海带“东方7号”氨基酸季节变化分析与评价

曹增梅，王伟伟，曲艳艳，王 娜，梁广津，刘晓朋

( 山东东方海洋科技股份有限公司，国家海藻与海参工程技术研究中心，山东省海藻遗传育种与栽培技术重点实验室，山东 烟台 264003 )

海带“东方7号”氨基酸季节变化分析与评价

曹增梅，王伟伟，曲艳艳，王 娜，梁广津，刘晓朋

( 山东东方海洋科技股份有限公司，国家海藻与海参工程技术研究中心，山东省海藻遗传育种与栽培技术重点实验室，山东 烟台 264003 )

采用反相高效液相色谱法，对海带“东方7号”3—7月的游离氨基酸和总氨基酸含量及氨基酸组成情况进行分析，并对总氨基酸中必需氨基酸进行评分。结果显示，3—7月， 游离氨基酸的含量为9.78～37.59 mg/g，在3—6月呈线性增加，7月略有降低；游离氨基酸的组成主要以呈味氨基酸为主(91.82%～98.53%)，其中谷氨酸含量在游离氨基酸的季节变化中起决定性作用。总氨基酸的含量占海带质量的6.71%～9.38%，最大值出现在5月；总氨基酸的组成中，必需氨基酸含量随生长时间呈降低趋势，占总氨基酸含量的19.97%～42.94%。必需氨基酸评分最大值出现在5月，为68分。

海带“东方7号”；游离氨基酸；总氨基酸；必需氨基酸；氨基酸评分

随着生活水平的提高，人们对食品营养越来越关注。大型海藻作为天然蛋白源，提供了包括蛋白质、线性肽、环肽、缩肽、肽类衍生物，氨基酸及氨基酸类似物等生物活性成分。与陆地蔬菜相比(绿叶类平均1.8%、 果菜类0.91%、 根茎类1.4%)[1]， 海藻的蛋白质含量高得多，红藻最高达干质量的35%～47%，绿藻为7%～33%，褐藻为3%～15%[2]。虽然不同种类的海藻其蛋白质含量差异较大，但一个显著的共同点是：氨基酸种类丰富，均含有人体必需的8种氨基酸，营养均衡[3-5]。另外，含量丰富的游离氨基酸，使海藻呈现出独特的风味[6-7]。

但是，海藻的蛋白质含量与氨基酸组成除了有种属、品系之间的差异，还受到生长海区地理位置、海区环境(如营养盐浓度、风浪等)及生长季节等因子的影响[4, 8-12]。海带(Saccharinajaponica)是我国养殖产量最大的海洋藻类，其养殖范围北起辽宁，南至福建、广东沿岸，已有研究发现海带的蛋白质与氨基酸营养南北海域差异明显[10]。另外，我国海带品种不断推陈出新，收获季节持续时间长，此背景下海带蛋白质及氨基酸组成等相关营养学的研究资料相对缺乏。

海带“东方7号”(以下简称东方7号)是海带韩国地理种群雄配子体克隆与宽薄型种群雌配子体克隆杂交选育的新品种，藻体宽大，色泽深褐，抗强光，适于盐渍和淡干食品菜的加工。为进一步了解东方7号的蛋白质含量与氨基酸营养学特性，笔者对山东省荣成市宁津镇楮岛湾海域东方7号海带3—7月的游离氨基酸和总氨基酸做了详细的测定和分析，并对必需氨基酸进行了评分，以便了解其蛋白质与氨基酸组成的季节变化情况，为东方7号的进一步开发与深加工提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

所有海带样品均取自山东省荣成市宁津镇楮岛湾海域海带养殖区，采集3—7月海带样品，每次采集3株，经过表面清理、晾晒、烘干、粉碎，过120目筛，待用。

1.2 试验方法

1.2.1 粗蛋白测定

粗蛋白的测定：凯氏定氮法(粗蛋白质自动分析仪，Kjeltee2000)，方法参照GB/T 5009.5—2010[13]。每个样品平行测定3次。

1.2.2 游离氨基酸与总氨基酸测定

游离氨基酸样品处理：方法参照 GB/T 22729.5—2008[14]。

总氨基酸样品处理：盐酸水解法，方法参照孙立春等[5]方法，即盐酸水解后用10 mol/L NaOH中和至弱酸性，0.22 μm微孔滤膜过滤后，待分析。

氨基酸含量分析：色谱柱，Agilent ZORBAX Eclipse AAA 4.6×150 mm ；柱温，40 ℃；荧光检测器激发波长为340 nm，检测波长为450 nm；流动相A，40 mmol/L Na2HPO4用10 mol/L NaOH溶液调节pH至7.8；流动相B，CH3CN∶MeOH∶H2O=45∶45∶10(体积比)。流速为2 mL/min。采用Agilent 1260HPLC自动进样器，对氨基酸标准品和样品中的氨基酸进行OPA在线衍生，采用安捷伦公司提供的 “快速、准确、灵敏、重现性好的HPLC氨基酸分析方法”，对标准品及样品进行16种氨基酸分析。每个样品平行测定3次。

2 结果与分析

2.1 氨基酸的组成分析

分析东方7号样品游离氨基酸与总氨基酸组成时发现除个别样品外，大部分样品的游离氨基酸和总氨基酸均检出16种氨基酸(图1)，包括苏氨酸、 缬氨酸、 蛋氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、异亮氨酸和亮氨酸7种必需氨基酸(由于检测方法的限制，色氨酸无数据)，组氨酸和精氨酸2种半必需氨基酸，天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸和胱氨酸7 种非必需氨基酸。其中，游离氨基酸组成中，主要以天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸为主(图1a)；而总氨基酸以天冬氨酸、谷氨酸含量为主，丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸等氨基酸的含量也比较丰富(图1b)。

图1 东方7号氨基酸HPLC分析图谱

2.2 游离氨基酸含量的季节变化

东方7号样品游离氨基酸含量季节变化见表1。由表1可知，游离氨基酸总含量为9.78～37.59 mg/g。在3—6月，游离氨基酸含量呈线性增加趋势(r2=0.97)，含量最高达3.76%，7月时游离氨基酸含量稍有下降。

在游离氨基酸组成中，谷氨酸含量随时间变化趋势与游离氨基酸完全一致，占游离氨基酸的32.92%～66.37%，含量在6月达到最高值。天冬氨酸含量在3—7月呈线性增加(r2=0.96)，占游离氨基酸含量的13.19%～38.78%；丙氨酸的变化趋势与天冬氨酸相反，呈线性降低(r2=0.90)，占游离氨基酸含量的3.30%～43.35%，这3种主要氨基酸总量为8.75～36.86 mg/g，占总量的89.47%～98.06%。从呈味氨基酸季节变化可以看出，鲜味氨基酸(天冬氨酸+谷氨酸，4.51～35.57 mg/g) 含量3—5月呈增长趋势，5—7月期间含量稳定；而甜味氨基酸(丝氨酸+甘氨酸+丙氨酸，1.37～4.47 mg/g)含量变化与之相反。必需氨基酸以缬氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸3种氨基酸为主，必需氨基酸/游离氨基酸随时间而降低，含量仅为1.20%～7.77%(图2)。

表1 东方7号游离氨基酸含量季节变化 mg/g

注： “—”表示未检出；每个样品平行测定3次，其他表同.

图2 游离氨基酸中呈味氨基酸与必需氨基酸的季节变化

2.3 总氨基酸含量的季节变化

东方7号总氨基酸含量为67.14～93.82 mg/g，5月达到最大值之后，略有降低(表2)。东方7号总氨基酸的组成中，天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量的季节变化与游离氨基酸中的变化趋势相一致，但其3—7月在总氨基酸中所占比例与游离氨基酸相比要低得多，分别为8.37%～24.68%、12.09%～37.88%、6.01%～15.03%。3—7月期间这3种氨基酸含量为23.83～57.84 mg/g，占总氨基酸总量的35.49%～66.58%。此外，丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸含量也较丰富，除丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸含量变化无明显规律外，甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸含量在3—7月呈现降低趋势。

东方7号总氨基酸中，必需氨基酸含量季节变化情况见图3。必需氨基酸的含量随时间呈现逐渐降低的趋势，3月的含量为28.83 mg/g，7月低至15.98 mg/g(图3a)，相应的在总氨基酸中所占的比例分别为42.94%和19.97%(图3b)。必需氨基酸组成中以亮氨酸最为丰富(22.03%～27.06%)，缬氨酸、异亮氨酸在3月较丰富，但随时间呈降低趋势；蛋氨酸在4月含量较丰富(13.42%)，其余时间均较低，而赖氨酸则与之相反；苏氨酸和苯丙氨酸在5—7月时含量丰富。根据1973年联合国粮农组织/世界卫生组织推荐的理想蛋白质模式：质量较好的蛋白质氨基酸组成必需氨基酸/总氨基酸应在40%，必需氨基酸/非必需氨基酸应在0.6以上[15]，东方7号3月的海带样品达到蛋白质理想模式(图3c)。

表2 东方7号总氨基酸含量季节变化 mg/g

注：其中“＊”表示为必需氨基酸, 由于检测方法的限制，色氨酸无数据.

图3 东方7号必需氨基酸含量的季节变化趋势

a,必需氨基酸含量；b, 必需氨基酸在总氨基酸中所占百分含量；c, 必需氨基酸与非必需氨基酸的比值.

2.4 氨基酸评分

依据联合国粮农组织/世界卫生组织提出的理想蛋白质中人体必需氨基酸含量模式和评分标准[16]， 在测定东方7号3—7月的粗蛋白含量(依次为12.39%、10.16%、9.12%、8.32%、7.15%)的基础上对氨基酸进行评分，评分结果见表3。除3月份外(第一受限氨基酸为苏氨酸)，东方7号的第一受限氨基酸为赖氨酸。3—7月氨基酸评分分别为54、59、68、58、55，其中5月的东方7号氨基酸营养均衡程度高于其他月份。

表3 东方7号3—7月必需氨基酸组成及氨基酸评分

3 讨 论

3.1 东方7号氨基酸营养特征

游离氨基酸与核酸含量是海藻风味特色和口感的主要影响因子[6]。由表4可知，东方7号游离氨基酸含量与条斑紫菜(Porphyrayezoensis)[7]相比略低，但高于野生坛紫菜(P.haitanensis)[17]，呈味氨基酸在游离氨基酸中所占比重高于条斑紫菜和坛紫菜。东方7号总氨基酸含量高于大连黄官1号海带、北方早熟海带[10]，但低于紫菜、裙带菜(Undariapinnatifida)、羊栖菜(Hizikiafusiforme)[3]、长茎葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)[18]。东方7号天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸 3种氨基酸含量丰富，高于其他海藻，必需氨基酸含量在3—4月较高，与长茎葡萄蕨藻、紫菜、裙带菜和羊栖菜相近，而在5—7月(19.97%～26.93%)低于其他海藻。

表4 不同种类(品种)海藻氨基酸组成 %

注：游离氨基酸与总氨基酸含量均以干质量计算.

氨基酸评分是评估食材中必需氨基酸的实际丰度以及膳食需求的重要指标。东方7号的氨基酸得分为54～68，与其他品种的海带相比，得分相当。如李涛等[10]报道的大连黄官1号海带、福建黄官1号海带、北方早熟海带氨基酸得分分别为58、53、60。海带的氨基酸评分与同属褐藻的裙带菜(61分)相比，稍低或者相当，高于羊栖菜(40分)的氨基酸得分[3]。东方7号第一受限氨基酸为赖氨酸(3月除外)， 这与多篇报道得出的结论一致，也有文献报道，褐藻中第一受限氨基酸为色氨酸，第二受限氨基酸为赖氨酸[19]。这可能是因为样品在酸解过程中，色氨酸被完全破坏，其他氨基酸如酪氨酸和苯丙氨酸被部分破坏而测不出或者测量值偏低。

3.2 海藻营养的影响因素

海藻营养受到多种因素的影响，如种属、海区条件(水温、盐度、光照、营养盐等)、采收时间等。已有研究发现风浪大的河口区与氮源丰富的海区紫菜的氨基酸含量明显高，其中丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸代谢活跃[8-9]。营养盐添加试验也表明单独添加氮或者同时解除氮磷营养限制，明显促进氨基酸含量的增加[11]。此外，采收季节亦是影响食用海藻营养品性的重要因素。条斑紫菜游离氨基酸含量在采收中期(2月28日)最高，其次为采收后期(3月28日)、采收前期(1月1日)，4种主要呈味氨基酸(丙氨酸、精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸)的含量组成随采收期的变化各不相同[12]。裙带菜的总氨基酸组成中，除缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸外，氨基酸的含量表现出明显的月份变化，而大多种类的氨基酸还表现出采集海域的差异[4]。东方7号氨基酸分析中也可以看出游离氨基酸和总氨基酸含量与组成有着明显的季节变化，游离氨基酸与呈味氨基酸5—7月含量丰富；同一时期总氨基酸含量虽高， 但必需氨基酸/总氨基酸明显降低；从氨基酸评分看，5月的东方7号营养均衡性高于其他月份。

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AnalysisandEvaluationofSeasonalChangesinAminoAcidsfromKelp“DongfangNo.7”

CAO Zengmei，WANG Weiwei，QU Yanyan，WANG Na，LIANG Guangjin，LIU Xiaopeng

( National Engineering and Technique Research and Development Center of Algae and Sea Cucumber in China, Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Efficient Culture of Marine Algae of Shandong, Shandong Oriental Ocean Sci-tech Co., Ltd., Yantai 264003, China )

The seasonal variations in free amino acid and total amino acid from kelp “Dongfang No.7”, a hybrid ofSaccharinajaponica(clone of male gametophyte from The Republic of Korea×Clone of female gametophyte from wide and thin population) were analyzed by reversed-phase high performance liquid chromatography (HPLC), and amino acid score (AAS) was used to evaluate its protein quality. The results showed that free amino acid concentrations were 9.78—37.59 mg/g, and increased linearly from March to June, following by a slightly decrease in July. The contents of flavor amino acid were predominant in free amino acid (91.82%—98.53%), in which glutamic acid played a decisive role in the seasonal trend of free amino acids. Total amino acids accounted for 6.71%—9.38% by dry weight in “Dongfang No.7” from March to July with the maximum in May. The content of essential amino acid (EAA) was shown to be a decrease trend from March to July, accounting for 19.97%—42.94%. The AAS maximum of EAA was observed in May with 68 points.

Kelp Dongfang No.7; free amino acid; total amino acid; essential amino acid; amino acid score

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.02.002

2016-02-29；

2016-05-16.

国家科技支撑计划项目(2012BAD55G01)；国家高技术研究发展计划(“863”)项目(2012AA10A406)；烟台市科技发展计划项目(2013LGS002).

曹增梅(1984—)，女，工程师；研究方向：海藻化学. E-mail:caozengmei@163.com.

S968.421

A

1003-1111(2017)02-0132-06