南極磷蝦粉的氨基酸組成比較分析范文

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摘要：【目的】通過研究南極磷蝦粉過篩、脫脂和脫氟預處理前后的氨基酸組成與營養價值變化，為建立基于制備小分子活性肽的南極磷蝦粉蛋白質基料品質標準提供理論基礎。【方法】對預處理前后南極磷蝦粉的5種基本成分和18種水解氨基酸進行測定,同時比較其氨基酸含量與組成和營養價值。【結果】經預處理后南極磷蝦粉的蛋白源成分得到有效富集，蛋白質質量分數從61.38%提升至73.80%，蛋白質總質量的損失率為9.27%，脫氟率為82.03%。制得的低氟蛋白質基料氨基酸含量符合FAO/WHO認可的優質蛋白質源，達到了特級魚粉中氨基酸的評級標準，且氨基酸組成的變化不明顯。【結論】經過篩、脫脂和脫氟制備低氟南極磷蝦粉蛋白質基料不影響其氨基酸組成模式，且蛋白質損失率＜10%，可作為提取南極磷蝦粉小分子活性肽的前處理方法。

關鍵詞：南極磷蝦粉；預處理；氨基酸組成；營養價值

南極磷蝦粉是目前市面上南極磷蝦原料的主要流通方式之一[1]，相對于冷凍蝦磚，南極磷蝦粉具有儲存方便、流通成本低等優點。目前，南極磷蝦粉多作為飼料蛋白源直接參與水產養殖飼料的加工[2-3]，附加值較低，缺乏在食品加工業中的應用。南極磷蝦粉富含蛋白質、油脂、甲殼素和礦質元素等有效成分，其中蛋白質占比最高，蛋白質中必需氨基酸組成齊全、含量均衡，具有開發高價值食源蛋白制品的潛力，亦是其主要的加工利用點[4-5]。新鮮南極磷蝦蛋白質提取工藝已比較成熟，相比之下，南極磷蝦粉蛋白質經歷了蒸煮、脫水和蒸汽烘干等船載加工過程，蛋白質特性發生了改變，蝦殼中氟的遷移作用使得蝦肉中氟的含量升高[6-8]。故新鮮南極磷蝦制備蛋白制品的技術路線對南極磷蝦粉的參考價值有限，有待進一步研究。市售南極磷蝦粉存在脫脂粉和不脫脂粉兩類產品。而南極磷蝦粉脂質組成復雜，包括游離脂肪酸、磷脂、甘油三酯、甾醇、蝦青素、維生素等，因其極性的差異單一的溶劑無法將其完全提取[9]。因此，從食品加工中原料的全價值利用角度考慮，南極磷蝦粉中脂質的提取方法有待進一步優化。而制約南極磷蝦粉可食化利用的原因有二：一是南極磷蝦粉成分復雜，不易分離；二是南極磷蝦粉中氟含量水平異常高，具有食品安全隱患。因此，富集蛋白源成分同時降低氟的殘留水平是實現南極磷蝦粉蛋白質可食化利用的前提。南極磷蝦的蝦殼及其臟器是氟的主要富集源[6]，適宜粒徑的過篩處理可初步分離南極磷蝦粉的該部分。南極磷蝦油含有豐富的不飽和脂肪酸[10]，但其在南極磷蝦粉中易氧化，對南極磷蝦粉的長期儲存會產生不利影響，且會影響后期膜分離步驟等蛋白源成分富集的過程，因此有必要對原料行脫脂處理。為解決上述問題，本課題組在前期工作中系統分析了南極磷蝦粉的營養成分，確定了將南極磷蝦粉以550μm孔徑過篩和正己烷-乙醇（體積比9:1）脫脂兩步預處理步驟[11]，但氟的含量僅減少約10%。為制備用于食品加工的低氟南極磷蝦粉蛋白質基料，本研究從食品營養學的角度考察過篩、脫脂和脫氟3步預處理對南極磷蝦粉氨基酸組成的影響，并對氨基酸的營養價值進行評價。

1材料與方法

1.1材料與試劑南極磷蝦粉，由中國水產有限公司提供，經冷鏈運輸至實驗室在4℃冰箱儲存，測得水分質量分數為7.79%、蛋白質質量分數為61.38%、脂肪質量分數為14.49%、灰分質量分數為14.92%、氯化物質量分數為2.21%。所用試劑均為分析純，購自廣州化學試劑廠。

1.2儀器與設備T25數顯高速分散均質機，德國IKA公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；AllegraX-30R離心機，貝克曼庫爾特有限公司；L-8900全自動氨基酸分析儀，株式會社日立制作所；EYELAWFO-700送風干燥箱，東京理化器械株式會社；VADODEST450全自動凱氏定氮儀，德國格哈特分析儀器有限公司；其余為實驗室常見玻璃與金屬儀器。

1.3方法1.3.1蛋白質基料的制備稱取1000.00g南極磷蝦粉，過孔徑550μm篩處理，加入料液比1∶10（g/mL）的正己烷-乙醇（體積比9∶1）在室溫下超聲波脫脂2h，收集脫脂粉后在60℃下烘干，加入料液比1∶3（g/mL）的超純水，充分均質[11]。脫氟處理參考胡玲萍等[12]的方法，略作修改：用10mol/L和2mol/L的磷酸溶液調節均質液pH為4.5，超聲振蕩30min并維持pH恒定。待反應結束后在4℃、4000g條件下離心10min，取沉淀部分重復上述步驟。最后將所得沉淀調節其pH至中性，凍干后密封儲存備用。1.3.2基本成分的測定分別測定南極磷蝦原粉、過篩粉、脫脂粉、脫氟粉的水分、蛋白質、灰分、粗脂肪、氯化物和氟含量。水分測定參照GB5009.3-2016，蛋白質測定參照GB5009.5-2016，灰分測定參照GB5009.4-2016，粗脂肪的測定參照GB5009.6-2016，氯化物的測定參照GB5009.44-2016，氟含量的測定參考GB/T5009.18-2003中規定的氟離子選擇電極法測定食品中的氟。所有實驗組平行測定3次，計算不同預處理（過篩、脫脂、脫氟）后南極磷蝦粉的質量損失率與蛋白質損失率：G'=（a/b）×100%；P'=（c/d）×100%；S'=（e/f）×100%；式中：G'，質量損失率，%；a，預處理后質量，g；b，預處理前質量，g；P'，蛋白質損失率，%；c，預處理后蛋白質質量分數，%；d，預處理前總蛋白質量分數，%；S'，脫氟率，%；e，脫氟前氟質量分數，mg/kg；f，脫氟后氟質量分數，mg/kg。1.3.3氨基酸組成的測定分別測定南極磷蝦原粉、孔徑550nm過篩粉和脫脂粉的氨基酸組成，測定方法參照GB5009.124-2016食品中氨基酸的測定，其中色氨酸含量采用堿水解處理方法。1.3.4營養價值評價方法參考FAO/WHO1973年建議的氨基酸評分標準模式，并與雞蛋蛋白質作為理想蛋白質的氨基酸模式進行比較，分別計算南極磷蝦原粉、孔徑550nm過篩粉、脫脂粉、脫氟粉的氨基酸評分（Aminoacidscore，AAS)、化學評分（Chemicalscore,CS）和必需氨基酸指數（Essentialaminoacidindex,EAAI），具體計算方法見文獻[13-15]。1.3.5數據處理與分析所有實驗均平行測定3次，數據采用Origin2017和SPSS進行進一步統計分析。

2結果與分析

2.1預處理對南極磷蝦粉基本成分的影響圖1和圖2顯示了過篩、脫脂、脫氟預處理對南極磷蝦基本成分含量、總質量、蛋白質質量和氟含量的影響。過篩處理對基本成分含量與組成無明顯影響，但粉基總質量和蛋白質質量有所減少。經過篩后，南極磷蝦粉的質量損失率為8.40%，蛋白質損失率為6.29%，由此計算篩上物中蛋白質質量分數為46.43%，這與已報道的南極磷蝦殼中蛋白質含量相近[16]，且明顯高于凡納濱對蝦、克氏原螯蝦等常見養殖蝦蝦殼部分的蛋白質含量[17-18]，由此推測南極磷蝦殼可能具有結合蛋白質的特性。經脫脂處理后，南極磷蝦粉質量進一步損失約15.83%，其脫脂率超過了90%，而蛋白質質量僅損失約1.39%。說明該脫脂方法在有效除去南極磷蝦粉油脂的同時對其蛋白質含量無明顯影響。進一步的脫氟處理表明，經脫氟處理后，南極磷蝦粉中的氟質量分數降低約82.03%。經預處理后，南極磷蝦粉的蛋白質質量分數從61.38%提升至71.14%，蛋白質質量損失率約為9.27%，脫氟率為82.03%，氟質量分數為（228.07±13.27）mg/kg。

2.2預處理對南極磷蝦粉氨基酸含量與組成的影響由表1知，預處理（過篩、脫脂、脫氟）前后每100g南極磷蝦粉的氨基酸總量由471.80mg/g增加至577.15mg/g，提升約22.33%，制得的脫脂粉中必需氨基酸占氨基酸總量的39.26%，高于FAO/WHO的推薦值35.38%，符合FAO/WHO認可的優質蛋白質源。目前，我國尚無有關蝦粉氨基酸評級的行業標準，但本研究經預處理南極磷蝦粉制得的蛋白質加工基料已達到特級魚粉中氨基酸的評級標準（Mel≥15.00mg/g,Lys≥35.00mg/g），具有良好的開發價值。此外，預處理對南極磷蝦粉氨基酸組成無明顯影響，圖3進一步對比了預處理前后南極磷蝦粉必需氨基酸、限制氨基酸、支鏈氨基酸和芳香族氨基酸四類主要的功能氨基酸組成，預處理步驟不改變其氨基酸組成模式，表明該預處理方案可行。預處理后南極磷蝦粉中支鏈氨基酸所占比例為18.17%，芳香族氨基酸所占比例為8.10%。其中，支鏈氨基酸是人體骨骼肌的重要組成部分，也是其重要的能源，骨骼肌氧化供能時，支鏈氨基酸對氨基酸供能總量的貢獻值超過了60%，骨骼肌在休息狀態時，支鏈氨基酸的能量貢獻值亦接近14%[19]。此外，芳香族氨基酸參與構成了生物體腎上腺素、去甲狀腺素的前體物質。同時，支鏈氨基酸/芳香族氨基酸的比值達2.24，接近正常人和哺乳動物的比例。因此，攝入南極磷蝦粉有助于維持機體的營養與代謝平衡。同時，南極磷蝦粉中精氨酸和賴氨酸含量較高，對于以谷物食品為主的我國居民而言，可有效彌補賴氨酸的攝入不足。賴氨酸亦是人乳中的第一限制性氨基酸[20]。精氨酸并非人體必需氨基酸，但有研究表明其有助于兒童的生長發育和傷口的愈合[21]。總體而言，南極磷蝦粉經預處理制得的蛋白質加工基料的氨基酸組成合理，是開發高價值保健品的潛在原料。

2.3預處理對南極磷蝦粉氨基酸營養價值的影響將表1中的氨基酸組成換算成每克氮中氨基酸毫克數后，以雞蛋蛋白質的標準分值為基準，參照FAO/WHO建議的氨基酸評分標準模式對南極磷蝦粉預處理過程中氨基酸營養價值的變化進行評價[5]，分別計算其AAS、CS及EAAI，結果見表2。AAS和CS是以不同思路分析樣品蛋白質組成和利用率的關系，EAAI則表示的是被測樣品必需氨基酸含量與標準雞蛋蛋白質的擬合程度[22]。由表2和圖4可知，預處理后南極磷蝦粉各氨基酸評價指標均有明顯提高。對比發現，經預處理后南極磷蝦粉的AAS接近或大于1.00，CS≥0.5，表明其氨基酸的均衡性及豐度得到有效提高，符合蛋白質加工基料的品質要求。AAS和CS分析顯示，該基料中第一限制性氨基酸均為Val。而第二限制性氨基酸的分析結果有所不同，其中AAS顯示為Thr，CS顯示為Met+Cys。基料的EAAI為65.81，相比預處理前評分提高約37.97%，蛋白質品質明顯改善。

3結論

過篩、脫脂和脫氟預處理步驟提高了原料粉氨基酸的AAS、CS及EAAI評分，使其超過了特級魚粉的氨基酸評級標準，且對氨基酸組成無明顯影響。同時，氟質量分數降低約82.03%。該預處理過程中南極磷蝦粉的蛋白質損失率僅為9.27%，表明其有助于南極磷蝦粉蛋白源成分的富集與進一步加工。系統分析預處理粉的氨基酸組成發現，南極磷蝦粉中必需氨基酸、限制氨基酸、支鏈氨基酸和芳香族氨基酸含量突出，符合FAO/WHO認可的優質蛋白質源，其氨基酸組成特性可作為運動員、母嬰及免疫力低下人群的保健食品原料，具有開發優質小分子活性肽的潛力。該蛋白質基料的進一步酶解與膜分離工藝有待進一步研究。

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作者：全沁果 段偉文 曾雪鴿 陳銘 張澤偉 郝記明 劉書成 吉宏武 單位：廣東海洋大學食品科技學院