仿刺参与进口海参营养品质的比较分析

王婧媛，王联珠，郭莹莹，文艺晓

1(上海海洋大学 食品学院，上海，201306)2(中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东 青岛，266071)

海参是棘皮动物门(Echinoermata)海参纲(Holothuroidea)动物[1]，属高蛋白、低脂肪、无胆固醇、活性成分丰富的滋补食材，具有抗氧化[2]、抗血栓[3]、降脂减肥[4]以及增强免疫力[5]等生理功效。全球86%的海参主要栖息于温带海域[6]，但海参的食用地区主要集中在中国、韩国、日本、东南亚等地区[7]。随着我国经济快速发展，人民生活水平不断提高，人们更加注重个人保健与营养，海参作为纯天然的高品质食物，得到了消费者的青睐。近年来，全球各地的海参涌入中国市场，造成市场中干海参品质层次不齐。因此阐明国内仿刺参与国外海参营养价值的差异，为进一步规范干海参市场以及为消费者选取海参提供可靠的参考具有重要意义。

随着国内海参市场中进口海参的出现，其营养成分研究及品质评价也得到了专家学者的关注[8-9]。

随着统计学的发展，更多的专家学者开始将主成分分析法应用于各行业的分析过程中。黄鸾玉等[10]将主成分分析法应用于水产品行业中，综合评价了4种广西特产水产品的营养价值。孙其然等[11]采用主成分分析法综合评价了不同产地莲藕下脚料中营养品质。王颖颖等[12]通过主成分分析法对市售芝麻酱的营养品质做出了综合评价。目前，国内常见海参的营养成分及活性物质的功效研究已经取得了众多成果，但国外进口海参的营养品质研究较少，并且海参营养品质的评价缺乏多个指标综合评价海参营养品质的方法。本研究以仿刺参(Apostichopusjaponicus)和6种进口海参腰参(Isostichopusfuscus)、墨西哥海参(Holothuriamexicana)、岩刺参(Holotoriamammata)、红极参(Cucumariafrondos)、阿拉斯加红参(Parastichopuscalifornics)、南美刺参(Isostichopusbadionotus)为研究对象，研究仿刺参与6种进口干海参的营养成分并对其营养品质进行综合评价，为海参营养评价方法的探索、消费者对海参的选购以及更好地开发利用海参提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

仿刺参，购买于青岛水产市场，规格为(3.5±1.0)g/头。 进口干海参，购于青岛水产品批发市场，腰参规格为(10±2)g/头；红极参规格为(7±2)g/头；墨西哥海参、岩刺参、阿拉斯加红参、南美刺参规格为(20±5)g/头。7种海参均是市场中随机购买的干制海参。

岩藻糖标准品、乳糖标准品、喹诺糖标准品，纯度≥98%，购于美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

UDK129型半自动凯氏定氮仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司；V1800型可见分光光度计，上海尤尼柯仪器有限公司；Waters2695型高效液相色谱仪-2996型紫外检测器，美国Waters公司；LABOROTA 4000-efficient型旋转蒸发仪，德国Heidolph公司；SHA-B型水浴恒温振荡器，常州国华电器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 营养成分及品质指标测定

采用直接干燥法(GB 5009.3—2016)测定海参水分含量，马弗炉灼烧法(GB/T 5009.4—2016)测定灰分含量，直接滴定法(SC/T3011—2001)测定盐分含量，凯氏定氮法(GB 5009.5—2016)测定蛋白质含量，分光光度计法测定总糖及水溶性总糖含量，高效液相色谱法测定海参多糖(SC/T 3049—2015)及海参皂苷(GB/T 33108—2016)含量。参照《食品安全国家标准干海参》(GB 31602—2015)测定含砂量及复水后干重率。

1.3.2 数据处理及分析

试验重复2次，每组设置3个平行样。采用SPSS 20.0软件进行显著性差异分析(单因素ANOVA-Duncan法)及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 营养成分及品质指标

2.1.1 一般营养成分

干海参的营养指标见表1。7种干海参样品的水分含量均低于15%，盐分含量均低于40%，且蛋白质含量均高于40%，符合GB 31602—2015 食品安全国家标准干海参的基本要求。其中仿刺参的盐分含量低于12%，蛋白质含量高于60%，属于特极品。仿刺参与进口海参的灰分含量为17.88%～40.31%，总糖含量为2.90%～12.56%，其中仿刺参的灰分含量仅略高于红极参，而低于其他进口海参，并且仿刺参的总糖含量为7种海参中最高。显著性差异分析结果显示，7种海参的水分、灰分、盐分、蛋白质以及总糖指标均存在显著性差异(P<0.05)。水溶性总糖、含砂量以及复水后干重率指标是评价干海参的重要品质指标。7种干海参的水溶性总糖含量均低于3%，不存在外加掺糖问题，符合国家标准的规定限量。水溶性总糖所占总糖含量的比重显示，仿刺参、南美刺参的水溶性总糖占比最低，且显著低于其他干海参。干海参的含砂量为0.52%～11.23%，其中岩刺参、南美刺参的含砂量显著高于3%，严重超出国家标准的规定限量。7种干海参的复水后干重率为36.09%～64.63%，其中仿刺参的复水后干重率最高且高于60%，为国家标准中规定的一级品海参；而岩刺参的复水后干重率低于40%，不符合国家标准的最低要求。显著性差异分析显示，7种干海参的水溶性总糖、含砂量以及复水后干重率指标均存在显著性差异(P<0.05)。

表1 海参中各营养指标及品质指标含量 单位：%(以干重计)

注：同列不同字母表示具有显著性差异，P<0.05。表2同。

2.1.2 活性成分-海参多糖、海参皂苷

海参多糖和海参皂苷是海参的主要功效成分，经研究发现，海参多糖具有抗氧化[2]、抗凝血[13]、抗肿瘤[14]、保护神经[15]及增强机体免疫力[16]的功能，海参皂苷具有抗肿瘤细胞转移[17]、抗真菌[18]以及降脂减肥[4]等功效。作为重要的活性物质，海参中海参多糖和海参皂苷含量的高低可在很大程度上反映海参品质的优劣。按照行业标准高效液相色谱法分别测定海参多糖、海参皂苷含量，结果显示，7种干海参的海参多糖含量范围为1.88%～7.71%，其中仿刺参中的海参多糖含量显著高于6种进口海参；海参皂苷含量为ND～0.140%，其中腰参和南美刺参中均未检出海参皂苷。7种海参间的海参多糖及海参皂苷的显著性差异结果显示，不同海参的海参多糖及海参皂苷间均存在显著性差异(P<0.05)。

表2 海参中海参多糖及海参皂苷含量 单位：%(以干重计)

注：ND表示未检出。

2.2 主成分分析

主成分分析(principal component analysis, PCA)是将多个指标转化为少数几个综合指标以达到简化多变量数据的统计方法。该法不仅能达到降维的目的，而且可以综合尽量多的信息，常采用方差累积贡献率来确定主成分[12]。7个干海参样品的10项营养指标的主成分分析结果见表3。

由表3可知，第1主成分、第2主成分以及第3主成分的特征值分别为4.816、2.492、1.574，其特征值均大于1。前3个主成分的方差贡献率分别为48.161%、24.916%、15.744%，其累积方差贡献率达到88.821%，即前3个主成分可反映10项指标信息的88.821%，因此利用前3个主成分对不同海参的营养价值进行评价是可行的。并且根据选取特征值大于1，以及累积方差贡献率高于80%的原则，在本分析中可提取到3个主成分。

表3 主成分分析解释的总方差Table 3 Total variance explained of PCA

从主成分的载荷矩阵中可看出，第1主成分主要以复水后干重率影响为主，以总糖、蛋白质以及海参多糖含量的影响为辅。第2主成分主要以海参皂苷含量的影响为主，以含砂量的影响为辅。第3主成分主要以海参多糖含量的影响为主，以水溶性总糖含量的影响为辅。结合表4中3个主成分的方差贡献率可以推出，对干海参营养品质影响较大的指标是复水后干重率、总糖、蛋白质、海参皂苷以及海参多糖含量。

表4 主成分的载荷矩阵Table 4 Principal component loading matrix

根据3个主成分特征值所对应的方差贡献率建立海参营养综合评价模型Y=0.542×F1+0.281×F2+0.177×F3，计算各种海参的综合得分，并按大小顺序加以排序。结果见表5。第1成分因子F1中可看出，仿刺参得分3.162，得分最高；同时结合表3分析，第1主成分的特征值为4.816，为三大主成分中方差贡献率最高的主成分，所占权重为54.2%。由于主成分综合得分(Y)为各主成分特征值权重与各主成分因子得分(F)的乘积，从而导致仿刺参的第1主成分综合得分为最高，得分1.714。另外，通过表4分析可知，第1主成分主要以复水后干重率的影响为主，而在表1中可发现，仿刺参的复水干重率在7种海参中也是最高的，结果证明综合主成分得分能够较客观地反映海参的营养品质。同时，海参的各主成分得分相加可获得各种海参的综合营养得分，可发现仿刺参的综合营养得分1.912，得分最高。综合营养得分显示，仿刺参、红极参及墨西哥海参综合得分均大于0，腰参、岩刺参、阿拉斯加红参和南美刺参的综合等分均为负值，7种海参的营养品质顺序为仿刺参>红极参>墨西哥海参>南美刺参>腰参>岩刺参>阿拉斯加红参。

表5 7种海参的综合主成分值和综合得分Table 5 Integrated principal component values and comprehensive scores of 7 sea cucumber

3 讨论

海参的基本营养指标和品质指标是衡量干海参品质的重要依据。干海参的水分含量直接影响海参的贮藏期[19]，若水分含量过高，干海参不仅不易保存，而且贮藏期较短，而干海参的水分含量太低会影响海参的复水及食用口感。本研究中仿刺参的水分含量适中，不仅有助于贮存，而且能保持海参更好的复水性和食用口感。蛋白质是干海参中含量最高的物质；海参多糖及海参皂苷是海参中最主要的活性物质，海参的生理功效主要源于海参多糖和海参皂苷成分，其含量的高低直接决定海参的营养高低和生理功效。本研究中仿刺参的蛋白质含量最高，且海参多糖、海参皂苷含量丰富，营养品质较好，而腰参、南美刺参无海参皂苷成分，影响其生理功效的作用。盐分、糖分含量是鉴定干海参是否掺假的重要依据。海参加工过程中，部分商家会通过外加盐分和糖分来增加海参的重量，以期达到谋取暴利的目的。总糖是海参中所有糖分的体现，不仅包括海参本身所含有的水溶性糖、非水溶性糖，还包括加工过程中外加糖分。海参本身所具有的糖分分布于海参中的肌肉组织中，流失率很低，但是海参加工过程中外加糖分多为水溶性糖，这部分糖分在干海参复水泡发过程中极易溶于水流失。那么，干海参复水后水溶液中糖分含量高低就可验证海参中是否掺糖[19]。因此，国家标准中设立了水溶性总糖指标。本研究中干海参的水溶性总糖含量均低于3%，均不存在掺糖问题。含砂量、复水后干重率也是反映海参品质的重要指标。含砂量是指海参体内砂量及嘴中石灰质等，由于海参摄食海藻、海泥，海参中存在少量砂石是正常的[20]，但含砂量过高，就会导致海参可食用部分减少，变相损害消费者利益。本研究中岩刺参、红极参、南美刺参的含砂量严重超出国家标准的规定限量，品质较差。复水后干重率是指通过海参复水，除去海参体内被掺加的糖盐以及可溶于水的各种成分后，再将参体烘干所得到的干物质重量的百分率[21]。干海参的复水后干重率越高，表示外源添加物越少，海参质量越好[22]。本研究中岩刺参的复水后干重率未达到40%，大量的外源添加物质在煮制泡发过程中流失，品质较差。

近些年，对于海参营养成分研究方法多集中于单项指标的分析和综合评分分析。单项指标分析只能比较单个营养成分的含量高低，不能综合海参多项营养指标的信息进行综合评价；综合评分分析主要是通过主观设定各项营养指标的权重来实现海参品质的综合评价，主观设定各营养指标权重，使得海参品质评价缺少客观性。而主成分分析法不仅可以综合更多的信息，而且评价更加全面、客观。目前，已经有水产行业学者将主成分分析法用于水产品的品质评价中。本研究对干海参的单项指标进行分析后，将主成分分析法应用于干海参品质的综合评价中，主成分分析仿刺参和6种进口海参的营养品质结果与单项指标分析结果具有一定的契合，证实了主成分分析法在海参综合评价中具有适用性。干海参的营养品质与海参的生长环境、摄食、品种以及加工方式的不同而存在差异。本研究中通过主成分分析法评价仿刺参与6种进口海参的综合营养品质发现，仿刺参的营养品质最优，这可能与仿刺参主要生长在山东、辽宁等海域，该海域气候适宜，砂石较少，且海参饵料丰富有关，也可能与我国先进的加工方式有关。仿刺参与6种进口海参营养品质确定，必然为消费者的海参选购提供非常有价值的参考。

4 结论

仿刺参和6种进口海参的水分、盐分、蛋白质及水溶性总糖指标符合国家标准，岩刺参、红极参及南美刺参的含砂量指标以及岩刺参的复水后干重率指标不符合国家标准的规定。7种海参的综合营养品质顺序为仿刺参>红极参>墨西哥海参>南美刺参>腰参>岩刺参>阿拉斯加红参。仿刺参的营养成分丰富，含砂量少且复水后干重率高，综合品质最佳。