全 文 ：第 12 卷 第 ` 期
1 9 5 1 年 1 1 月
海 洋 与 湖 沼
O C E A N O L O G I A E T L IM N O L O G I A S I N I C A
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1 9 8 1
不同海区生长的条斑紫菜的
氨基酸含量变化 *
纪明侯 蒲淑珠 牛伫庆
(中国科学院海洋研究所 )
紫菜 ( 尸, P人y r` ) 是人们喜爱的一种富有营养的食品 , 其中蛋白质和氨基酸的含量在
梅藻中是比较高的 , 它们在紫菜的生理代谢过程中起着相当重要的作用 。 如在紫菜中约
占 2务即 的色素蛋白大部分由氨基酸构成 。
近年来 ,在我国北方和南方都进行着紫菜的大规模全人工采苗和养殖山 , 同时对其进
行了广泛的生态学研究 。 从生产实践的经验得知 ,紫菜的质量随养殖地区 、 季节 、 水质肥
痔等因素不同而有明显的差异山 。 在生产中一般是从外观 、 色调 、 光泽 、 气味等几方面来
判断其质量等级 ;而根据紫菜的化学成分来鉴定品质优劣的研究工作 , 在我国除少数对维
生素丙川 和一般主要成分 ` )做过分析外 , 基本上尚未进行 。
为适应我国紫菜养殖事业的发展 ,有必要研究在不同环境条件下生长的紫菜 , 其中所
含化学成分的变化规律 ,从而为我国紫菜的生产及其生理 、 生态 、 营养等方面的研究提供
必要的参考资料。 在青岛的不同海区生长的条斑紫菜 ( oP rP 人y r o y“ 口 , st’ U de a ) , 由于
海水中含氮营养盐含量不同 , 在表观上呈现出明显的差异 。 我们对采 自不同养殖海区的
条斑紫菜中各种游离氨基酸和总氨基酸含量的季节性变化进行了分析研究。
一 、 实验材料与方法
1
. 实验材料
分析用紫菜系 1 9 7 6 年人工筏式养殖的条斑紫菜养殖地区因含氮营养盐含量不同 ,分
为高肥区 (青岛贵州路海面 ) 、 中肥区 (青岛大学路海面 ) 和低肥区 (青岛汇泉湾海面 ) 。 各
海区均从 1 月份开始采样 ,其后每月采一次 ,采至 4 月 ,但中肥区至 4 月时藻体开始腐烂 ,
故只采到 3 月底 。 每次采集的新鲜紫菜都放于烘箱中 50 ℃ 烘干 、 磨碎 、通过 1 0 号筛 ,装
瓶待分析 。
2
. 实验方法4[]
( l) 游离氨基酸 : 称取 1 . 2 克样品 , 移人具磨 口塞的锥形瓶中 , 加人 20 0 毫升 7 5拓
乙醇溶液 ,置于电磁搅拌器上间歇搅拌 (搅拌 13 分钟 , 停 2 分钟 )提取 30 小时 , 然后用 G 3
玻璃漏斗过滤 ,滤液于水浴上蒸发至 25 毫升以下 , 再加蒸馏水冲稀至 25 毫升 。 取 10 毫
升加人 1 滴 6 N H CI ( p H 约达 2 ) 和 0 . 15 克活性碳进行脱色 。 过滤后 , 取 0 . 05 毫升用 日
立 8 3 5一 30 型氨基酸分析仪进行定量分析 。
* 中国科学院海洋研究所调查研究报告第 6 45 号 。 本所海藻生态组提供紫菜样品 ,作者深表感谢。
本刊编辑部收到稿日期 : 19 8 0 年 3 月 12 日 。
1 ) 纪明侯 , 未发表资料。
6期 纪明侯等 :不同海区生长的条斑紫菜的氨基酸含量变化
( 2 )总氨基酸 :称取 0 . 3克紫菜粉末装人直径 1厘米的玻璃试管内 , 加人 1 . 5 毫升
6N H cl
, 封闭管口 , 放烘箱内于 1 05 ℃ 水解 48 小时 。 取出冷却后打开管 口 , 将水解物转
移至蒸发皿中 , 蒸干 ;加人约 5一 6毫升水 ,再蒸干 ;重复三次 , 除去酸气 . 然后加人 0 . 1 克
活性碳脱色 , 过滤 , 水洗 , 冲稀至 25 毫升 。 再经与 ( l) 同样脱色步骤后用氨基酸自动分析
仪进行定量 。
( 3 ) 总氮量 : 用半微量 jK le d ha l 定氮装置测定总氮量 。
二 、 实验结果与讨论
1
. 总氮量
三个海区的条斑紫菜中 , 总氮量的季节性变化如图 1 所示 。 青岛这三个海区海水所
含氮肥中山 N O 3 e N 含量一般较低 , 通常不超过 20 微克 /升 ; 但 N H犷N 含量却有明显差
别 : 高肥区约为 20 0一 3 0 微克 /升 ; 中肥区为 1 0 微
克 /升左右 ;低肥区约为 30 一 50 微克 /升 。 由于各海区
氮肥含量明显不同 , 因而条斑紫菜中总氮量也相应地
有差异 , 即高肥区 > 中肥区 > 低肥区 。 从季节上看 , 不
论哪个海区 , 条斑紫菜总氮量都是从 1 月份向后逐渐
降低 。 其中高肥区 1 月份为 .6 3 多 , 2 月份稍增高至
.6 ” 外 , 至 4 月份下 降 至 .4 73 务 ; 中肥 区 由 1 月的
.5 7 7务降至 3 月底的 4 .9 0多 ;低肥区则由 1 月的 4 . ” 多
降至 4 月的 1. 73 多。 野田切 分析 日本条斑紫菜的含氮
量 , 结果为 l , 2 月份最高 , 达 .7 6多 , 3 月降至 4多左
右。 紊藤等 s[] 的分析结果是 : 日本佐贺县紫菜总氮量
随生长季节而逐渐减低 ;但兵库县则从 12 月至翌年 4
月基本稳定在 4多左右 。
从所采条斑紫菜样品外观看 , 总氮量高的样品 ( 1
月份样品 ) ,在外观上呈黑紫色 , 光泽好 ; 总氮量低者
( 4 月份样品 ) 呈黄色 ,光泽差 。
2
. 游离氨基酸
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1 皿 W 月
图 l 三个海区的条斑紫菜中
总氮量的季节变化
从 7 5多 乙醇提取液中共测出 16 种游离氨基酸 : 丙氨酸 、 谷氨酸 、 天门冬氨酸 、脯氨
酸 、 苏氨酸 、丝氨酸 、 甘氨酸 、撷氨酸 、异亮氨酸 、亮氨酸 、 苯丙氨酸 、 甲硫氨酸 、 赖氨酸 、精氨
酸 、 胧氨酸 、半胧磺酸等 。 此外 , 还测定了牛磺酸的含量 。 由图 2 所示氨基酸层析图谱 (游
离氨基酸和水解总氨基酸的层析图谱相似 ,只是前者的峰数比后者较少 )的峰高与标准氨
基酸比较 ,计算各氨基酸含量 。 结果见图 3 。
图 3 结果表明 , 各海区紫菜中的各种游离氨基酸的含量都表现随生长季节而渐减的
趋向。 其减低程度与总氮量类似 , 即 : 高肥区 > 中肥区 > 低肥区 。 各游离氨基酸的含量
从 1 月向后逐月急速下降。 其中丙氨酸 、谷氨酸和天门冬氨酸的代谢较活跃 , 尤以丙氨酸
最突出 , l 月至 4 月的变化幅度最大 。 如在高肥区 , 1 月份样品 中各种游离氨基酸含量的
总和为 .4 67 多 , 其中丙氨酸竟达 3多 , 为总游离氨基酸的 64 外。 丙氨酸 、 谷氨酸和天门冬
海 洋 与 湖 沼 1 2卷
图 2条斑紫菜所含游离氨基酸的层析图谱 (以 1 97 6年 2月所采样品的酸水解总氨基酸为例 )
Asp (天门冬氨酸 ) : Gl u (谷氨酸) : Thr (苏氨酸) ;sr e(丝氨酸) ;p ro (脯氨酸 ) : Al a(丙
氨酸)l G ;y (甘氨酸 ) ;val (撷氨酸) ; Lu e(亮氨酸 ) : Il e(异亮氨酸)p ;h e(苯丙氨酸 ) ;
Ty r (酩氨酸) : Ly s (赖氨酸 ) ;Cy s (胧氨酸) ; Ar g(精氨酸) : M e:( 甲硫氨酸 ) : His (组氨
酸 ) : ey s O 3 H(半眯磺酸 ) : Tau (牛磺酸 ) 。
氨酸含量分别从 1月的 3. 0 2, 0 . 93 和 0 . 27 多降至 斗月的 0 . 73 , .0 29 和 0 . 05 多。 脯氨酸的
变异稍微特殊 : l 月为 0 . 14 多 , 2 , 3 月份稍下降 , 但到 4 月又上升至 0 . 13 多。 甘氨酸也
t逐月减少 。 其他游离氨基酸含量的季节变化幅度较小 ,不明显 。 在中肥区 ,各游离氨基酸
含量普遍比高肥区为低 , 但丙氨酸和谷氨酸含量 1 月份为 2 . 25 和 0 . 72 务 , 至 2 月一度下
释 , 3 月底又稍增高至 1 . 10 和 .0 38 多。 不过从这两种氨基酸在总氨基酸含量中的变化趋
势 (图 劝看 ,仍是连续下降 , 并未出现 3 月高于 2 月的现象 。 这可能由于该海区 2 月份的
某种环境条件引起条斑紫菜对游离态丙氨酸和谷氨酸的代谢异常 , 发生游离态向蛋白质
态氨基酸的转变 。 所以虽然 2 月份游离态丙氨酸和谷氨酸含量减少 , 但在生成的蛋白质
态氨基酸中有所增加 。 在低肥区 ,各游离氨基酸含量比高 、 中肥区明显地减低 。 日本对甘
紫菜 〔14] 和条斑紫菜 s1[] 的分析结果也表明 , 丙氨酸为最多 , 谷氨酸和天门冬氨酸次之 。 这
是紫菜共有的特点 。 紫菜的鲜味也跟这几种氨基酸有密切关系 。
褐藻的海带与红藻的紫菜在氨基酸代谢机制上有所不同: 海带的游离氨基酸以天门
冬氨酸含量为最高 , 谷氨酸与丙氨酸按序减低〔气 而紫菜则与海带恰相反 , 即丙氨酸含量
最高 , 谷氨酸与天门冬氨酸则依次降低 。
aT ka gl 等〔14] 用 M o er 和 st ie n 柱层析法在甘紫菜游离氨基酸中未测出苯丙 氨 酸和
颧氨酸 , 而我们用氨基酸分析仪都测出了 。 他们还测出较多的瓜氨酸 , 其 N 为总 N H厂
N 的 10 多左右 。 瓜氨酸为紫菜及某些红藻特有的一种氨基酸 。 我们用瓜氨酸试验 ,其峰
6期 纪明侯等 :不同海区生长的条斑紫菜的氨基酸含量变化
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图 3 三个海区的条斑紫菜中游离氨基酸含量的季节变化
出现在谷氨酸位置 , 因此 , 谷氨酸含量似应包括瓜氨酸 。 M ur at a 等12[ 在甘紫菜的游离氨
基酸中测出色氨酸的含量为 1 32 毫克 多 (千藻 ) 。 我们因用酸水解 , 色氨酸基本被破坏 ,
故未测出 。 酪氨酸和 甲硫氨酸此时也部分被破坏 。 我们因使用了少量活性碳脱色 (游离
氨基酸测定前色素较深 ,且有粘性 , 活性碳可同时除去 ) , 故苯丙氨酸 、 酩氨酸等芳香族氨
基酸大部分被吸附 , 以致分析值偏低 。
各海区条斑紫菜中各游离氨基酸之和的季节变化 , 基本上与游离的丙氨酸和谷氨酸
含量的变化趋势相似 (见图 3 , 6 ) 。 1月至 4 月 , 高肥区自4 . 67 外降至 1 . 43 多 ;中肥区自3 .料外
降至 1 . 97 务; 低肥区 自 2 . 68 降至 0 . 23 多。 游离氨基酸书 对总 N 量的 外 : 高肥区自 1 月
海 洋 与 湖 沼 1 2卷
的 1 0. 2 7关降至 4月 . 4 2 0弧 ;中肥区由 1 月的 8. 9 4 %降至 3 月底的 5 51多 ;低肥区由 1
月的 7. 13 多降至 4月的 1 . 3 7多。 一般看来 , 我国条斑紫菜的游离氨基酸 - N ’占总 N 量的
10 多 以下 。 T ak ag i 等〔13 对甘紫菜测得的乙醇可溶 N /总 N 为 15 . 1多 , 表明其游离氨基酸
含量较多。
牛磺酸 ,早期只在红藻 中检出〔l1J , 其后 〔10J 在褐藻 、 绿藻中也都测出 , 但红藻中含量较
多 。 图 斗表示青岛三个海区的条斑紫菜中牛磺酸和半胧磺酸在乙醇提取液和酸水解液中
的含量季节变化 。
高肥区 中月巴区 低肥区
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图 4 三个海区的条斑紫菜中牛磺酸和半胧磺酸含量的季节变化
. 为乙醇提取液中 ; 0 为酸水解液中。
条斑紫菜乙醇提取液中的牛磺酸含量 , 在高肥区为 0 .铭一 1 . 15 % , 中肥区为 0 . 12 一
0
.
85 务 , 低肥区为 0 . 4斗一 0 . 85 多。 从图 4 看 , 似有随生长季节逐渐下降的趋势。 经酸水解
后的含量比乙醇提取液中含量普遍减低 , 可能因水解而被破坏 。 乙醇提取液中半胧磺酸
含量的季节变化不明显 , 三个海区的变动范围为 0 . 0 10 一 0 . 0铭务 , 但酸水解后的含量普遍
有所提高 , 三个海区的变动范围为 0 . 04 9一 0 . 187 务 。 这可能因游离氨基酸中的胧氨酸在
酸水解和水解后的蒸发处理过程中部分被氧化成半胧磺酸所致 。 游离氨基酸中已测出的
眺氨酸经酸水解后一般不能再测出 。
3
. 总氨基酸
总氨基酸包括游离氨基酸和蛋白质氨基酸 。 紫菜样品经加酸水解后 , 蛋白质全被水
解成单个氨基酸 , 故各氨基酸的测定值都比游离氨基酸含量高得多 。 共测出 18 种氨基
酸 。 除在游离氨基酸中已侧出的 16 种外 , 尚测出组氨酸和酩氨酸 (见图 2 ) 。 并且对水解
后的牛磺酸也进行了定量侧定 (见图 4 ) 。 图 5 为条斑紫菜经酸水解后各种氨基酸的含量
季节变化 。 结果表明 , 三个海区的条斑紫菜总氨基酸中都以丙氨酸 、谷氨酸和天门冬氨酸
为主要氨基酸 ,三者总和为总氨基酸的 40 多左右 。 在高肥区 , 丙氨酸 、谷氨酸和天门冬氨
酸的季节变化趋势基本上与游离氨基酸的变化相吻合 , 也是逐月下降 。 在中肥区和低肥
区这三个氨基酸含量也是逐月减少 , 但降低的程度比高肥区为甚 。 其变化主要反映游离
氨基酸含量的变化 , 也反映色素蛋 白含量的变化 。 据山川 6[] 对紫菜研究结果 , 12 月中旬
至 1 月初藻红素和藻蓝素含量都较高 , 其后降低 。 前者可达 1 . 4多 , 后者 0 . 7务 ; 藻红素中
丙氨酸约为蛋白质重量的 12 并图 。 高肥区的天门冬氨酸及其他几种氨基酸如亮氨酸 、 异
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6期 纪明侯等 :不同海区生长的条斑紫菜的氨基酸含量变化5 盯
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中肥区
低肥区
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图 5 三个海区的条斑紫菜中总氨基酸含量的季节变化
(低肥区中 v al 与 Thr 的位置应相互更换 )
高肥区
中肥区
低肥区
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图 6 三个海区的条斑紫菜中三种形态的氨基酸含量之和的季节变化
亮氨酸 、撷氨酸 、 丝氨酸 、 苏氨酸 、苯丙氨酸 、 酩氨酸等的含量都是从 1月至 2 , 3 月稍有增
高 , 与总氮量的变化相一致 (见图 l ) 。
图 6 表明各海区条斑紫菜中 , 总氨基酸含量之和的季节变化 , 与总 N 量的变化趋势
基本吻合 。 在高肥区自 1 月的 30 多 降至 4 月的 2 多 , 2 月份稍增高至 32 外 ; 中肥区自
1 月的 30 外 降至 3 月底的 21 外 ; 低肥区则从 1 月的 23 外 降至 4 月的 8肠。 总氨基酸一N
对总 N 量的 务 , 在高肥区 , l 至 4 月分别为 58 , “ , 65 和 63 外 ;中肥区自 1 月 70 多降至
3 月底的 59 务 ; 低肥区 1 至 4 月保持在 6 6一 67 务 之间 , 即总氨基酸 - N 和总 N 量都逐月
下降 ,但两者之比值是近似的。 总的看来 ,三个海区条斑紫菜的总氨基酸叫N /总 N 量的比
海 洋 与 湖 沼 2 1卷
值在6 0 一0 7外之间 。 即尚有约0 3并为非氨基酸和无机氮。
条斑紫菜的粗蛋白 (N x6 . 25 )含量 ,在高肥区 1至 3 月分别为 3 9 , 4 2 和 39 多。 据
日本资料 , 条斑紫菜的粗蛋白可高达 48 外〔7] 。我国褐藻即中海带的粗蛋白含量为 6一 14 多 ,
海黍子为 ” 一 26 % , 鼠尾藻为 10 一25 务 , 铜藻为 14 一 17务 ; 红藻 1) 的石花菜为 20 多 , 海
萝为 14 % ; 绿藻浒苔为 8 . 4多。 由此可见 , 条斑紫菜是我国海藻中蛋白质含量较高的品
种 。 在总氨基酸中还测出游离氨基酸中未测出的组氨酸和酪氨酸。 估计它们主要是藻胆
素的水解产物 。
4
. 结合氨基酸
结合氨基酸 (即蛋白质氨基酸 ) , 系由总氨氨基酸减去游离氨基酸的计算量 。 结合氨
基酸含量之和的季节变化 (图 6 ) 反映构成细胞的蛋白质和藻胆素的代谢状况 ; 而藻胆素
的氨基酸组份与含量对条斑紫菜品质有着直接关系。 图 6 表明 , 在氮肥丰富的高肥区 ,
2 , 3 月份结合氨基酸含量稍有增加 , 即由 1 月的 25 多增至 28 多 ; 此时总 N 量也稍有增
高 (见图 l ) , 至 4 月又降低 。 这意味着在这段时期内虽游离氨基酸含量变化小 ,但却合成
为蛋白质 , 这似乎是在氮肥丰富的海区生长的紫菜的一个特征 。 中肥区 2 月份的结合氨
基酸含量变异不大 。 但在低肥区 ,则从 2 月份呈直线下降 ,可能在低肥区这时期内蛋白质
的分解速度大于合成速度 。
结合氨基酸一 /总 N 量的比值 , 在高肥区自 1月的 48 多升至 4 月的 59 多 ; 中肥区 1
至 3 月底自 6 1多降至 ” 多 ; 低肥区为 59 多至 65 多。 总的看来 , 虽然结合氨基酸含量总
和有逐月下降趋势 , 但结合氨基酸书 /总 N 量比值的变动范围为 50 一 6斗多 , 变异趋势不
明显 。
综上所述 , 条斑紫菜中的氨基酸含量 自 1月向 4 月逐步降低 。 但在北方正常情况下 ,
条斑紫菜自 12 月至翌年 2 月的收割量为全年总产量的 15 一40 多 , 而 3 , 4 月份是收获量
最多的时期 , 占全年产量的 60 一 85 %旧 。 虽然 1 月份氨基酸含量较高 , 但因水温较低 , 3
月份水温升至 3℃ 以上紫菜才进人快速生长期。 因此 3 , 4 月份收割 , 从产量看是合算的 ,
但从氨基酸含量看 , 已是质量低劣时期 。
三 、 小 结
对青岛三个海区人工养殖的条斑紫菜所含游离氨基酸和总氨基酸含量的季 节 变 化 ,
用氨基酸分析仪进行了比较研究 。
紫菜生长的三个不同生长海区 , 即高肥区 、 中肥区和低肥区的海水中氨氮含量明显地
依序减少 。 因此 , 条斑紫菜中的总氮量 、 游离氨基酸和总氨基酸的含量也相应地依海区的
氮肥降低而明显地减低。
不论那个海区 , 条斑紫菜中 16 种游离氨基酸的含量中变化幅度较大的为丙氨酸 , 其
次为谷氨酸和天门冬氨酸 , 它们随生长月份的推移而显著地减少 。 这三种游离氨基酸在
紫菜代谢 中表现极为活跃 ,这是条斑紫菜的一个特征 ;其余氨基酸含量变化范围较小 。
总氨基酸的 18 种氨基酸中含量变化幅度大的也是丙氨酸 ,其次为谷氨酸和天门冬氨
1) 纪明侯 ,未发表资料。
6 期 纪明侯等 : 不同海区生长的条斑紫菜的氨基酸含量变化5 29
口曰. 曰 ,
酸 , 这主要取决于所含游离氨基酸的变异 。 在高肥区有些结合氨基酸自 1 月至 2 月时稍
有增加 ,此时总氮量也相应地有所增高 , 这表明此时期蛋白质和色素蛋白有所增加 ; 在中
低肥区没有这种现象 。 半胧磺酸和牛磺酸含量的季节变化不甚明显 , 但后者有逐渐下降
的趋势。 酸水解后半胧磺酸增多 ,牛磺酸减少 。
参 考 文 献
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53。 海 洋 与 湖 沼 2 1卷
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