脆嫩–厚成期海帶物質(zhì)成分變化分析研究

吳海一 , 王翔宇 朱安成

(1.山東省海洋生物研究院, 山東 青島266002; 2.青島市大型海藻工程技術(shù)研究中心, 山東 青島266002;3.山東省海水健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心, 山東 青島266002)

海帶(Saccharina japonica)是中國重要的經(jīng)濟海藻之一, 富含蛋白、脂肪, 以及碘等礦物質(zhì), 是重要的食品[1]和工業(yè)原料[2], 同時也是修復(fù)和改善近海海洋生態(tài)環(huán)境的重要生物資源[3], 具有重要的經(jīng)濟和生態(tài)價值。近年來, 隨著我國海帶養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖面積的增加, 以及海帶高值化產(chǎn)品的廣泛利用, 有關(guān)海帶體內(nèi)物質(zhì)含量的季節(jié)性變化, 生長環(huán)境條件對海帶體內(nèi)物質(zhì)含量的影響等方面研究日益受到學(xué)者關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn), 溫度、光照等生長條件的變化對相同或不同種類海藻體內(nèi)化學(xué)成分含量均有影響[4],海帶體內(nèi)的化學(xué)成分因生長海區(qū)和生長季節(jié)的不同而有明顯差異[5-6]。崔鐵軍等[7]通過對從日本引進的6種海帶體內(nèi)水分、蛋白質(zhì)和粗脂肪等 8種化學(xué)成分含量的分析, 發(fā)現(xiàn)其隨著種類、地區(qū)、測定年份及生長發(fā)育期的不同有較大變化, 并且各種成分最高值分布于不同海帶。王培功等[8]對培育的“遠雜 2號”海帶和普通海帶做了對比分析, 發(fā)現(xiàn)其經(jīng)濟性狀和營養(yǎng)物質(zhì)優(yōu)于對比品系。劉建新等[9]對2個海帶純系和 1個雜交系的含碘量進行了初步分析, 發(fā)現(xiàn)海帶不同品系含碘量差別較大。另外, 研究發(fā)現(xiàn)同一種海帶在不同生長時期和不同分布區(qū), 其藻體內(nèi)的物質(zhì)含量也不同。劉紅英等[10]發(fā)現(xiàn)青島海帶和寧波海帶的一般成分有較大差異。盛曉風[11]研究發(fā)現(xiàn)海帶不同生長時期營養(yǎng)成分和主要元素存在差異。李濤等[12]對良種“黃官1號”海帶的營養(yǎng)成分做了分析, 結(jié)果表明其在不同地區(qū)的成分有所不同。

榮成市海帶資源極為豐富, 是中國海帶養(yǎng)殖主要地區(qū), 養(yǎng)殖總面積達 6667 ha, 產(chǎn)量占山東省的80%, 占全國32%。海帶利用的物質(zhì)一般是其營養(yǎng)成分和碘等礦物質(zhì)元素, 尤其是脆嫩-厚成期海帶利用價值較大, 因此, 分析這個時期海帶體內(nèi)物質(zhì)含量變化對于海帶的綜合利用有較大的參考價值。作者通過對脆嫩-厚成期榮成地區(qū)養(yǎng)殖海帶藻體內(nèi)主要物質(zhì)成分進行分析, 掌握該海帶主要物質(zhì)變化規(guī)律,目的是為進一步對其合理開發(fā)利用, 以期為海帶高值化利用提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗所用海帶均采自山東省榮成市養(yǎng)殖海域,取樣時間為2014年的1月至5月, 每月取樣一次, 每次取6株, 取樣前逐個量取株高, 盡量選株高一致的個體用于實驗。

1.2 樣品處理

樣品測試分析前, 經(jīng)過濾高溫冷卻海水多次清洗去污, 取單個整株海帶葉狀體在 60℃下烘干至恒質(zhì)量, 干燥粉碎后過40目篩用于測試分析。

1.3 實驗方法

粗蛋白的測定運用凱氏定氮法(粗蛋白質(zhì)自動分析儀, Kjeltee2000), 方法參照 GB/T5009.5-2010[13];粗脂肪測定運用酸水解法(全自動脂肪測定儀, SoxtecTM2055), 方法參照 GB/T5009.6-2003[14]; 粗灰分參照 GB/T5009.4-2010[15]; 粗纖維參照 GB/T 5009.10-2003[16]; 碘參照SC/T3010-2001[17]; 磷采用分光光度法(分光光度計, 720E)GB/T5009.87-2003[18]; 鈣采用EDTA 法, 參照 GB/T5009.92-2003[19]; 鐵參照 GB/T5009.90-2003[20]; 鋅采用二硫腙比色法(分光光度計, 720E), 方法參照GB/T5009.14-2003[21]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)均用平均值±標準差表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS13.0軟件, 用單因子方差分析(One-way ANOVA)的 Duncan’s multiple法來比較差異性,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 海帶脆嫩-厚成期長度和溫度變化

由圖1可見, 1~5月份, 隨著海水溫度的升高,海帶長度逐漸增加。1~4月份, 海帶以 1.5、1.4和1.7cm/d的日生長速率增加, 而4~5月份, 其生長速率為0.4cm/d, 明顯低于前4個月的日生長速率。

圖1 海帶長度和海水溫度隨月份變化Fig.1 Changes of length of Saccharina japonica and sea temperature with time

2.2 海帶脆嫩-厚成期成分分析

由表1可見, 海帶體內(nèi)蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)呈下降趨勢, 4月份下降幅度最大, 下降了 19.3%(P<0.05);脂肪質(zhì)量分數(shù)2月份最大, 之后逐漸下降; 粗纖維和粗灰分質(zhì)量分數(shù)變化相反, 其中粗纖維基本保持平穩(wěn)增加, 而粗灰分質(zhì)量分數(shù)逐漸下降; 碘的質(zhì)量分數(shù)極大值出現(xiàn)在3月份, 5月份與4月份相比差異性顯著, 下降了59.8%(P<0.05)。

表1 海帶一般成分質(zhì)量分數(shù)Tab.1 General components of Saccharina japonica %

由表2可見, 海帶體內(nèi)磷和鋅的含量變化規(guī)律一致, 2月份含量最大, 隨后下降, 均在 5月份降到最低, 分別降低了 40.0%和 20.3%(P<0.05); 鈣含量在2月份最低, 為(6.68±0.28)×103mg/kg(P<0.05), 之后逐漸增加; 鐵含量3月份最大, 但沒有明顯的變化規(guī)律, 變化幅度較大。

表2 海帶所含礦物質(zhì)元素的質(zhì)量比Tab.2 Mineral components of Saccharina japonica mg/kg

2.3 海水溫度與物質(zhì)成分的相關(guān)關(guān)系

由圖2和圖3可見, 海水溫度對于物質(zhì)成分變化影響較大, 其中海帶體內(nèi)蛋白質(zhì)、脂肪、粗灰分、磷,以及鋅的含量與海水溫度呈顯著負相關(guān)(P<0.05); 粗纖維與海水溫度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。而碘、鈣和鐵的含量與海水溫度不相關(guān)(P>0.05)。

圖2 海水溫度和一般物質(zhì)成分的關(guān)系Fig.2 The correlation between sea temperature and general components of Saccharina japonica

圖3 海水溫度和礦物質(zhì)成分的關(guān)系Fig.3 The correlation between sea temperature and mineral components of Saccharina japonica

3 討論

榮成地區(qū)養(yǎng)殖海帶脆嫩-厚成期為 1~5月份, 期間海帶長度逐漸增加, 但是從4月下旬開始, 海帶生長較慢, 與前 3個月相比, 其日生長速率降低了73.86%(圖1)。其原因海水溫度是海帶生長的關(guān)鍵生態(tài)因子[22], 海帶進入厚成期生長速度逐漸下降[23], 4月下旬榮成海水溫度升到 10℃以上, 超出了海帶的最適宜生長溫度, 導(dǎo)致海帶生長滯緩, 這與其他學(xué)者研究結(jié)論一致[22-23]。

雖然海帶長度是海帶的主要經(jīng)濟指標, 其隨著溫度變化而變化, 并且海帶的干重和長度有密切的關(guān)聯(lián)[24], 但是在本文研究發(fā)現(xiàn)長度和各物質(zhì)關(guān)聯(lián)性不強, 僅蛋白質(zhì)和長度有相關(guān)性, 海帶進入厚成期生長速度逐漸下降, 其體內(nèi)的蛋白質(zhì)成分減少, 其原因主要是到 4月中旬海帶出現(xiàn)生殖孢子囊, 這標志著其進入了繁殖期, 此時海帶合成蛋白質(zhì)能力下降, 并且蛋白質(zhì)降解加快[25]。同時發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)的蛋白質(zhì)和鋅含量變化一致, 基本上呈下降趨勢, 均在4月份下降最快, 分別下降了 19.3%和 25.6%, 其原因在于鋅是 RNA聚合酶的必需元素, 與蛋白質(zhì)代謝有密切關(guān)系[26], 但是鋅的含量變化和長度變化無顯著相關(guān)性。因此, 長度不能作為海帶高值化利用的檢測依據(jù)。

而溫度對于海帶的物質(zhì)含量影響較大, 共有 6種物質(zhì)隨著溫度呈規(guī)律性變化, 尤其是蛋白質(zhì)、脂肪、磷和鋅等主要物質(zhì)與溫度負相關(guān)(圖2和圖3)。因此, 要根據(jù)溫度結(jié)合各物質(zhì)成分分析來確定榮成海帶高值化利用。

目前, 海帶的主要用途為食用, 榮成厚成期海帶體內(nèi)粗纖維質(zhì)量分數(shù)為4.3%~5.4%, 屬于粗纖維食物[27]。另外, 食品中Ca/P在1∶1~2∶1時, 最有利于Ca的吸收[28], 2月份的榮成厚成期海帶 Ca/P比為 1.9(表2), 符合這個指標。

海帶由于體內(nèi)富含蛋白、脂肪、碘和鋅等物質(zhì),是海洋食品和海洋化工的主要原料, 是一類重要的經(jīng)濟海藻, 在掌握海帶體內(nèi)物質(zhì)成分變化規(guī)律的同時, 如何能最大價值的高值化利用海帶、降低物質(zhì)損耗是今后研究的重點。

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