海帶生長初期與成體期食品原料學(xué)特性

倪 輝，王曉林，姜澤東，朱艷冰，鄭明靜，劉 濤,4,*

（1.集美大學(xué)海洋食品與生物工程學(xué)院，福建 廈門 361021；2.福建省食品微生物與酶工程重點實驗室，福建 廈門 361021；3.廈門市食品與生物工程技術(shù)研究中心，福建 廈門 361021；4.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東 青島 266003）

海帶是褐藻門、海帶目、海帶科大型可食用藻類，主要產(chǎn)自我國山東、福建、浙江、廣東、江蘇、遼寧等地區(qū)[1]。據(jù)漁業(yè)統(tǒng)計年鑒記載[2]，2019年我國海帶養(yǎng)殖面積達到4.45萬 hm2，總產(chǎn)量162.4萬 t，是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的一個支柱產(chǎn)業(yè)。

目前，食品工業(yè)中主要應(yīng)用成體海帶作為生產(chǎn)海帶干、海帶絲、鹽腌海帶等產(chǎn)品的原料[3]，主要食用方法包括制作海帶湯和調(diào)味海帶等。近年來，食品工業(yè)尤其是火鍋產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對食品原料的精細化提出了更高的要求。成體海帶含有豐富的褐藻膠/海藻酸，與鈣離子結(jié)合形成堅硬凝膠并具有特殊質(zhì)構(gòu)特征，長時間蒸煮后質(zhì)地仍然堅硬，影響其在現(xiàn)代食品工業(yè)（尤其是火鍋產(chǎn)業(yè)）中的應(yīng)用。因此，為了適應(yīng)現(xiàn)代食品工業(yè)的原料需求，有必要深入了解不同生長期海帶的食品原料特性。

海帶的食品原料學(xué)特性包括營養(yǎng)成分、風(fēng)味成分和質(zhì)構(gòu)特性3個方面。相關(guān)研究表明，成體海帶含有褐藻膠、蛋白質(zhì)、脂肪酸、氨基酸、鈉、鉀、鈣、鐵等成分[4]，其味道鮮美、質(zhì)構(gòu)爽脆，具有抗凝血、抗血栓、抗腫瘤、抗病毒、抗補體、抗炎等生物活性。此外，成體海帶硬度隨其生長緯度由北到南逐漸下降，例如我國南方主產(chǎn)地福建省所產(chǎn)海帶硬度大幅度低于北方產(chǎn)區(qū)山東所產(chǎn)的海帶。但是，目前對不同生長期海帶食品原料學(xué)特性的研究還較少，尚不清楚不同生長期海帶的營養(yǎng)、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)特性。

鑒于以上研究現(xiàn)狀，本實驗以我國海帶主產(chǎn)區(qū)福建霞浦的主要海帶養(yǎng)殖品種為研究對象，對比分析生長初期海帶（以下稱為海帶苗）和成體海帶的營養(yǎng)成分、風(fēng)味特征和烹飪質(zhì)構(gòu)特征差異，闡釋不同生長期海帶的食品原料特性，為海帶在現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)中的利用提供食品原料學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海帶苗和成體海帶樣品均為‘海嘉1號’品種，于福建省霞浦縣長春鎮(zhèn)東吾洋文岐村外海湖筏式海帶養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖，購自福建省霞浦金順豐水產(chǎn)良種有限公司。其中，海帶苗采收于2020年2月，養(yǎng)殖期36～43 d，長約25～30 cm；成體海帶采收于2020年5月（秋苗，2019年10月下海），長2～3 m，寬30～40 cm。

HCl、NaOH、KCl、CaCO3、KOH、H2SO4（均為分析純），甲醇、乙腈、二氯甲烷（均為色譜純） 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

V-1800型可見分光光度計 上海尤尼柯儀器有限公司；TA-TOUCH型質(zhì)構(gòu)儀 北京保圣實業(yè)發(fā)展有限公司；高效液相色譜儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 主要營養(yǎng)成分分析

稱取適量（0.2～2.0 g）干燥至恒質(zhì)量的樣品，采用GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》[5]測定蛋白質(zhì)含量；采用GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中粗脂肪的測定》[6]測定粗脂肪含量；采用灼傷法測定灰分含量；采用GB 5009.8—2016《食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》[7]第二法測定總糖含量。

1.3.2 常量及微量元素含量分析

海帶樣品干燥至恒質(zhì)量并粉碎，過100 目篩后稱取0.2～0.5 g（精確至0.001 g），采用GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中常量及微量元素的測定》[8]測定常量及微量元素含量。

1.3.3 氨基酸組成分析

用組織粉碎機將干燥至恒質(zhì)量的海帶樣品粉碎并過100 目篩，準確稱取一定量試樣（精確至 0.000 1 g），采用GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[9]進行氨基酸組成分析。

1.3.4 脂肪酸含量分析

稱取適量干燥至恒質(zhì)量并過100 目篩的海帶粉末樣品，采用GB 5009.168—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》[10]進行酸水解及脂肪酸含量分析。

1.3.5 滋味活性值分析

根據(jù)游離氨基酸的呈味特征，通過計算滋味活性值（taste active value，TAV）[11]可以了解該呈味物質(zhì)對整體滋味作用的貢獻程度。參照1.3.3節(jié)方法測定各呈味氨基酸含量，通過下式[12]計算TAV。TAV反映了單一化合物對整體滋味的貢獻程度，TAV大于1表示該物質(zhì)對于樣品整體滋味有顯著影響，且數(shù)值越大，貢獻程度越大。

1.3.6 烹飪質(zhì)構(gòu)特性測定

海帶苗與成體海帶在100 ℃水浴中分別熱燙0、2、4、6、8、10 min后冷卻，制備成長度2 cm、寬度2 cm、厚度約2 mm的樣品。利用TA-TOUCH型質(zhì)構(gòu)儀進行質(zhì)構(gòu)剖面分析（texture profile analysis，TPA），選用P/36R探頭進行TPA模式質(zhì)構(gòu)分析，測前速率0.5 mm/s、測后速率0.5 mm/s、測試速率0.5 mm/s、觸發(fā)力15 g、目標數(shù)值20%、2 次壓縮停留間隔時間2 s，每份樣品平行測定5 次，取平均值。質(zhì)構(gòu)指標包括硬度、黏性、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性、膠著性和回復(fù)性。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每個樣品重復(fù)分析3 次以上。采用Office Excel 2013軟件進行平均值、標準偏差的計算，利用SPSS 19.0軟件中的t檢驗進行顯著性分析。采用Office Excel 2013軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 海帶苗與成體海帶主要化學(xué)成分分析結(jié)果

相關(guān)研究表明，海帶主要成分包括灰分、粗蛋白、褐藻膠和甘露醇等[13]。由表1可知，成體海帶的灰分、蛋白質(zhì)、粗脂肪、褐藻酸、甘露醇含量分別為42.20、11.89、0.43、5.67、9.42 g/100 g。本研究成體海帶的灰分、粗蛋白、粗脂肪含量與李濤等[14]的研究結(jié)果基本一致。此外，本研究成體海帶的甘露醇含量與與曹增梅等[15]的研究結(jié)果基本一致。雖然成體海帶和海帶苗的主要成分都是灰分、粗蛋白、褐藻酸和甘露醇，但二者相比，海帶苗的灰分、粗蛋白、粗脂肪含量更高，而褐藻酸和甘露醇含量較低。成體海帶粗蛋白含量低，其在膳食中起到營養(yǎng)功能的成分主要是灰分中的礦質(zhì)元素，且該成分在成體海帶和海帶苗中具有顯著差異。

表1 海帶苗與成體海帶的主要化學(xué)成分Table 1 Major chemical constituents of juvenile and adult kelp

2.2 海帶苗與成體海帶的氨基酸組成分析結(jié)果

海帶中氨基酸種類豐富，含有人體必需的8種氨基酸，營養(yǎng)均衡[16]。孫立春等[17]測得海帶中總氨基酸（total amino acid，TAA）含量為16.74 g/100 g，其中谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸含量較高，分別為2.03、1.82、1.75 g/100 g，胱氨酸、組氨酸、甲硫氨酸含量較低，分別為0.06、0.31、0.38 g/100 g。其中必需氨基酸（essential amino acid，EAA）總含量為7.13 g/100 g，占氨基酸總量的42.6%，10種非必需氨基酸（non-essential amino acid，NEAA）總含量為9.62 g/100 g，占氨基酸總量的57.5%。根據(jù)1973年世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）推薦的理想蛋白質(zhì)模式，優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、色氨酸推薦標準分別是0.28、0.42、0.22、0.42、0.48、0.28、0.42 g/100 g（表2）；此外，EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA在60%以上時蛋白質(zhì)品質(zhì)較好[18]。海帶苗與成體海帶中共檢測出18種氨基酸，其含量如表2所示。海帶苗和成體海帶TAA含量分別為11.04 g/100 g和10.39 g/100 g， EAA含量分別為3.99 g/100 g和3.58 g/100 g，EAA/TAA分別為0.36和0.34，EAA/NEAA分別為0.57和0.53。相比較而言，海帶苗的EAA/TAA和EAA/NEAA更接近于WHO推薦的理想蛋白質(zhì)模式。結(jié)合表1、2可知，海帶苗不僅蛋白質(zhì)含量接近20 g/100 g，而且蛋白質(zhì)的氨基酸組成接近WHO推薦的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)組成，是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)來源。

表2 海帶苗與成體海帶蛋白質(zhì)的氨基酸組成Table 2 Amino acid compositions of proteins from juvenile and adult kelp

2.3 海帶苗與成體海帶的礦質(zhì)元素分析結(jié)果

礦質(zhì)元素是人體重要的營養(yǎng)成分，根據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會發(fā)布的關(guān)于營養(yǎng)素參考值（nutrient reference value，NRV）日推薦攝入量標準，每日膳食營養(yǎng)素參考攝入量分別為鈉1.5 g/d、鉀2.0 g/d、硒0.06 mg/d、鋅15 mg/d、鈣0.8 g/d、鐵15 mg/d[19]。相關(guān)研究表明，海帶富含鈉、鉀、鈣等營養(yǎng)元素[13]，其中，鈣是是骨骼和牙齒的重要組成成分[20]，鋅具有促進機體生長和組織再生、提高食欲和免疫能力的作用，硒則具有抗氧化作用[21]。如表3所示，海帶苗與成體海帶含有豐富的鈉、鉀和鈣元素，以及鋅、鐵和硒等微量元素。不同生長期海帶的常量及微量元素含量不同，其中海帶苗比成體海帶的鈉、鉀、硒、鋅、鐵含量更高，成體海帶比海帶苗的鈣含量更高。通過海帶中鈉、鉀、硒、鋅、鈣、鐵元素的含量計算出其對應(yīng)的NRV。GB 28050—2011《預(yù)包裝食品營養(yǎng)標簽通則》中規(guī)定礦物質(zhì)含量（鈉除外）每100 g中大于等于15%標示為“來源或含有”，每100 g中大于等于30%標示為“高或富含”[22]。由表4可知，海帶苗與成體海帶鉀元素的NRV分別為70.40%和41.25%，鐵元素的NRV分別為54.60%和16.00%，對照GB 28050—2011中規(guī)定的礦物質(zhì)含量劃分，成體海帶可標示為“富含鉀元素，含有鐵元素”的食品，海帶苗可標示為“富含鉀和鐵元素”的食品。

表3 海帶苗與成體海帶礦物質(zhì)含量Table 3 Mineral contents of juvenile and adult kelp

表4 海帶苗與成體海帶礦物質(zhì)NRVTable 4 Mineral NRV of juvenile and adult kelp

2.4 海帶苗與成體海帶的脂肪酸組成分析結(jié)果

參考《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》[19]，人體每天對飽和脂肪酸的攝入量不超過總能量的10%，對不飽和脂肪酸的攝入量不超過總能量的0.5%～2.0%。海帶含有豐富的脂肪酸，其中不飽和脂肪酸是其主要營養(yǎng)功能性成分[23]。徐華等[24]發(fā)現(xiàn)海帶中的單不飽和脂肪酸以C18:1n-9為主，占總脂肪酸含量的17.34%～19.11%。C18:1n-9能有效降低血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇含量，亦能有效減少機體內(nèi)的氧化應(yīng)激產(chǎn)物，減輕機體的過度炎癥反應(yīng)，有助于機體康復(fù)[25]。海帶的主要飽和脂肪酸為棕櫚酸，主要的不飽和脂肪酸為ω-3族和ω-6族脂肪酸，包括反油酸、亞油酸、花生四烯酸、γ-亞麻酸、十八碳四烯酸和二十碳五烯酸等[26]。研究發(fā)現(xiàn)用棕櫚酸代替膳食中的月桂酸可能對治療血栓有益[27]。ω-3系列的多不飽和脂肪酸具有抗氧化、抗衰老、提高記憶力及思維能力等作用[28]。ω-6族的花生四烯酸是人體合成前列腺素的重要前體物質(zhì)，γ-亞麻酸能夠抑制腫瘤細胞的生長[29]。如表5所示，海帶苗與成體海帶的主要脂肪酸都是棕櫚酸和豆蔻酸，其主要不飽和脂肪酸都是反油酸，相比較而言，海帶苗中棕櫚酸和豆蔻酸含量高于成體海帶。由于海帶脂肪酸含量總體偏低，根據(jù)《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》[19]提出的人體每日對脂肪酸的攝入需求，日常食用海帶不會引起脂肪酸攝入量過高。反油酸是一種具有促進細胞代謝、脂肪酸合成等功能的不飽和脂肪酸[30]。海帶苗的反油酸含量（0.31 g/100 g）高于成體海帶的反油酸含量（0.23 g/100 g），說明海帶苗比成體海帶可能具有更強的促進細胞代謝和脂肪酸合成功能，但還需要進一步實驗證明。

表5 海帶苗與成體海帶的脂肪酸組成Table 5 Fatty acid compositions of juvenile and adult kelp

2.5 海帶苗與成體海帶的呈味氨基酸組成分析結(jié)果

游離氨基酸是海藻滋味和口感的主要影響因子[31]。李家騰等[32]測得海帶富含谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸等鮮味氨基酸。如表6所示，海帶苗與成體海帶含有17種游離呈味氨基酸，包括谷氨酸、天冬氨酸等5種鮮味氨基酸，以及4種甜味氨基酸和2種苦味氨基酸。海帶主要的呈味氨基酸是丙氨酸和谷氨酸，其中丙氨酸在海帶苗中的TAV達到2.33，在所有氨基酸TAV中最大。將甜味、鮮味和苦味氨基酸的TAV相加后進行比較，如圖1所示，海帶苗的鮮味氨基酸總TAV（3.46）遠高于成體海帶總TAV（0.64）；海帶苗和成體海帶甜味氨基酸總TAV分別為0.27和0.80。此外，海帶苗苦味氨基酸的總TAV（0.26）也大于成體海帶苦味氨基酸總TAV（0.00）。該結(jié)果顯示，海帶苗主要呈現(xiàn)鮮味和甜味，成體海帶呈現(xiàn)弱鮮味和甜味；二者相比，海帶苗不僅滋味強度更強，而且滋味更豐富。

表6 海帶苗與成體海帶的呈味氨基酸組成Table 6 Compositions of taste-active amino acids in juvenile and adult kelp

圖1 海帶苗與成體海帶呈味氨基酸總TAVFig. 1 TAV values of taste-active amino acids in juvenile and adult kelp

2.6 海帶苗與成體海帶的烹飪質(zhì)構(gòu)特征

海帶的質(zhì)構(gòu)特性是影響其加工運用的重要因素，而TPA是檢測食品原料質(zhì)構(gòu)特性的常用方法[33]。其中，硬度、咀嚼性和內(nèi)聚性對應(yīng)口腔中的觸覺感受[34]；彈性代表了試樣在消除變形力后恢復(fù)原狀的能力[35]。如圖2A所示，海帶苗與成體海帶的硬度隨熱燙時間的延長而增加，該結(jié)果與Xu Baoguo等[35]發(fā)現(xiàn)海帶熱燙后硬度提升的結(jié)果相似。成體海帶熱燙后硬度從371.2 g上升到1 866.5 g，海帶苗熱燙后硬度從680.2 g上升到767.7 g（圖2A），該結(jié)果表明成體海帶熱燙后的硬度遠大于海帶苗熱燙后的硬度。如圖2B所示，海帶苗與成體海帶的黏性隨著熱燙時間的延長總體先增加后下降；其中，成體海帶在未烹飪條件下的黏性約為0 g，熱燙后黏性上升；海帶苗在熱燙2～6 min之間的黏性沒有明顯差異，8 min時黏性最高，10 min時黏性有所下降。通過對比可以看出，成體海帶熱燙后黏性大于海帶苗熱燙后的黏性。如圖2C所示，海帶苗與成體海帶在熱燙前咀嚼性基本相同，熱燙對海帶苗咀嚼性影響不明顯，但成體海帶咀嚼性熱燙2 min后增加至1 342.5 g，明顯大于熱燙后海帶苗。如圖2D所示，熱燙前海帶苗與成體海帶的彈性基本相同，且沒有隨熱燙時間延長而發(fā)生明顯變化。如圖2E所示，海帶苗的黏聚性總體比成體海帶稍低，且兩者熱燙后黏聚性都沒有明顯變化。由圖2F可知，海帶苗與成體海帶熱燙前的膠著性基本相同，海帶苗熱燙后膠著性沒有明顯變化，而成體海帶熱燙后膠著性明顯增加，從353.1 g上升到1 438.1 g（2 min）。如圖2G所示，海帶苗和成體海帶熱燙前具有相似的回復(fù)性，海帶苗熱燙后回復(fù)性呈現(xiàn)輕微下降的趨勢，而成體海帶熱燙后回復(fù)性呈現(xiàn)少量增加的趨勢。綜上可知，熱燙對成體海帶的硬度、黏性、咀嚼性和膠著性具有明顯影響，熱燙后海帶苗硬度、黏性、咀嚼性、膠著性、黏聚性和回復(fù)性小于熱燙后的成體海帶，而二者的彈性基本相當(dāng)，這說明海帶苗比成體海帶烹飪后的質(zhì)構(gòu)特性更好，更適于食用。

圖2 熱燙時間對海帶苗與成體海帶硬度（A）、黏性（B）、咀嚼性（C）、彈性（D）、黏聚性（E）、膠著性（F）、回復(fù)性（G）的影響Fig. 2 Effect of blanching time on the hardness (A), viscosity (B),chewiness (C), elasticity (D), cohesiveness (E), adhesiveness (F) and resilience (G) of juvenile and adult kelp

3 結(jié) 論

通過對海帶苗和成體海帶的食品原料學(xué)性質(zhì)進行分析，發(fā)現(xiàn)海帶苗的灰分、蛋白、粗脂肪的含量高于成體海帶。海帶苗和成體海帶EAA/TAA分別為0.36和0.34，EAA/NEAA分別為0.57和0.53。海帶苗與成體海帶鉀元素的NRV分別為70.40%和41.25%，鐵元素的NRV分別為54.60%和16.00%。海帶苗的棕櫚酸、豆蔻酸和反油酸含量高于成體海帶。海帶苗的鮮味氨基酸總TAV分別為3.46和0.64，甜味氨基酸總TAV分別為0.27和0.80，苦味氨基酸的總TAV分別0.26和0.00。熱燙后海帶苗硬度、黏性、咀嚼性、膠著性、黏聚性和回復(fù)性小于熱燙后的成體海帶，而二者的彈性基本相當(dāng)。以上結(jié)果表明海帶苗比成體海帶具有更高的礦質(zhì)元素含量、反油酸含量以及更好的蛋白質(zhì)營養(yǎng)效價、滋味及質(zhì)構(gòu)特征。本研究可為火鍋和中餐標準化等現(xiàn)代食品工業(yè)提供海帶苗及成體海帶的原料特性對比參考，有利于促進海帶在現(xiàn)代食品工業(yè)中的應(yīng)用。