为 80 g,采集时间 均为 2011 年 5 月。采集后立即装入塑料袋, 密封 保温运至实验室,用水洗净,解剖,去内脏和石 灰环, 60 ℃烘至恒质量, 磨粉, 置于干燥器内备 用。 1.2 方法 1. 2. 1 营养成分测定 采用高温灼烧法 GB/T 5009. 4-2003 测 定灰 分;直 接滴 定 法 SCT 3011- 2001 测定盐分;凯氏定氮法-半 自动凯氏定氮仪 GB/T 5009. 5-2003 测定 蛋白质;次甲 基蓝比色 法 [ 11-12] 测定刺参酸性粘多糖; 按照文献[ 13] 的方 法测定刺参皂苷。采用火焰原子吸收光谱法 GB/T 5009. 92-2003、GB/T 5009. 13-2003、GB/T5009. 14-2003、GB/T5009. 90-2003、GB/T5009. 12-2003 和 GB/T 5009. 15-2003 分 别 测 定 Ca、Cu、 Zn、 Fe、Mg、Mn、铅 Pb 、镉 Cd 等 元素;采用原 子荧光 光 谱分 析 法 GB/T 5009. 17-2003 测 定汞 Hg 元素。 1. 2. 2 胶原蛋白含量测定 胶原蛋白在浓酸条 件下经高温长时间分解后生成氨基酸, 通过分光光 度法测定其中羟脯氨酸的含量 [ 14 - 15] , 刺参体壁羟 脯氨酸约占胶 原蛋白的 7. 7 [ 16] ,因此,由羟脯 氨酸的含量可直接换算成胶原蛋白的含量。 1. 2. 3 氨基酸含量测定 样品用 6 mol L - 1 盐 酸 110 ℃封管水解 24 h 之后,利用日立 L-8800 氨 基酸自动分析仪进行测试。 1. 2. 4 氨基酸营养价值评定 根据 FAO/WHO 1973 年建议的每克氮 N 中氨基酸评分 AAS 标 准模式和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究 所提出的全鸡蛋蛋白模式进行比较 [ 17 - 18 ] ,AAS 和 化学评分 CS 按以下公式计算 AAS 试验蛋白质氨基酸质量分数 mg g - 1N FAO/WHO 评分标准模式氨基酸质量分数 mg g - 1 N CS 试验蛋白质氨基酸质量分数 mg g - 1N 鸡蛋蛋白质中同种氨基酸质量分数 mg g - 1N 1. 2. 5 数据处理 试 验 数据 采 用 SPSS 13. 0 统 计软件 进 行 t-检 验 分 析,确 定 组 间 差 异 的 显 著 性。试验结果均用 平 均 值 标 准 差 X SD 表 示。 2 结果与分析 2.1 一般营养成分 野生与养殖刺参 以干基计 的灰分和粗蛋白 All Rights Reserved. South China Fisheries Science ]66 南 方 水 产 科 学 第 8 卷 质量 分 数 分 别 为 25. 73 、20. 74 和 58. 80 、 62. 21 , 差异极显著 P 0. 01 ;盐分、粘多糖 和 皂 苷 质 量 分 数 分 别 为 18. 47 、 15. 40 , 10. 19 、9. 27 和 0. 81 、0. 62 , 差异显著 P 0. 05 表 1 。其中, 野生刺参灰分质量分数比李丹彤等 [ 19] 测定的结果 偏低, 这可能由刺参的采集地点不同引起, 而养殖 刺参灰分质量分数与刘小芳 [ 10] 测定的结果基本一 致; 粗蛋白和粘多糖质量分数较上述文献的均略 高; 胶原蛋白质量分数与崔凤霞 [ 15] 测定的结果基 本一致; 皂苷质量分数与董平等 [ 13] 测定的结果基 本一致, 而与刘 小芳等 [ 10] 的测 定结果差异 较大, 这主要是由检测方法不同引起。 表 1 野生和养殖的刺参一般营养成分 干质量, X SD, n 9 Tab.1 Common nutritive composition of wild and cultured sea cucumber dry weight 营养 成分 nutritive composition 野生 wild 养殖 cultured w 灰 分 ash25. 73 0. 20 20. 74 0. 17** w 盐 分 salt18. 47 0. 4115. 40 0. 69* w 粗 蛋白 crude protein58. 80 0. 39 62. 21 0. 71** w 粘 多糖 glycosaminoglycan10. 19 0. 179. 27 0. 29* w 胶 原蛋白 collagen protein39. 43 0. 3840. 37 1. 41 w 皂 苷 saponin0. 81 0. 110. 62 0. 10* 注* . 差 异显 著 P 0. 05 ;** . 差异极显著 P 0. 01 ;后 表 同此 Note* . significant difference P 0. 05 ;** .very significant difference P 0. 01 ;The same case in the following ta- bles. 从试验结果来看,野生与养殖刺 参在营养成 分上也存在一定的差异。养殖刺参的粗蛋白和胶 原蛋白质量分数均高于野生刺参,其中粗蛋白质 量分数的差异显著,而灰分、盐分、粘多糖和皂 苷质量分数要低于野生刺参。一般而言,造成这 种差异的原因可能在于刺参生长环境和饵料的不 同。由于养殖大棚里的海水取自野生刺参生长的 海域,且与野生刺参一样也需要经历夏眠的生活 习性,因此引起两者营养成分差异可能是饵料的 不同,这说明养殖刺参的饵料里含高蛋白, 而其 他营养成分的含量相对较低;也可能是由于养殖 刺参对目前食用饵料的消化吸收率较低引起。研 究表明, 在刺参不同的生长阶段、不同的饲料或 同一种饲料新鲜程度不同, 刺参的消化吸收率也 不同 [ 20] , 因此可以根据刺参的不同生长阶段进行 科学配料, 以提高对饵料的消化率和利用率,增 加养殖刺参的各种营养成分。 2.2 氨基酸组成及质量分数 2. 2. 1 氨基酸组成及质量分数比较 野生与养 殖刺参均检测出 16 种氨基酸, 氨基酸总质量分数 分别 为 55. 17 和 49. 99 ,差 异 极 显 著 P 0. 01 表 2 。此结果比李丹彤等 [ 19] 检测的獐子岛 野生刺参氨基酸质量分数高,比李晓林等 [ 21] 测定 的日本刺参氨基酸质量分数低, 这是因为无脊椎动 物氨基酸的组成及含量受饵料影响显著 [ 22] ,而不 同海域中刺参的饵料各不相同。其中必需氨基酸总 量分 别 为 21. 16 和 20. 28 ,差 异 显 著 P 0. 05 ;鲜 味 氨 基 酸 总 量 分 别 为 30. 86 和 28. 00 , 差异极显著 P 0. 01 ,药效氨基酸总 量分别 为 33. 66 和 30. 39 ,差异 极 显著 P 0. 05 ; 野生与养殖刺参的 WEAA/WTAA均在 40 左 右, WEAA/WNEAA均在 60 以 上,符 合 FAO/WHO 推荐的蛋白质营养评价的理想模式 表 2 。因此, 野生和养殖刺参的必需氨基酸的营养价值均较高, 易于人体吸收, 但野生刺参的各种氨基酸总量要大 于养殖刺参, 其中鲜味氨基酸和药效氨基酸质量分 数差异较大。 各氨基酸成分中, 脯氨酸、天门冬氨酸和谷氨 酸的质量分数差异较大, 其中天门冬氨酸和谷氨酸 均属于药效氨基酸和鲜味氨基酸。在药效方面, 天 门冬氨酸能够改善心肌收缩, 具有保护心肌的作 用; 而谷氨酸能够改善脑细胞营养、改进脑功能和 促进红细胞生成, 因此野生刺参要比养殖刺参保健 作用更强。脯氨酸是胶原蛋白重要组成氨基酸之 一, 其中胶原蛋白的变性温度与脯氨酸和羟脯氨酸 的含量有关, 含量越高, 胶原蛋白的三螺旋结构越 稳定, 胶原蛋白的变性温度也就越高 [ 23] 。此研究 中野生与养殖刺参的胶原蛋白质量分数经 t-检验差 异不显著, 即羟脯氨酸质量分数的差异不显著, 而 野生刺参的脯氨酸质量分数明显高于养殖刺参, 因 此野生刺参胶原蛋白的变性温度可能高于养殖刺 参。 All Rights Reserved. South China Fisheries Science 第 2 期 王哲平等野生与养殖刺参营养成分的比较分析 ]67 表 2 野生与养殖刺参的氨基酸质量分数 干质量, X SD, n9 Tab.2 Content of amino acids in wild and cultured sea cucumber dry weight 氨基酸种类 amino acid野生 wild养殖 cultured 天门冬氨酸bcAsp5. 54 0. 063. 72 0. 02 谷氨酸bcGlu4. 95 0. 024. 09 0. 02 甘氨酸 bcGly 8. 72 0. 048. 68 0. 03 丙氨酸 b Ala6. 86 0. 056. 70 0. 05 缬氨酸 a Val2. 03 0. 021. 95 0. 02 蛋氨酸acMet1. 06 0. 011. 04 0. 01 异亮氨酸aIleu2. 18 0. 032. 07 0. 02 亮氨酸acLeu3. 31 0. 023. 11 0. 02 苯丙氨酸 acPhe 1. 65 0. 011. 57 0. 01 赖氨酸 ac Lys2. 46 0. 022. 29 0. 03 苏氨酸 a Thr2. 63 0. 032. 50 0. 02 组氨酸aHis1. 04 0. 010. 94 0. 01 精氨酸abcArg4. 79 0. 034. 81 0. 02 丝氨酸 Ser3. 62 0. 023. 76 0. 02 酪氨酸 c Tyr1. 17 0. 011. 08 0. 01 脯氨酸 Pro3. 14 0. 031. 68 0. 01 必需氨基酸总量 essential amino acids21. 16 0. 2620. 28 0. 22* 非必需氨基酸总量 nonessential amino acids34. 01 0. 3329. 71 0. 31** 鲜味氨基酸总量 flavor amino acids30. 86 0. 3128. 00 0. 28** 药效氨基酸总量 drug-effective amino acids33. 66 0. 3930. 39 0. 35** 氨基酸总量 total amino acids55. 17 0. 3549. 99 0. 26** 必需氨基酸/氨基酸总量 WEAA/WTAA38. 3640. 57 必需氨基酸/非必需氨基酸 WEAA/WNEAA62. 2368. 27 注a. 必 需氨基 酸;b. 鲜味氨基酸 ;c. 药效氨基酸 Notea. essential amino acids;b. flavor amino acids;c. drug-effective amino acids 2. 2. 2 氨基酸营养价值评价 AAS 主要反映的 是蛋白质构成和利用率的关系,因为蛋白质的营 养价值主要表现在其组成中的必需氨基酸为体内 合成含氮化合物所能提供的量和比例。将表 2 中 的数 据 换 算 成 每 克 N 中 含 氨 基 酸 毫 克 数 后 与 FAO/WHO 建议的氨基酸标准模式和全鸡蛋蛋白 的氨基酸模式进行比较,分别计算野生和养殖刺 参的必需氨基酸 AAS 和 CS,结果见表 3。野生和 养殖刺参中异亮氨酸和苏氨酸的 AAS 和 CS 较高, 其中苏氨酸的 AAS均超过 1,CS 也接近于 1。养 殖刺参各氨基酸的 AAS和 CS相对野生刺参偏低, 因此养殖刺参蛋白营养价值略低于野生刺参。根 据 AAS,野生和养殖的刺参第一限制氨基酸和第 二限制氨 基 酸均 分 别 是 蛋氨 酸 和 缬 氨酸;根 据 CS, 野生刺参第一限制氨基酸是蛋氨酸,第二限 制氨基酸是缬氨酸和苯丙 酪氨酸,养殖刺参第 一限制氨基酸是蛋氨酸,第二限制氨基酸是苯丙 酪氨酸。 2. 3 无机元素分析 该试验对 野生与 养殖 刺参的 11 种无 机元 素 [ 钾 K 、钠 Na 、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、 Pb、Cd 和 Hg] 的质量分数进行了测定 表 4 。刺 参的 K、Na、Ca 和 Mg 等 常 量 元 素 质 量 分 数 较 高, 野生刺参均显著高于养殖刺参, 其中 w Na 、 All Rights Reserved. South China Fisheries Science ]68 南 方 水 产 科 学 第 8 卷 表 3 野生与养殖刺参的氨基酸组成评价 Tab.3 uation of composition of amino acids in wild and culture sea cucumbermg g - 1 氨基酸 amino acid 刺参 sea cucumber 野生 wild 养殖 culture 化学评分 CS 野生 wild 养殖 culture 氨基酸评分 AAS 野生 wild 养殖 culture 鸡蛋蛋白 egg white FAO/WHO 标准 FAO/WHO standardl 异亮氨酸 Ileu248. 54218. 800. 750. 660. 990. 88331250 亮氨酸 Leu377. 37328. 720. 710. 620. 860. 75534440 苏氨酸 Thr281. 37264. 250. 960. 901. 131. 06292250 缬氨酸 Val217. 18206. 110. 53**0. 500. 70**0. 66**411310 蛋氨酸 Met113. 40109. 930. 30*0. 28*0. 52*0. 50*386220 苯丙 酪氨酸 Phe Try301. 69280. 100. 53**0. 50**0. 790. 74565380 赖氨酸 Lys263. 18242. 050. 600. 550. 770. 71441340 注* . 第 一限 制氨基酸;** . 第二限制氨基酸 Note* . first limited amino acid;** . second limited amino acid 表 4 野生与养殖刺参的无机元素质量分数 干质量, X SD, n 9 Tab.4 Content of minerals in wild and cultured sea cucumber dry weight 元素 mineral 野生 wild 养殖 cultured w 钠 /g kg - 1Na 63. 12 1. 1155. 49 0. 75** w 钾 /g kg - 1K 5. 45 0. 155. 06 0. 13* w 镁 /g kg - 1Mg 8. 56 0. 217. 44 0. 15** w 钙 /g kg - 1Ca 15. 12 0. 198. 82 0. 15** w 铁 /mg kg - 1 Fe85. 48 1. 6033. 42 0. 91 ** w 锰 /mg kg - 1Mn 6. 29 0. 186. 92 0. 12* w 铜 /mg kg - 1Cu 3. 16 0. 101. 88 0. 05** w 锌 /mg kg - 1Zn 39. 10 1. 5641. 02 1. 15 w 铅 /mg kg - 1Pb 0. 010. 01 w 镉 /mg kg - 1Cd 0. 99 0. 020. 18 0. 004** w 汞 /mg kg - 1Hg -- 注- . 未 检出 Note- . not detected w Ca 和 w Mg 差异极显著 P 0. 01 ; 必需营养 微量元素中野生刺参的 w Fe 和 w Cu 高于养殖 刺参, 差异极显著 P 1 g g - 1 时通常会发生这种拮抗作用 [ 24] ,而该试验 中野生刺参的 ZnCu 为 12、ZnFe 为 0. 45,Zn 元素质量分数略低, ZnFe 比值较为合理;而养 殖刺参的 ZnCu 为 21、ZnFe 为 1. 22。因此, 刺参在养殖过程中可以适当调整饵料中 Fe、Mn、 Cu 和 Zn的含量, 以提高矿物元素的利用率。 Pb、Cd 和 Hg 等属于有害重金属元素,因此 食品中污染物限量标准 GB 2762-2005 规定了 其限量指标, 水产品 鲜品 中 w Pb 、w Cd 和 w Hg 的限量指标分别为 0. 5 mg kg - 1、0. 1 mg kg - 1 和未检出。由于表 4 中的各元素质量分数是以 刺参干 品计 算,因 此 需 将 w Pb 、w Cd 和 w Hg 换算成以刺参鲜品计算后进行比较。当以刺 参鲜 品 计 算 时,野 生 和 养 殖 刺 参 的 w Pb 、 w Cd 和 w Hg 分别为 0. 01 mg kg - 1、0. 07 mg kg - 1 、未检 出和 0. 01 mg kg - 1 、0. 01 mg kg - 1 、 未检 出。因 此,野 生 和 养 殖 的 刺 参 w Pb 、 w Cd 和 w Hg 均明显低于食品卫生标准, 其中野 生刺参的 w Cd 要高于养殖刺参, 这可能与海域 底质环境有关。 3 结论 根据试验数据可以看出, 总体上养殖刺参的营 养价值要略低于野生刺参, 其中胶原蛋白质量分数 的差异不显著, 粗蛋白质量分数较高而粘多糖和皂 苷质量分数略低; 必需氨基酸总量的差异较小, 但 鲜味氨基酸和药效氨基酸总量较低; 常量 元素 w K 、w Na 、w Ca 和 w Mg 等均低于野生刺 参, 且野生刺参的微量元素比例要略优于养殖刺 参。因此, 刺参的养殖技术还有 待于进一步的发 展, 其饵料配制及其生长环境也有待进一步优化, 以提高其营养成分的水平。 All Rights Reserved. South China Fisheries Science 第 2 期 王哲平等野生与养殖刺参营养成分的比较分析 ]69 参考文献 [ 1] 李成 林,宋爱环 ,胡炜,等 . 山东省刺参养殖产业现状分析与 可持 续发 展 对 策 [ J] .渔业 科学 进展 ,2010,31 4 126 - 133. LI Chenglin,SONG Aihuan,HU Wei,et al. Status analysis and sustainable development strategy of sea cucumber Apostichopus ja- ponicus Selenka aquaculture industry in Shandong province [ J] . Prog Fish Sci,2010, 31 4 126 - 133. in Chinese [ 2] 胡晓 倩,王玉明 ,任兵兴,等 . 海参主要活性成分对大鼠脂质 代谢 影响 的 比 较 研究 [ J] . 食品科 学,2009,30 23 393 - 396. HU Xiaoqian,WANG Yuming,REN Bingxing,et al.Hypolipi- demic effect of bioactive components from sea cucumber in rats[ J] . Food Sci,2009,30 23 393 - 396. in Chinese [ 3] CHEN Shiguo,XUE Changhu,YIN Li′ ang,et al. Comparison of structures and anticoagulant activities of fucosylated chondroitin sul- fates from different sea cucumbers[ J] .Carbohydr Polym,2011, 83 2 688 - 696. [ 4] KUMAR R,CHATURVEDI A K,SHUKLA P K,et al. Antifun- gal activity in triterpene glycosides from the sea cucumberActinopyga lecanora[ J] . 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