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摘要：【目的】通過(guò)研究南極磷蝦粉過(guò)篩、脫脂和脫氟預(yù)處理前后的氨基酸組成與營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(zhì)基料品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供理論基礎(chǔ)。【方法】對(duì)預(yù)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(jìn)行測(cè)定,同時(shí)比較其氨基酸含量與組成和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。【結(jié)果】經(jīng)預(yù)處理后南極磷蝦粉的蛋白源成分得到有效富集，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)從61.38%提升至73.80%，蛋白質(zhì)總質(zhì)量的損失率為9.27%，脫氟率為82.03%。制得的低氟蛋白質(zhì)基料氨基酸含量符合FAO/WHO認(rèn)可的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)源，達(dá)到了特級(jí)魚(yú)粉中氨基酸的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且氨基酸組成的變化不明顯。【結(jié)論】經(jīng)過(guò)篩、脫脂和脫氟制備低氟南極磷蝦粉蛋白質(zhì)基料不影響其氨基酸組成模式，且蛋白質(zhì)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(guān)鍵詞：南極磷蝦粉；預(yù)處理；氨基酸組成；營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(duì)于冷凍蝦磚，南極磷蝦粉具有儲(chǔ)存方便、流通成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前，南極磷蝦粉多作為飼料蛋白源直接參與水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的加工[2-3]，附加值較低，缺乏在食品加工業(yè)中的應(yīng)用。南極磷蝦粉富含蛋白質(zhì)、油脂、甲殼素和礦質(zhì)元素等有效成分，其中蛋白質(zhì)占比最高，蛋白質(zhì)中必需氨基酸組成齊全、含量均衡，具有開(kāi)發(fā)高價(jià)值食源蛋白制品的潛力，亦是其主要的加工利用點(diǎn)[4-5]。新鮮南極磷蝦蛋白質(zhì)提取工藝已比較成熟，相比之下，南極磷蝦粉蛋白質(zhì)經(jīng)歷了蒸煮、脫水和蒸汽烘干等船載加工過(guò)程，蛋白質(zhì)特性發(fā)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(shù)路線(xiàn)對(duì)南極磷蝦粉的參考價(jià)值有限，有待進(jìn)一步研究。市售南極磷蝦粉存在脫脂粉和不脫脂粉兩類(lèi)產(chǎn)品。而南極磷蝦粉脂質(zhì)組成復(fù)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(wú)法將其完全提取[9]。因此，從食品加工中原料的全價(jià)值利用角度考慮，南極磷蝦粉中脂質(zhì)的提取方法有待進(jìn)一步優(yōu)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(fù)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(shí)降低氟的殘留水平是實(shí)現(xiàn)南極磷蝦粉蛋白質(zhì)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(guò)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(duì)南極磷蝦粉的長(zhǎng)期儲(chǔ)存會(huì)產(chǎn)生不利影響，且會(huì)影響后期膜分離步驟等蛋白源成分富集的過(guò)程，因此有必要對(duì)原料行脫脂處理。為解決上述問(wèn)題，本課題組在前期工作中系統(tǒng)分析了南極磷蝦粉的營(yíng)養(yǎng)成分，確定了將南極磷蝦粉以550μm孔徑過(guò)篩和正己烷-乙醇（體積比9:1）脫脂兩步預(yù)處理步驟[11]，但氟的含量?jī)H減少約10%。為制備用于食品加工的低氟南極磷蝦粉蛋白質(zhì)基料，本研究從食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度考察過(guò)篩、脫脂和脫氟3步預(yù)處理對(duì)南極磷蝦粉氨基酸組成的影響，并對(duì)氨基酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1材料與方法

1.1材料與試劑南極磷蝦粉，由中國(guó)水產(chǎn)有限公司提供，經(jīng)冷鏈運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室在4℃冰箱儲(chǔ)存，測(cè)得水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.79%、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.38%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.49%、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.92%、氯化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.21%。所用試劑均為分析純，購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠。

1.2儀器與設(shè)備T25數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)，德國(guó)IKA公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；AllegraX-30R離心機(jī)，貝克曼庫(kù)爾特有限公司；L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀，株式會(huì)社日立制作所；EYELAWFO-700送風(fēng)干燥箱，東京理化器械株式會(huì)社；VADODEST450全自動(dòng)凱氏定氮儀，德國(guó)格哈特分析儀器有限公司；其余為實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)玻璃與金屬儀器。

1.3方法1.3.1蛋白質(zhì)基料的制備稱(chēng)取1000.00g南極磷蝦粉，過(guò)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(zhì)[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(diào)節(jié)均質(zhì)液pH為4.5，超聲振蕩30min并維持pH恒定。待反應(yīng)結(jié)束后在4℃、4000g條件下離心10min，取沉淀部分重復(fù)上述步驟。最后將所得沉淀調(diào)節(jié)其pH至中性，凍干后密封儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?.3.2基本成分的測(cè)定分別測(cè)定南極磷蝦原粉、過(guò)篩粉、脫脂粉、脫氟粉的水分、蛋白質(zhì)、灰分、粗脂肪、氯化物和氟含量。水分測(cè)定參照GB5009.3-2016，蛋白質(zhì)測(cè)定參照GB5009.5-2016，灰分測(cè)定參照GB5009.4-2016，粗脂肪的測(cè)定參照GB5009.6-2016，氯化物的測(cè)定參照GB5009.44-2016，氟含量的測(cè)定參考GB/T5009.18-2003中規(guī)定的氟離子選擇電極法測(cè)定食品中的氟。所有實(shí)驗(yàn)組平行測(cè)定3次，計(jì)算不同預(yù)處理（過(guò)篩、脫脂、脫氟）后南極磷蝦粉的質(zhì)量損失率與蛋白質(zhì)損失率：G'=（a/b）×100%；P'=（c/d）×100%；S'=（e/f）×100%；式中：G'，質(zhì)量損失率，%；a，預(yù)處理后質(zhì)量，g；b，預(yù)處理前質(zhì)量，g；P'，蛋白質(zhì)損失率，%；c，預(yù)處理后蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；d，預(yù)處理前總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；S'，脫氟率，%；e，脫氟前氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg；f，脫氟后氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg。1.3.3氨基酸組成的測(cè)定分別測(cè)定南極磷蝦原粉、孔徑550nm過(guò)篩粉和脫脂粉的氨基酸組成，測(cè)定方法參照GB5009.124-2016食品中氨基酸的測(cè)定，其中色氨酸含量采用堿水解處理方法。1.3.4營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)方法參考FAO/WHO1973年建議的氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式，并與雞蛋蛋白質(zhì)作為理想蛋白質(zhì)的氨基酸模式進(jìn)行比較，分別計(jì)算南極磷蝦原粉、孔徑550nm過(guò)篩粉、脫脂粉、脫氟粉的氨基酸評(píng)分（Aminoacidscore，AAS)、化學(xué)評(píng)分（Chemicalscore,CS）和必需氨基酸指數(shù)（Essentialaminoacidindex,EAAI），具體計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[13-15]。1.3.5數(shù)據(jù)處理與分析所有實(shí)驗(yàn)均平行測(cè)定3次，數(shù)據(jù)采用Origin2017和SPSS進(jìn)行進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1預(yù)處理對(duì)南極磷蝦粉基本成分的影響圖1和圖2顯示了過(guò)篩、脫脂、脫氟預(yù)處理對(duì)南極磷蝦基本成分含量、總質(zhì)量、蛋白質(zhì)質(zhì)量和氟含量的影響。過(guò)篩處理對(duì)基本成分含量與組成無(wú)明顯影響，但粉基總質(zhì)量和蛋白質(zhì)質(zhì)量有所減少。經(jīng)過(guò)篩后，南極磷蝦粉的質(zhì)量損失率為8.40%，蛋白質(zhì)損失率為6.29%，由此計(jì)算篩上物中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.43%，這與已報(bào)道的南極磷蝦殼中蛋白質(zhì)含量相近[16]，且明顯高于凡納濱對(duì)蝦、克氏原螯蝦等常見(jiàn)養(yǎng)殖蝦蝦殼部分的蛋白質(zhì)含量[17-18]，由此推測(cè)南極磷蝦殼可能具有結(jié)合蛋白質(zhì)的特性。經(jīng)脫脂處理后，南極磷蝦粉質(zhì)量進(jìn)一步損失約15.83%，其脫脂率超過(guò)了90%，而蛋白質(zhì)質(zhì)量?jī)H損失約1.39%。說(shuō)明該脫脂方法在有效除去南極磷蝦粉油脂的同時(shí)對(duì)其蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯影響。進(jìn)一步的脫氟處理表明，經(jīng)脫氟處理后，南極磷蝦粉中的氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低約82.03%。經(jīng)預(yù)處理后，南極磷蝦粉的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)從61.38%提升至71.14%，蛋白質(zhì)質(zhì)量損失率約為9.27%，脫氟率為82.03%，氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（228.07±13.27）mg/kg。

2.2預(yù)處理對(duì)南極磷蝦粉氨基酸含量與組成的影響由表1知，預(yù)處理（過(guò)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(rèn)可的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)源。目前，我國(guó)尚無(wú)有關(guān)蝦粉氨基酸評(píng)級(jí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但本研究經(jīng)預(yù)處理南極磷蝦粉制得的蛋白質(zhì)加工基料已達(dá)到特級(jí)魚(yú)粉中氨基酸的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（Mel≥15.00mg/g,Lys≥35.00mg/g），具有良好的開(kāi)發(fā)價(jià)值。此外，預(yù)處理對(duì)南極磷蝦粉氨基酸組成無(wú)明顯影響，圖3進(jìn)一步對(duì)比了預(yù)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(lèi)主要的功能氨基酸組成，預(yù)處理步驟不改變其氨基酸組成模式，表明該預(yù)處理方案可行。預(yù)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(shí)，支鏈氨基酸對(duì)氨基酸供能總量的貢獻(xiàn)值超過(guò)了60%，骨骼肌在休息狀態(tài)時(shí)，支鏈氨基酸的能量貢獻(xiàn)值亦接近14%[19]。此外，芳香族氨基酸參與構(gòu)成了生物體腎上腺素、去甲狀腺素的前體物質(zhì)。同時(shí)，支鏈氨基酸/芳香族氨基酸的比值達(dá)2.24，接近正常人和哺乳動(dòng)物的比例。因此，攝入南極磷蝦粉有助于維持機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)與代謝平衡。同時(shí)，南極磷蝦粉中精氨酸和賴(lài)氨酸含量較高，對(duì)于以谷物食品為主的我國(guó)居民而言，可有效彌補(bǔ)賴(lài)氨酸的攝入不足。賴(lài)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(zhǎng)發(fā)育和傷口的愈合[21]。總體而言，南極磷蝦粉經(jīng)預(yù)處理制得的蛋白質(zhì)加工基料的氨基酸組成合理，是開(kāi)發(fā)高價(jià)值保健品的潛在原料。

2.3預(yù)處理對(duì)南極磷蝦粉氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(shù)后，以雞蛋蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)分值為基準(zhǔn)，參照FAO/WHO建議的氨基酸評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)模式對(duì)南極磷蝦粉預(yù)處理過(guò)程中氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的變化進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]，分別計(jì)算其AAS、CS及EAAI，結(jié)果見(jiàn)表2。AAS和CS是以不同思路分析樣品蛋白質(zhì)組成和利用率的關(guān)系，EAAI則表示的是被測(cè)樣品必需氨基酸含量與標(biāo)準(zhǔn)雞蛋蛋白質(zhì)的擬合程度[22]。由表2和圖4可知，預(yù)處理后南極磷蝦粉各氨基酸評(píng)價(jià)指標(biāo)均有明顯提高。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)預(yù)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(zhì)加工基料的品質(zhì)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(jié)果有所不同，其中AAS顯示為T(mén)hr，CS顯示為Met+Cys。基料的EAAI為65.81，相比預(yù)處理前評(píng)分提高約37.97%，蛋白質(zhì)品質(zhì)明顯改善。

3結(jié)論

過(guò)篩、脫脂和脫氟預(yù)處理步驟提高了原料粉氨基酸的AAS、CS及EAAI評(píng)分，使其超過(guò)了特級(jí)魚(yú)粉的氨基酸評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)氨基酸組成無(wú)明顯影響。同時(shí)，氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低約82.03%。該預(yù)處理過(guò)程中南極磷蝦粉的蛋白質(zhì)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(jìn)一步加工。系統(tǒng)分析預(yù)處理粉的氨基酸組成發(fā)現(xiàn)，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(rèn)可的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)源，其氨基酸組成特性可作為運(yùn)動(dòng)員、母嬰及免疫力低下人群的保健食品原料，具有開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)小分子活性肽的潛力。該蛋白質(zhì)基料的進(jìn)一步酶解與膜分離工藝有待進(jìn)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(shū)成 吉宏武 單位：廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院