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中国不同海域养殖坛紫菜营养成分差异分析

杨少玲 戚勃 杨贤庆 林婉玲 邓建朝 吴燕燕 马海霞 荣辉

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中国不同海域养殖坛紫菜营养成分差异分析

    作者简介: 杨少玲 (1979—),女,硕士,助理研究员,从事水产品加工与质量安全研究。E-mail:shaoling278@163.com;
    通讯作者: 戚勃, qibo780210@163.com
  • 中图分类号: TS 254.2

Comparation of nutritional composition of Pyropia haitanensis from different sea areas of China

    Corresponding author: Bo QI, qibo780210@163.com ;
  • CLC number: TS 254.2

  • 摘要: 文章分析比较了中国6个养殖海域坛紫菜 (Pyropia haitanensis) 的营养成分。结果显示,坛紫菜水分质量分数为9.68%~12.31%,广东的晒干紫菜水分质量分数显著高于其他产地的烘干紫菜 (P<0.05);粗脂肪质量分数均低于0.5% (干基,下同);灰分质量分数为7.85%~9.55% (霞浦最高,东山最低);蛋白质质量分数为33.40%~36.38% (霞浦最高,莱芜最低);氨基酸与必需氨基酸质量分数分别为30.15%~32.41%与11.52%~12.27%,水平较高,但营养价值评分 (氨基酸评分、化学评分、必需氨基酸指数) 均很低,其中东山坛紫菜的必需氨基酸指数最高;蛋氨酸+胱氨酸是坛紫菜第一限制性氨基酸。坛紫菜富含人体必需的矿物质,且产地间差异较大,霞浦坛紫菜中钾 (K)、钙 (Ca)、铁 (Fe)、锌 (Zn)、铜 (Cu)、钴 (Co)、钒 (V) 含量最高,南澳为钠 (Na) 和硒 (Se) 含量最高,东山为镁 (Mg) 含量最高,温州锰 (Mn) 含量最高。
  • 图 1  不同产地坛紫菜水分质量分数

    Figure 1.  Moisture content of P. haitanensis in different breeding areas

    图 2  不同产地坛紫菜灰分质量分数

    Figure 2.  Ash content of P. haitanensis in different breeding areas

    图 3  不同产地坛紫菜蛋白质质量分数

    Figure 3.  Protein content of P. haitanensis in different breeding areas

    表 1  不同产地坛紫菜的氨基酸质量分数及组分构成 (干基)

    Table 1.  Amino acid composition and content of P. haitanensis in different breeding areas (dry mass)

    氨基酸
    amino acid
    南澳
    Nan'ao
    莱芜
    Laiwu
    东山
    Dongshan
    漳浦
    Zhangpu
    霞浦
    Xiapu
    温州
    Wenzhou
    谷氨酸 Glu3.543.843.703.563.803.54
    天冬氨酸 Asp3.353.453.183.173.333.08
    丙氨酸 Ala3.253.473.413.393.453.28
    亮氨酸 Leu*2.462.592.592.592.522.49
    缬氨酸 Val*2.052.212.102.102.092.07
    甘氨酸 Gly2.012.232.032.012.082.02
    赖氨酸 Lys*1.972.292.082.052.252.11
    精氨酸 Argǂ1.982.262.142.142.082.05
    苏氨酸 Thr*1.761.811.731.701.811.75
    丝氨酸 Ser1.721.781.751.711.731.65
    脯氨酸 Pro1.311.431.371.371.381.30
    苯丙氨酸 Phe*1.291.371.361.361.361.34
    异亮氨酸 Ile*1.231.321.321.301.261.22
    酪氨酸 Tyr1.041.201.221.251.031.20
    组氨酸 Hisǂ0.430.480.470.470.460.46
    色氨酸 Trp*0.410.400.410.330.330.31
    蛋氨酸 Met*0.340.270.390.420.200.30
    氨基酸总量 TAA30.1532.4131.2330.9131.1530.15
    必需氨基酸总量 EAA11.5212.2711.9811.8511.8111.59
    非必须氨基酸 NEAA18.6320.1419.2519.0619.3418.56
    EAA/TAA/%38.2037.8638.3638.3537.9138.43
    EAA/NEAA/%61.8160.9262.2262.2061.0762.42
    注:*. 必需氨基酸;ǂ. 条件性必需氨基酸 Note: *. essential amino acid (EAA); ǂ. conditionally essential amino acid
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    表 2  不同产地坛紫菜的氨基酸评分

    Table 2.  Amino acid nutrition evaluation of P. haitanensis in different breeding areas

    评分方法
    method
    氨基酸
    amino acid
    南澳
    Nan’ao
    莱芜
    Laiwu
    东山
    Dongshan
    漳浦
    Zhangpu
    霞浦
    Xiapu
    温州
    Wenzhou
    参考蛋白
    reference protein
    氨基酸评分 AAS苏氨酸0.440.450.430.420.450.44250
    缬氨酸0.410.450.420.420.420.42310
    蛋氨酸+胱氨酸0.100.080.110.120.060.09220
    异亮氨酸0.310.330.330.330.320.31250
    亮氨酸0.350.370.370.370.360.35440
    苯丙氨酸+酪氨酸0.380.420.420.430.390.42380
    赖氨酸0.360.420.380.380.410.39340
    色氨酸0.430.420.430.350.340.3360
    化学评分 CS苏氨酸0.380.390.370.360.390.37292
    缬氨酸0.310.340.320.320.320.32410
    蛋氨酸+胱氨酸0.060.040.060.070.030.05386
    异亮氨酸0.230.250.250.250.240.23331
    亮氨酸0.290.300.300.300.300.29534
    苯丙氨酸+酪氨酸0.260.290.290.290.270.28565
    赖氨酸0.280.330.300.290.320.30441
    色氨酸0.260.250.260.210.210.2099
    必需氨基酸指数 EAAI23.1523.8324.3523.9021.7322.48100
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    表 3  不同产地坛紫菜矿物质质量分数与构成 (干基)

    Table 3.  Mineral contents of P. haitanensis in different breeding areas (dry mass)

    元素
    element
    南澳
    Nan'ao
    莱芜
    Laiwu
    东山
    Dongshan
    漳浦
    Zhangpu
    霞浦
    Xiapu
    温州
    Wenzhou
    钾 K22 836.0623 371.4417 768.9515 648.4425 056.7524 347.34
    镁 Mg3 182.883 097.424 581.313 310.813 426.492 982.32
    钠 Na3 115.142 134.812 317.441 851.271 375.032 323.08
    钙 Ca125.23273.33384.53313.99986.30642.37
    铁 Fe91.57175.14220.09142.03249.22183.00
    锰 Mn27.2135.8239.2127.6761.0561.60
    锌 Zn8.5112.7733.6847.5949.6226.39
    铜 Cu4.885.676.673.2611.999.32
    硒 Se1.641.330.210.220.650.89
    钴 Co0.170.170.250.180.270.12
    钒 V0.140.220.350.250.540.41
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-21
  • 录用日期:  2019-05-29
  • 网络出版日期:  2019-07-11

中国不同海域养殖坛紫菜营养成分差异分析

    作者简介:杨少玲 (1979—),女,硕士,助理研究员,从事水产品加工与质量安全研究。E-mail:shaoling278@163.com
    通讯作者: 戚勃, qibo780210@163.com
  • 中国水产科学研究院南海水产研究所,农业农村部水产品加工重点实验室,国家水产品加工技术研发中心,广东 广州 510300

摘要: 文章分析比较了中国6个养殖海域坛紫菜 (Pyropia haitanensis) 的营养成分。结果显示,坛紫菜水分质量分数为9.68%~12.31%,广东的晒干紫菜水分质量分数显著高于其他产地的烘干紫菜 (P<0.05);粗脂肪质量分数均低于0.5% (干基,下同);灰分质量分数为7.85%~9.55% (霞浦最高,东山最低);蛋白质质量分数为33.40%~36.38% (霞浦最高,莱芜最低);氨基酸与必需氨基酸质量分数分别为30.15%~32.41%与11.52%~12.27%,水平较高,但营养价值评分 (氨基酸评分、化学评分、必需氨基酸指数) 均很低,其中东山坛紫菜的必需氨基酸指数最高;蛋氨酸+胱氨酸是坛紫菜第一限制性氨基酸。坛紫菜富含人体必需的矿物质,且产地间差异较大,霞浦坛紫菜中钾 (K)、钙 (Ca)、铁 (Fe)、锌 (Zn)、铜 (Cu)、钴 (Co)、钒 (V) 含量最高,南澳为钠 (Na) 和硒 (Se) 含量最高,东山为镁 (Mg) 含量最高,温州锰 (Mn) 含量最高。

English Abstract

  • 坛紫菜 (Pyropia haitanensis) 是红藻类海洋植物,为中国特有的暖温带紫菜栽培品种,也是国内目前主要的养殖紫菜品种,年产量约占全国紫菜总产量的75%[1],主要分布在福建、浙江和广东东部一带沿海[2]。据记载,紫菜不仅有治疗“病瘿瘤香港脚者”及清热利咽等功效[3],而且是一种富含蛋白质、糖类化合物及人体必需微量元素等的味美可口的食材[4-5],现已成为国内海藻研究的热点之一。

    近年来,国内已有对坛紫菜多种营养成分的基础分析[6-10],及其多糖、藻红蛋白等生理活性物质抗氧化、抗肿瘤、抗衰老等功能的活性研究[11-16],但多集中在少数几种营养成分上,尚未见在全国范围内全面、系统的营养分析。2017年发生的“塑料紫菜风波”事件[17-18],更是反映出消费者对坛紫菜的无知,对国内紫菜行业和产业造成巨大冲击。因此,本实验采集了来自广东、福建、浙江三省6个产地的头水坛紫菜,较为全面、系统地分析比较了不同产地坛紫菜的营养差异状况,以期了解国内各地坛紫菜营养分布优势,为坛紫菜产业发展、产品分级提供科学依据。

    • 头水坛紫菜干品购自汕头市佳盛副食品有限公司,来源为广东的南澳和莱芜、福建的东山、漳浦和霞浦、以及浙江的温州6个养殖海域,干样品常温遮光密封保存。

    • KjeltecTM2300蛋白自动分析仪 (丹麦FOSS公司);SoxtecTM脂肪自动分析仪 (丹麦FOSS公司);Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪 (美国Agilent公司);Waters UPLC超高效液相色谱仪 (美国Waters公司);S-433D氨基酸自动分析仪 (德国SYKAM公司);Milli-Q超纯水制备系统 (美国Millipore公司)。

    • 坛紫菜中水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白含量的测定参照刘欢等[19],游离氨基酸的测定参照杨贤庆等[20],色氨酸的测定参照叶蕾等[21];矿物元素的测定参照李梁等[22]

    • 根据FAO/WHO提供的理想蛋白质中必需氨基酸含量的模式及评分标准[23]和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白质模式[24],分别计算坛紫菜的氨基酸评分 (amino acid score,AAS)[25]、化学评分 (chemical sore,CS)[25]和必需氨基酸指数 (essential amino acid index,EAAI)[26]。计算公式为:

      $ \mathrm{AAS}=\frac{P}{A} $

      $ \mathrm{CS}=\frac{P}{S} $

      $ {\rm{EAAI}}=\sqrt[n]{\frac{P_{T h r} \times P_{V a l} \times \cdots \times P_{M e t}}{S_{T h r} \times S_{V a l} \times \cdots \times S_{M e t}}} \times 100 $

      式中,P为样品中某必需氨基酸质量分数 (mg∙g–1 N);A为FAO/WHO标准模式中对应的必需氨基酸质量分数 (mg∙g–1 N);S为鸡蛋蛋白质中对应的必需氨基酸质量分数 (mg∙g–1 N);n为参与比较的必需氨基酸个数。

    • 采用IBM SPSS Statistics 24.0软件进行差异显著性分析 (P<0.05)。

    • 6个产地的坛紫菜水分质量分数比较显示 (图1),坛紫菜水分质量分数为9.68%~12.31%,由低到高依次为东山<漳浦<温州<霞浦<南澳<莱芜;产地间存在显著差异 (P<0.05);其中广东南澳和莱芜两地与其他四地之间的差异尤为显著,究其原因,与紫菜干制方法有关。南澳和莱芜两地惯用传统日晒方式干制坛紫菜,而福建和浙江两地已普遍使用机械采收和机器干燥。

      图  1  不同产地坛紫菜水分质量分数

      Figure 1.  Moisture content of P. haitanensis in different breeding areas

    • 6个产地的坛紫菜灰分质量分数 (干基,下同) 为 7.85%~9.55% (图2),含量较高,由低到高依次为东山<漳浦<莱芜<南澳<温州<霞浦,表明坛紫菜中矿物质含量丰富。根据产地间差异显著性分析结果 (P<0.05),将6个产地分为3组:位于最北部的温州和霞浦两地为第一组,灰分含量最高;位于最南端的莱芜和南澳两地为第二组,灰分含量次之;东山和漳浦为第三组,灰分含量最低。

      图  2  不同产地坛紫菜灰分质量分数

      Figure 2.  Ash content of P. haitanensis in different breeding areas

    • 6个主产地的坛紫菜粗脂肪质量分数均不足0.5%,说明坛紫菜中脂肪含量非常低。

    • 6个产地的坛紫菜中蛋白质质量分数为33.40%~36.38% (图3),含量较高,由低到高依次为莱芜<南澳<温州<东山<漳浦<霞浦,产地间存在显著差异 (P<0.05),根据差异显著性可将6个产地分为3组:漳浦和霞浦为一组,蛋白质含量最高;温州和东山为第二组,含量次之;南澳和莱芜为第三组,含量最低。

      图  3  不同产地坛紫菜蛋白质质量分数

      Figure 3.  Protein content of P. haitanensis in different breeding areas

    • 6个产地的坛紫菜中均含有至少17种氨基酸,其氨基酸总量 (total amino acid,TAA) 为 30.15%~32.41%;17种氨基酸中,谷氨酸含量最高,蛋氨酸含量最低。6个产地中莱芜坛紫菜的TAA最高,而南澳和温州的含量相同且最低 (表1)。

      氨基酸
      amino acid
      南澳
      Nan'ao
      莱芜
      Laiwu
      东山
      Dongshan
      漳浦
      Zhangpu
      霞浦
      Xiapu
      温州
      Wenzhou
      谷氨酸 Glu3.543.843.703.563.803.54
      天冬氨酸 Asp3.353.453.183.173.333.08
      丙氨酸 Ala3.253.473.413.393.453.28
      亮氨酸 Leu*2.462.592.592.592.522.49
      缬氨酸 Val*2.052.212.102.102.092.07
      甘氨酸 Gly2.012.232.032.012.082.02
      赖氨酸 Lys*1.972.292.082.052.252.11
      精氨酸 Argǂ1.982.262.142.142.082.05
      苏氨酸 Thr*1.761.811.731.701.811.75
      丝氨酸 Ser1.721.781.751.711.731.65
      脯氨酸 Pro1.311.431.371.371.381.30
      苯丙氨酸 Phe*1.291.371.361.361.361.34
      异亮氨酸 Ile*1.231.321.321.301.261.22
      酪氨酸 Tyr1.041.201.221.251.031.20
      组氨酸 Hisǂ0.430.480.470.470.460.46
      色氨酸 Trp*0.410.400.410.330.330.31
      蛋氨酸 Met*0.340.270.390.420.200.30
      氨基酸总量 TAA30.1532.4131.2330.9131.1530.15
      必需氨基酸总量 EAA11.5212.2711.9811.8511.8111.59
      非必须氨基酸 NEAA18.6320.1419.2519.0619.3418.56
      EAA/TAA/%38.2037.8638.3638.3537.9138.43
      EAA/NEAA/%61.8160.9262.2262.2061.0762.42
      注:*. 必需氨基酸;ǂ. 条件性必需氨基酸 Note: *. essential amino acid (EAA); ǂ. conditionally essential amino acid

      表 1  不同产地坛紫菜的氨基酸质量分数及组分构成 (干基)

      Table 1.  Amino acid composition and content of P. haitanensis in different breeding areas (dry mass)

      6个产地的坛紫菜中均含8种必需氨基酸 (essential amino acid,EAA),EAA质量分数为11.52%~12.27%,约占TAA的38%,与非必需氨基酸 (nonessential amino acid,NEAA) 含量的比值均略高于60%。根据1973年FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式 (蛋白质的氨基酸组成中EAA/TAA比值在40%以上、EAA/NEAA比值在60%以上时蛋白质质量较好[27]),各地坛紫菜的EAA/TAA比值均接近且低于40%,只有EAA/NEAA比值满足要求,可见坛紫菜的蛋白质质量略有不足。EAA中,含量最高的是亮氨酸,其次是缬氨酸,含量最低的是蛋氨酸。6个产地中,单论EAA 含量,南澳最低,莱芜最高;单论EAA/TAA或EAA/NEAA比值,均为莱芜最低,温州最高。

      此外,坛紫菜中还含有幼儿生长必需的条件性必须氨基酸 (His和Arg),且Arg质量分数较高 (1.98%~2.26%)。

      各地坛紫菜中,鲜味氨基酸谷氨酸和天冬氨酸约占TAA 的22%,甜味氨基酸甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸等约占TAA的33%,再加上其他呈味氨基酸蛋氨酸[28],呈味氨基酸总量约占TAA 的60%,因此坛紫菜具有浓厚的海鲜味,尤其是甜味和鲜味较重,是非常优质的天然调味剂。

    • 各产地坛紫菜氨基酸评分 (AAS、CS和EAAI) 结果见表2。总体上不同产地坛紫菜的各种EAA营养评分均偏低,其中AAS最高值为0.45,CS最高值为0.39,两者均远小于1;EAAI最高值仅为24.35,远低于100;说明各产地坛紫菜的氨基酸营养价值偏低,同海带 (Laminaria japonica) 氨基酸营养评分较低这一结论相似[29]

      评分方法
      method
      氨基酸
      amino acid
      南澳
      Nan’ao
      莱芜
      Laiwu
      东山
      Dongshan
      漳浦
      Zhangpu
      霞浦
      Xiapu
      温州
      Wenzhou
      参考蛋白
      reference protein
      氨基酸评分 AAS苏氨酸0.440.450.430.420.450.44250
      缬氨酸0.410.450.420.420.420.42310
      蛋氨酸+胱氨酸0.100.080.110.120.060.09220
      异亮氨酸0.310.330.330.330.320.31250
      亮氨酸0.350.370.370.370.360.35440
      苯丙氨酸+酪氨酸0.380.420.420.430.390.42380
      赖氨酸0.360.420.380.380.410.39340
      色氨酸0.430.420.430.350.340.3360
      化学评分 CS苏氨酸0.380.390.370.360.390.37292
      缬氨酸0.310.340.320.320.320.32410
      蛋氨酸+胱氨酸0.060.040.060.070.030.05386
      异亮氨酸0.230.250.250.250.240.23331
      亮氨酸0.290.300.300.300.300.29534
      苯丙氨酸+酪氨酸0.260.290.290.290.270.28565
      赖氨酸0.280.330.300.290.320.30441
      色氨酸0.260.250.260.210.210.2099
      必需氨基酸指数 EAAI23.1523.8324.3523.9021.7322.48100

      表 2  不同产地坛紫菜的氨基酸评分

      Table 2.  Amino acid nutrition evaluation of P. haitanensis in different breeding areas

      根据AAS与CS结果,各地坛紫菜的EAA中均为苏氨酸最高,蛋氨酸+胱氨酸最低,因此,蛋氨酸+胱氨酸为各产地坛紫菜的第一限制性氨基酸,异亮氨酸为第二限制性氨基酸。

      以综合评分EAAI进行产地间比较,发现各地间的坛紫菜氨基酸营养存在一定差异,但差异不大,由高到低依次排序为东山>漳浦>莱芜>南澳>温州>霞浦。可见,东山坛紫菜的AAS最高,其次是漳浦,而霞浦最低。

    • 6个产地坛紫菜中均含有丰富的矿物质元素,其中常量元素质量分数最高的是钾 (K),其次是镁 (Mg)、钠 (Na)和钙 (Ca);人体必需的微量元素中铁 (Fe) 质量分数最高,其次是锰 (Mn)、锌 (Zn)、铜 (Cu)、硒 (Se)、钴 (Co)和钒 (V)。各产地间矿物元素的含量差异非常大,其中霞浦坛紫菜中K、Ca、Fe、Zn、Cu、Co和V含量最高,南澳坛紫菜中Na和Se含量最高,东山坛紫菜中Mg含量最高,而温州坛紫菜中Mn含量最高 (表3)。

      元素
      element
      南澳
      Nan'ao
      莱芜
      Laiwu
      东山
      Dongshan
      漳浦
      Zhangpu
      霞浦
      Xiapu
      温州
      Wenzhou
      钾 K22 836.0623 371.4417 768.9515 648.4425 056.7524 347.34
      镁 Mg3 182.883 097.424 581.313 310.813 426.492 982.32
      钠 Na3 115.142 134.812 317.441 851.271 375.032 323.08
      钙 Ca125.23273.33384.53313.99986.30642.37
      铁 Fe91.57175.14220.09142.03249.22183.00
      锰 Mn27.2135.8239.2127.6761.0561.60
      锌 Zn8.5112.7733.6847.5949.6226.39
      铜 Cu4.885.676.673.2611.999.32
      硒 Se1.641.330.210.220.650.89
      钴 Co0.170.170.250.180.270.12
      钒 V0.140.220.350.250.540.41

      表 3  不同产地坛紫菜矿物质质量分数与构成 (干基)

      Table 3.  Mineral contents of P. haitanensis in different breeding areas (dry mass)

      矿物质元素在人体中发挥重要的生理作用。K、Ca、P、Mg等常量元素是构成人体组织的重要成分,也对维持人体体液酸碱平衡具有至关重要的作用。必需微量元素对人体生长、发育和健康具有重要作用,其能构成激素、酶和维生素等组分,能参与营养代谢等重要生理功能,如Fe可参与体内氧的转运,维持机体正常造血功能;Cu可参与体内造血过程,催化血红蛋白合成,也是多种酶的组成成分,缺Cu会导致贫血、运动障碍和神经失常等疾病;Zn可促进儿童生长和智力发育,参与组织再生,调节人体免疫功能,缺Zn会导致免疫力下降、生长停滞、皮肤干燥等[30]

      根据Ruperez[31]的报道,海藻中Na/K比低于1.5不易引起高血压。6个产地的坛紫菜Na/K比均远低于1,可见,从营养学角度上来看,摄入坛紫菜有助于改善人体的Na、K平衡,预防高血压和心血管疾病。

      根据 Hill和Matron提出的“理化性质相似的元素,其生物学功能相互拮抗”的理论[32-33]认为,Fe、Mn、Cu、Zn均为第四周期元素,元素之间的拮抗作用通常发生在 Zn∶Cu>10及 Zn∶Fe>1时。6个产地的坛紫菜中,除漳浦的Zn∶Cu比值大于10 (14.58) 外,其余5个产地均小于10;且6个产地坛紫菜的Zn∶Fe比值均小于1。可见,除漳浦坛紫菜Zn∶Cu比值不理想之外,其余坛紫菜的Zn∶Cu和Zn∶Fe比值均为理想。

    • 综上所述,坛紫菜营养成分在6个产地间存在显著差异,产地不同,营养各有优势。坛紫菜水分含量的差异主要由干制方法不同造成,晒干紫菜的水分含量显著高于烘干紫菜。福建、浙江两地的紫菜采收机械化程度较高,因此其紫菜水分含量显著高于采用传统日晒方式的广东地区。霞浦坛紫菜的灰分、蛋白质以及K、Ca、Fe、Zn、Cu、Co、V矿物元素的含量均高于其他5个产地。莱芜坛紫菜的TAA和EAA含量高于其他5个产地;但温州坛紫菜的EAA/TAA比值高于其他5个产地;而东山坛紫菜的EAAI最高。

      总体上,坛紫菜是一种高蛋白、低脂肪、富含矿物质的海洋食材,多食坛紫菜可以补充人体需要的多种矿物质,还可改善人体的Na、K平衡。坛紫菜中EAA含量较高,且含有丰富的婴幼儿生长发育必需的精氨酸,但其氨基酸组分构成不理想,EAA营养评分较低,说明坛紫菜并非优质蛋白源。蛋氨酸+胱氨酸是坛紫菜的第一限制性氨基酸,异亮氨酸为第二限制性氨基酸,因此在饮食中应搭配含蛋氨酸、胱氨酸等含硫氨基酸高的其他食物进行营养均衡。

参考文献 (33)
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