不同采收期壇紫菜感官品質及蛋白組成分析

宣仕芬,朱煜康,孫 楠,王 宸,黃 濤,李 超,楊文鴿

(寧波大學食品與藥學學院,浙江省動物蛋白食品精深加工重點實驗室,浙江寧波 315832)

紫菜屬紅藻門原紅藻綱紅毛菜目紅毛菜科,是我國重要經濟海藻之一,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]。我國的紫菜種類約20種,其中條斑紫菜和壇紫菜是最主要的養殖品種[3-4]。條斑紫菜主要分布于長江以北,而壇紫菜系暖溫帶性海藻,主要分布于長江以南,盛產于福建省和浙江省[5]。2018年,我國紫菜產量大約為18300 t,其中壇紫菜占我國紫菜總產量的75%～80%[6]。紫菜富含蛋白質、多糖、多酚和維生素等生物活性物質,營養價值高,其中蛋白質含量達30%,且紫菜蛋白質氨基酸種類齊全、含量豐富,同時具有抗癌、抗氧化、降血糖和增強免疫等功能[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于高品質食品的需求,這為海洋藻類的開發利用起到較好的推動作用。

紫菜的采收具有“分茬”的特點,采割過的紫菜可以再次生長進行收割[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、營養組成方面及風味方面等都存在差異性[10-11]。一般采割期越晚,紫菜的營養價值逐漸降低,口味變差,紫菜的總體質量隨著收割次數的增加而遞減。趙玲等[12]研究發現收割前期的條斑紫菜蛋白質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]研究發現紫菜中氨基酸含量決定紫菜的風味。目前對條斑紫菜的營養成分等研究較多,而針對不同采收期的壇紫菜相關研究還較少。

本文以壇紫菜為研究對象,分析不同采收期壇紫菜的感官品質、蛋白質含量和氨基酸含量,并對其進行營養評價,同時對不同采收期紫菜的游離氨基酸等滋味物質進行分析,研究結果可以為紫菜的品質評定提供參考,同時為壇紫菜資源深度開發利用,尤其是分級加工提供依據。

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、硼酸、乙醇、氫氧化鈉等 均為國產分析純,購于國藥集團化學試劑有限公司。

L-8800型全自動氨基酸分析儀 日本日立公司;Agilent 1260高效液相色譜分析儀 美國 Agilent公司;DHG-9030A恒溫鼓風干燥箱、DK-8D電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;高速萬能粉碎機 上海頂帥電器有限公司; 上海精宏實驗設備有限公司;RV-10型旋轉蒸發儀 德國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型多功能酶標儀 美國Molecular Divices公司;TA.XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司;CR-400色差儀 日本柯尼卡美能達公司。

1.2 實驗方法

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泥沙,新鮮壇紫菜用于測定色差和質構。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50目過篩備用,用于測定蛋白質含量、氨基酸含量和游離氨基酸含量。

1.2.2 色差測定 采用全自動測色色差計進行新鮮壇紫菜色澤的測定。以標準陶瓷白板為標準樣,應用國際照明協會(CIE)L*、a*、b*均勻色空間表色系統。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*表示黃藍之間的色澤,100表示黃色,-80表示藍色。

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

1.2.4 游離氨基酸組成測定 游離氨基酸是影響水產品風味的重要成分之一[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微孔膜過濾。將獲得的濾液進行柱前衍生化,并通過高效液相色譜測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);流動相A:40 mmol/L NaH2PO4(pH7.8),流動相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)計算 呈味物質的TAV按如下公式進行計算[16]:

TAV=樣品中某呈味物質的含量/該物質的味道閾值

1.2.6 蛋白質含量測定 根據GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》的凱氏定氮法[17]測定壇紫菜中粗蛋白質含量。

1.2.7 氨基酸組成測定 參照GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》進行測定[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,通過比較所測蛋白與標準氨基酸譜的峰譜來鑒定和定量氨基酸;樣品經5 mol/L NaOH堿水解后,采用可見分光光度法[19]測定色氨酸含量。

1.2.8 氨基酸營養評價 根據 FAO/WHO建議的氨基酸評分標準模式進行評價[20],壇紫菜的氨基酸評分(AAS)按如下公式進行計算:

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

1.3 數據處理

采用SPSS 17. 0軟件對數據進行處理和分析,采用Origin 9.0軟件進行繪圖。以上處理均做3次平行實驗,數據結果為3次試驗數據的平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 色差分析

色澤是評價產品外觀色澤的主要因素,作為壇紫菜重要的品質指標之一,影響它的商業價值[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,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。相關研究表明不同成熟期或不同生長環境的壇紫菜因其在葉綠素、藻藍蛋白和藻紅蛋白等色素組成和含量上存在顯著差異,產生色澤上的差異性,進而影響壇紫菜的品質,一般說來顏色越黑說明壇紫菜等級質量越高[22-24]。

圖1 不同采收期對壇紫菜色澤的影響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的復合反映。隨著收割期次的增加,L*值和b*值呈明顯上升趨勢,壇紫菜色度稍微偏黃,這與紫菜自身的色素合成系統的機能降低相關?？偟膩碚f,隨生長期的增長,壇紫菜色澤發生顯著性變化,頭水壇紫菜品質最好,二水和三水壇紫菜品質次之。

2.2 質構分析

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,這可能是因為在生長初期,壇紫菜的組織結構更為致密,之后逐漸出現多孔和松散的結構。壇紫菜的硬度隨收割期增加呈顯著增加趨勢(P<0.05),這可能是由于生長過程中植物細胞壁的變化,隨生長時間的延長,壇紫菜的細胞壁加厚,說明頭水壇紫菜的質地更細嫩。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,三水壇紫菜相對蓬松。因此,通過質構可以達到壇紫菜產品的分級。相比較而言,頭水壇紫菜的質地最優。

表1 不同采收期對壇紫菜質構參數的影響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)。但不同采收期對游離氨基酸種類沒有影響。同時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,說明壇紫菜總體具有甘鮮的良好口感。

表2 不同采收期對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,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品滋味的主要成分之一,是蛋白質合成的前體物質和香氣形成的基礎[15]。壇紫菜中游離氨基酸含量越高,說明呈味氨基酸越多,味道就越濃厚。其中,天冬氨酸和谷氨酸在海藻風味中起著至關重要的作用,是造成海藻或海產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。同時有研究認為不同品種間紫菜的游離氨基酸含量有差異,我國壇紫菜游離氨基酸質量分數在10～20 mg/g左右,條斑紫菜的游離氨基酸質量分數在20～30 mg/g左右,不同海域對紫菜的游離氨基酸質量分數也有影響,其中日本條斑紫菜游離氨基酸質量分數在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,說明頭水壇紫菜具有更高的鮮味。當化合物的TAV<1時,說明該物質對整體滋味貢獻不明顯;當TAV>1時,該呈味物質對整體滋味有重要貢獻,且TAV值越高,貢獻度越大。本研究中,壇紫菜采收期前期呈鮮味和鮮甜味物質的TAV值均高于采收期后期的TAV值,表明頭水壇紫菜口感質量相對更好,鮮味更濃,后期采收的壇紫菜味道相對清淡,此結果與曹榮等[9]研究結果一致。

2.4 蛋白質含量分析

由表3可知,壇紫菜中蛋白質含量豐富。隨著收割期的增加,壇紫菜中蛋白質含量逐漸降低,頭水壇紫菜的蛋白質含量在39.38%,顯著高于二水和三水壇紫菜的蛋白質含量。應苗苗等[28]研究浙江省洞頭縣不同采收期壇紫菜的營養成分時發現隨著收割期的增加,紫菜中蛋白質含量有小幅降低。姚興存等[29]對一個養殖周期內的連云港產地條斑紫菜的營養成分進行了跟蹤分析測定,結果表明其營養成分豐富,紫菜生長的前期蛋白質含量高,隨生長時間的延長逐漸降低,可能是因為處在生長初期的紫菜細胞不斷地進行分裂,以蛋白質為中心的代謝旺盛。通過比較,壇紫菜和條斑紫菜的蛋白質含量沒有明顯差異。本試驗中壇紫菜的蛋白質含量也隨采收期的增加而降低,因此,在壇紫菜生產中,應注意適時采收,從而獲取較高的營養成分。

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

2.5 氨基酸分析及營養評價

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。不同采收期對壇紫菜的氨基酸含量產生不同程度的影響,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發現隨著收割期的增加,其氨基酸總量、必需氨基酸含量也呈顯著降低趨勢,這與本試驗的結果一致,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發現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,說明紫菜的營養價值相對較高,其中紫菜的氨基酸含量與本試驗結果相近。

表4 不同采收期對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FAO/WHO的理想模型,質量較好的蛋白質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%,表明均屬于質量較好的蛋白質。氨基酸評分(AAS)可用于初步評估蛋白質營養價值,評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,對食品的營養價值進行評價[32]。根據FAO/WHO建議的氨基酸評分標準模式,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,第二個限制性氨基酸是異亮氨酸。研究報道[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,與本研究結果一致。

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

3 結論

研究結果表明,不同收割期壇紫菜的感官品質、蛋白質和滋味物質都有顯著差異性。頭水壇紫菜色澤偏黑紫色,質量更高,二水和三水壇紫菜色澤相對偏黃。質構方面,頭水紫菜的質地更為細嫩,三水壇紫菜相對蓬松。壇紫菜蛋白質含量豐富,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養價值,收割前期的壇紫菜品質相對更好,鮮味度更高,適宜開發作為食品。