海參及其加工廢液基本化學成分分析及蛋白質營養評價

王壽權，員冬玲，尹鳳交，柴本銀

（1.山東天力能源股份有限公司，山東 濟南 250100；2.齊魯工業大學（山東省科學院），山東省科學院能源研究所，山東 濟南 250103）

海參體內含有多種具有營養價值和藥用價值的有效成分，具有補腎、益精髓，消痰、生脈血，治潰瘍等功效[1-2]。鮮海參體內具有自溶酶，為利于保存，在加工過程中，首先要用沸水煮制進行滅酶處理[3]。然而海參在煮制過程中，有許多營養成分和功效成分會流失，加工廢液一直是被作為廢液排放，既造成資源浪費，又帶來嚴重的環境污染。本文研究了海參廢液中所含營養成分，并與海參的營養進行比較，對其中所含的蛋白質進行了營養評價，為海參廢液的資源化利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鮮活海參：好當家集團有限公司。本文研究的海參是指海參經處理后可食用體壁部分，其加工廢棄液是指體壁在蒸煮滅酶過程中產生的燙漂液。將體壁和燙漂液干燥成固體，以固體作為分析對象，廢液中固體含量為1.11%。

復合蛋白酶（酶活500 U/g）：諾維信；氫氧化鈉、冰醋酸、無水乙醇、正丁醇、苯酚、sevage 試劑、茚三酮溶液等。

1.2 儀器與設備

日立835-50 型氨基酸分析儀：株式會社日立制作所；HP-5890 型氣相色譜儀：中國惠普有限公司；LG-20 冷凍干燥機：沈陽航天新陽速凍設備制造有限公司；RE-52A 旋轉蒸發儀：濟寧天華超聲電子儀器有限公司；ATN-300 凱氏定氮儀：上海精密儀器儀表有限公司；索氏提取器、SX-4-10 馬福爐：上海洪紀儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 常量營養元素測定

水分：GB5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》；灰分：GB5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》；蛋白質：GB5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》；脂肪含量：GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》。

1.3.2 多糖含量測定

參考文獻中海參多糖提取方法[4]，稱取干燥后樣品10 g，加水500 mL，勻漿，加入0.2 g 復合蛋白酶，50 ℃～55 ℃水解 2 h，90 ℃滅酶活。再加入 10 mol/L NaOH 溶液使終濃度為0.5 mol/L，置于4 ℃冰箱堿解12 h，用冰醋酸調至中性，8 000 r/min 離心20 min，取上清液減壓濃縮至原體積的1/4，加入2 倍體積的95%的乙醇。離心后棄上清，沉淀分別用95%乙醇、無水乙醇洗滌，干燥。取干燥的樣品，用熱水溶解，8 000 r/min離心20 min，棄沉淀，取上清液，置透析袋中透析脫鹽，脫鹽后的溶液再轉入梨形分液漏斗用sevage 試劑萃取去除蛋白，去除蛋白的溶液，冷凍干燥后為海參粗多糖，精確稱量。

1.3.3 海參皂苷含量測定

海參皂苷含量測定參考文獻[5]。

1.3.4 氨基酸含量測定

氨基酸含量測定參照GB 5009.124-2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》，利用835-50 型氨基酸分析儀測定。色氨酸含量未進行分析。

1.4 營養評價計算

1.4.1 模糊識別法分析

根據蘭氏距離法[6-8]定義被測蛋白和標準蛋白模式氨基酸的貼近度U，貼近度U 計算公式為：

式中：ai為標準蛋白模式的第i 種必需氨基酸含量，（mg/g 蛋白）；ui為被測食物蛋白質中的第 i 種必需氨基酸含量，（mg/g 蛋白）。其中，標準模式包含糧農組織/世界衛生組織（Food ＆ Agriculture Organization/World Health Organization，FAO/WHO）模式及全雞蛋蛋白模式。

1.4.2 必需氨基酸指數（essential amino acid index，EAAI）

EAAI 計算方法參考文獻[9-10]，式中：A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7為被測樣品蛋白質中測定的 7 種必需氨基酸含量，（mg/g 蛋白）；E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7為全雞蛋蛋白模式中的7 種必需氨基酸含量，（mg/g 蛋白）。

1.4.3 氨基酸評分法（amino acid score，AAS）和化學評分法（chemical score，CS）

參考文獻中 AAS 和 CS 計算公式[8，10-12]，式中：Ax為樣品蛋白質中某種必需氨基酸的含量，（mg/g 蛋白），As 為FAO/WHO 標準蛋白模式中某種必需氨基酸的含量，（mg/g 蛋白），Ex 為全雞蛋蛋白標準模式中某種必需氨基酸的含量，（mg/g 蛋白）。

1.4.4 氨基酸比值系數（ratio coefficient，RC）及比值系數分（score of ratio coefficient，SRC）

參考文獻中 RC 和 SRC 計算公式[6-7，11-12]，式中：AASi表示第i 種必需氨基酸的氨基酸評分表示該樣品中總必需氨基酸的氨基酸評分均值；RCi表示樣品中第i 種必需氨基酸的比值系數表示樣品中各比值系數的均值。為i 種必需氨基酸比值系數的標準差；SRC 為必需氨基酸的比值系數分。

2 結果與討論

2.1 海參及加工廢液基本營養成分分析

對海參及加工廢液的基本成分進行了測定，結果見表1。

表1 海參及加工廢液基本營養成分分析（n=3）Table 1 Nutritional composition of sea cucumber and its waste liquid（n=3）

由表1可以看出，海參廢液中灰分含量較高，含有大量鹽。對蛋白含量分析，海參中蛋白含量較高，達到65%左右，廢液固體中，蛋白含量只有12.6%，這是海參在蒸煮過程中，大量的鹽分進入了廢液，廢液固體中主要成分為鹽，蛋白相對含量降低。而脂肪的含量在廢液固體中較高，達到了3.6%，高于海參，說明海參在加工的過程中，有大量的脂類物質溶解到廢棄液中。海參多糖和海參皂苷是海參中重要活性成分，具有多種藥理活性，包括抗凝血、抗血栓、抗腫瘤、免疫調節等作用[1]，從表1數據可以看出，廢棄液中多糖和總皂苷含量都低于海參的含量，但是含量也都在海參含量的一半以上。從營養數量比較看，海參廢液具有一定的價值。

2.2 海參及其加工廢液氨基酸組成分析

海參及其加工廢液中每克蛋白質的氨基酸組成見表2。

表2 海參與加工廢液氨基酸組分含量Table 2 Amino acid composition of sea cucumber and its waste liquid

續表2 海參與加工廢液氨基酸組分含量Continued table 2 Amino acid composition of sea cucumber and its waste liquid

表2結果顯示，海參體及加工廢液氨基酸種類齊全，至少包含17 種氨基酸。比較海參和廢液每克蛋白中氨基酸的含量，廢液中的氨基酸含量要高于海參中的，這可能是海參在加工蒸煮過程中，從海參體溶解到廢液中的蛋白大部分是可溶性的氨基酸，而留在海參體中的蛋白很多以大分子和復合物的形式存在，不易降解成氨基酸。從人體所必需的氨基酸上看，廢液每克蛋白中EAA 含量也高于海參，分別為389.29 mg/g和181.77 mg/g，必需氨基酸與總氨基酸的比值（EAA/TAA）也高于海參，分別為49.11%和33.92%，廢液和海參的必需氨基酸與非必需氨基酸的比值（EAA/NEAA）分別為96.48%和51.48%，根據FAO/WHO 的理想模式[13]，質量較好的蛋白質其氨基酸組成為EAA/TAA 在40%左右，EAA/NEAA 在60%以上，海參體在這兩項指標上還達不到FAO/WHO 的標準，而廢液中蛋白指標則超過這兩項指標。必需氨基酸指數的分析結果也顯示，廢液的EAAI 遠高于海參，分別為78.60和36.88。鮮味氨基酸（FAA）的比較可知，海參體的鮮味氨基酸與總氨基酸的比值（FAA/TAA）高于廢液，但是每克蛋白中的FAA 含量相差不大，說明海參與廢液中蛋白的鮮度相當，只是由于海參體蛋白中TAA 含量低，從而導致了FAA/TAA 值高于廢液。以上結果分析顯示，海參廢液蛋白質在營養學上利用價值較大。

2.3 海參及其加工廢液氨基酸營養評價

2.3.1 海參與加工廢液氨基酸模糊識別法分析

貼近度U 可以反映評價對象氨基酸與標準模式蛋白氨基酸的接近程度，U 值越接近1，其蛋白質營養價值相對越高。以FAO/WHO 模式及全雞蛋蛋白模式為標準，按照模糊識別法得出海參及其加工廢液氨基酸與兩種標準模式蛋白的貼近度，結果見表3。

表3 海參與加工廢液氨基酸與標準蛋白貼近度比較Table 3 Comparison of amino acids and standard protein proximity of sea cucumber and its waste liquid

不論FAO/WHO 模式還是全雞蛋蛋白模式，海參廢液的蛋白貼近度都要高于海參。從貼近度上分析，海參廢液蛋白FAO/WHO 模式達到0.956 8，非常貼近FAO/WHO 推薦的蛋白模式。與其他優質蛋白相比，海參廢液蛋白的貼近度高于人乳蛋白（FAO/WHO 模式貼近度0.944 5）、羊乳蛋白（FAO/WHO 模式貼近度 0.925 0）[14]和豬瘦肉蛋白（FAO/WHO 模式貼近度 0.919）[15]，屬于非常優質的蛋白質來源。

2.3.2 氨基酸評分（AAS）和化學評分（CS）

氨基酸評分和化學評分是目前廣為應用的一種食物蛋白質營養價值評價方法，它反映了食物蛋白質與人體蛋白質構成模式的接近程度[16]。測定樣品蛋白質中某種必需氨基酸的含量占FAO/WHO 評分模式中該氨基酸含量的百分比，此百分數即為AAS。測定樣品蛋白質中某種必需氨基酸的含量占標準蛋白質雞蛋蛋白氨基酸含量的百分比，此百分數即為CS。AAS值與CS 值越接近100%，說明與FAO/WHO 標準模式氨基酸或標準雞蛋蛋白的組成越接近，營養價值就越高。對海參與加工廢液氨基酸評分和化學評分結果見表4。

表4 海參與加工廢液氨基酸評分和化學評分比較Table 4 Amino acid score and chemical score of sea cucumber and its waste liquid

海參的AAS 值和CS 值都比較低，所有氨基酸的評分都低于100%，海參廢液蛋白的AAS 值除了亮氨酸（低于但接近100%），其余必需氨基酸AAS 值都超過了100%，CS 值除蘇氨酸，其余都低于100%，但與海參的CS 值相比，更接近100%。從總得評分來看，廢液的AAS 值和CS 值都顯著高于海參的值，廢液蛋白的品質更高。

2.3.2 氨基酸比值系數（RC）及比值系數分（SRC）

氨基酸比值系數可以反映食物中氨基酸組成含量與模式氨基酸的偏離程度[6]。當RC＞1 表示該必需氨基酸相對過剩，RC＜1 則相反，說明該必需氨基酸相對不足，RC 值最小者為該蛋白第一限制氨基酸。氨基酸比值系數及比值系數分比較見表5。

表5 氨基酸比值系數及比值系數分比較Table 5 Ratio coefficient and score of ratio coefficient of sea cucumber and its waste liquid

由表5可以看出，海參和廢液的第一限制氨基酸都是亮氨酸，而第二限制氨基酸海參的為賴氨酸，廢液的為蛋氨酸+半胱氨酸，兩者略有區別。氨基酸比值系數分表示食物蛋白質的相對營養價值，SRC 值直接表明了蛋白質營養價值的高低，越接近100，營養價值越高。表5結果顯示，廢液的SRC 值都超過了海參，說明了廢液總必需氨基酸偏離標準氨基酸的程度要低于海參。

3 結論

通過上述研究，在常規營養上，海參在總蛋白、多糖、總皂苷的含量上要高于廢液，而粗脂肪含量廢液則高于海參。對海參和廢液蛋白中氨基酸進行測定并評價，海參廢液每克蛋白中的TAA、EAA、FAA 含量都高于海參，EAA/TAA、EAA/NEAA、EAAI 指標也都優于海參。對海參和廢液必需氨基酸進行貼近度評價、氨基酸評分、化學評分、氨基酸比值系數及比值系數分分析，這些數據都顯示出廢液的蛋白品質要高于海參。與其他優質蛋白相比，廢液中所含蛋白也屬于非常優質的蛋白質。而海參營養主要體現在多糖和皂苷等生物活性物質，其蛋白的品質評價并不高，這與張凡偉等[17]的研究結果相似。

海參廢液蛋白具有較高的品質，但是廢液中含有大量的鹽，同時廢液中蛋白總體含量不高。可以通過對廢液進行脫鹽，蛋白進行提取純化，來提高廢液蛋白的利用價值，這樣不僅可以提高海參產業的附加值，而且還能減少海參加工產業廢水的排放，對整個海參產業的發展具有重要意義。