條斑紫菜經濟性狀研究進展

論文類別:理學論文 > 農林學類論文
論文作者: 童冠文
上傳時間:2010/12/21 11:00:00

  摘要:條斑紫菜是我國北方主要的紫菜栽培品種,也是世界重要的經濟海藻之一。針對當前條斑紫菜育種現狀,討論了條斑紫菜經濟性狀標準建立的必要性,並介紹了條斑紫菜目前形態性狀及品系性狀等經濟性狀的研究概況,以期引起廣大藻類學家的註意,制定出具體的經濟性狀標準,為條斑紫菜育種體系的完善做出貢獻。
  關鍵詞:條斑紫菜;經濟性狀;研究進展;展望   
  紫菜是紅藻門(Rhodophyta)、紫菜屬(Porphyra)大型海藻的總稱,是最重要的經濟藻類之一[1]。其中條斑紫菜(Porphy-ra yezoensis)為北太平洋西部特有的種類,主要分布於我國黃海、渤海和東海北部沿岸以及日本列島和朝鮮半島沿岸,是我國北方主要的紫菜栽培品種,也是日本和韓國的主要栽培品種[2]。
  1條斑紫菜的經濟價值
  紫菜是一種高檔的純天然海產珍品,不僅富有營養,並且味道可口,易於消化。條斑紫菜含有豐富的蛋白質、人體全部必需的氨基酸,無機元素非常豐富,富含膳食纖維及各種維生素[1]。同時,紫菜具有廣泛的醫用價值,《本草綱目》就有紫菜的記載。許多試驗證明紫菜多糖具有增強免疫功能、抗衰老、抗凝血、降血脂、抑制血栓形成等作用[3]。條斑紫菜的大規模培養具有極其重要的生態意義。紫菜的生態效益表現在可大量吸收碳、氮、磷等營養元素,能夠促進生態系統碳循環,可以減緩富營養化的作用[4]。因此,大規模栽培紫菜對於解決近岸海水富營養化問題、修復海洋生態環境、緩解溫室效應等有積極的意義。
  2條斑紫菜經濟性狀研究的必要性
  1949年Drew博士將殼斑藻絲狀體和紫菜生活史聯系起來開始逐步建立條斑紫菜的栽培體系。隨著對條斑紫菜生活史認識的加深和栽培技術的進步,條斑紫菜生產速度迅速增長,栽培規模迅猛發展。但是經過30多年的人工栽培,所使用的野生品系已出現了嚴重的品質退化,表現在生長變慢、藻體變寬變厚、味道變差、抗病力下降等。條斑紫菜由於自身的生物學特性以及研究的匱乏,育種仍然處於起步階段,還不能完全滿足當前生產栽培的需要。有效育種方法的不足、群體組成的復雜性以及性狀遺傳基礎研究的薄弱,嚴重影響了條斑紫菜育種體系的建立[5]。其中,性狀作為條斑紫菜遺傳的外在表現形式,更應該成為科研工作者們的研究重點。目前,在紫菜交易初級市場,對條斑紫菜初加工品的質量仍然以感官經驗標準評價為主,將紫菜產品分多個等級。這種沒有量化的評價方法往往因人員的主觀判斷而造成市場的混亂。規避這一難題的有效方法是通過對條斑紫菜原材料以及產品質量進行量值評估來指導市場的定價。
  3條斑紫菜經濟性狀的研究進展
  經濟性狀的鑒定是種質資源研究的主要工作,鑒定的內容因作物不同而異,一般包括形態、品質、產量、生理生化等目標性狀。其中形態性狀鑒定是種質資源性狀評價的最基礎的工作,而品質性狀一般包括營養價值、食用價值或其他實用價值。在各種育種體系比較成熟的農作物、林木以及一些水產作物中,經濟性狀的標準都已經比較完善。在栽培藻類中,海帶的這一體系也比較完善,其主要的經濟性狀有體長、體寬、葉片寬、葉片長、葉片厚度、成藻營養成分、氨基酸組成等[6]。而紫菜育種起步較晚,還沒有一個對於經濟性狀的規範性標準,這就對紫菜種質的鑒定造成了許多不便之處。為解決這一難題,藻類學家已經在這方面進行多項研究工作,致力於制定具體的經濟性狀標準,為條斑紫菜育種體系的完善做出貢獻。目前,條斑紫菜的經濟性狀研究主要分為形態生長性狀及品質性狀兩方面。
  3.1條斑紫菜生長及形態性狀
  生長及形態性狀鑒定是種質資源性狀評價的最基礎的工作,而在條斑紫菜中,主要的有葉長、葉寬、葉厚及葉色等形態特征。
  3.1.1葉長、葉寬及長寬比。葉長、葉寬及長寬比是藻類學家較早就註意到的性狀。由於條斑紫菜葉狀體外形的不規則性,葉長是指葉片的最大長度,葉寬指的是葉片的最大寬度,長寬比則是二者的比值。Miura通過對奈良輪條斑紫菜的遺傳分析發現,條斑紫菜的長度與寬度具有數量遺傳的性質,並且大致估算了該品系紫菜葉體長寬比的遺傳力約為0.7 [7]。目前,藻類學家的研究主要關註於長寬比性狀,主要是因為條斑紫菜葉片大小極易受到外界條件(如海區的環境、采苗的密度以及雜藻的汙染等)的幹擾,並且由於條斑紫菜能產生單孢子進行無性生殖,在生產上采用多茬收割,因此對收割期的不同選擇也會造成葉長、寬性狀測定的困難。生產實踐發現,特定品系葉狀體的長寬比是比較固定的,有一定的遺傳穩定性,並且這一性狀在各品系之間有著豐富的變異情況。因此,在性狀評價時多選用長寬比進行測定和估計。同時,研究人員發現長寬比與葉片生長速度密切相關,一般長寬比大的品系生長較快,成熟期較晚。由此可見,條斑紫菜長寬比可以作為條斑紫菜種質資源鑒定的重要性狀之一。
  3.1.2葉厚及重量性狀。紫菜加工最註重的是紫菜本身的品質,藻體過厚會導致成品口感差,品質不高,而藻體過薄就會導致成品空洞過多,等級過低。因此,選擇優良性狀時要綜合考慮,選擇合適的藻體厚度。但是條斑紫菜葉片由於是由單層細胞組成,葉片較薄,厚度在產業化上難以測定,需要通過包埋切片等復雜的手段來進行顯微測量,因此並沒有積累很多這方面的數據。陳昌生等對壇紫菜的研究表明,對於壇紫菜的剪收會促進厚度的增長,日平均增厚在0.30~0.70 μm/d[8]。由此可見,條斑紫菜的剪收也可能導致厚度的增長,後幾茬收割的條斑紫菜在加工品質上會有所下降。
  重量性狀主要指的是單位面積鮮重,單位面積幹重及幹濕重比。單位面積鮮重指的是將葉片表面水分擦幹後進行測定的數值,而幹重則為完全烘幹後的測定值,幹濕重比為二者的比值。筆者通過對多個不同品系條斑紫菜重量性狀的測定發現,條斑紫菜單位面積鮮重介於3.5~4.5 mg/cm2,單位面積幹重在0.7~1.0 mg/cm2,而幹濕重比介於0.15~0.24;同時還發現,單位面積幹重與幹濕重比性狀與葉片的厚度密切正相關。因此,可以將單位面積幹重這個簡單易測的性狀作為測定藻體厚度的一個間接方法,從而能更方便地衡量條斑紫菜的加工品質。
  3.1.3葉片色澤。條斑紫菜葉片的色澤主要由其所含的光合色素的含量決定,葉綠素a和藻膽蛋白都是紫菜重要的光合色素:葉綠素是光合作用過程中最重要的光合色素,在藻類中主要的存在形式為葉綠素a;藻膽蛋白是存在於藻類中的一類色素復合蛋白。已知的藻膽蛋白主要可以分為三大類,即藻紅蛋白、藻藍蛋白和別藻藍蛋白。葉綠素含量不僅與生長速度有很大關系,並且幹紫菜中葉綠素含量的多少與感官測定紫菜優劣最為一致[9];藻膽蛋白的含量也決定著作為商業化的紫菜餅質量[10]。條斑紫菜由於原生質體的制備簡單,通過誘變較易得到色素突變體,有報道稱突變體的產生主要是因為藻紅蛋白和藻藍蛋白的質或量發生了變化[11]。同樣有研究發現,野生型條斑紫菜總藻膽蛋白含量明顯低於栽培品種,這意味著在商業利用價值上,野生型條斑紫菜可能要低於栽培品系。由此可見,葉綠素a和藻膽蛋白的含量都是條斑紫菜重要的經濟性狀之一。
  3.1.4光合效率。光合效率是條斑紫菜十分重要的選育指標,它反映了藻體碳同化、生產有機物的能力。較高的光合效率意味著藻體可能以更高的速率生長,從而縮短生長期,提高經濟效率。趙小波通過應用葉綠素熒光動力學技術,分析不同條斑紫菜品系在各種自然脅迫條件下光合效率的變化特點發現,條斑紫菜的Fv/Fm數值偏低,僅在0.4~0.6,說明其PSⅡ原初光能轉化率低。作為低等紅藻的紫菜,其光合結構比較低級,並且由於維管系統的缺乏,光合產物運輸體系不完善,光合碳代謝活性也比較低,因此其最大PSⅡ光能轉換效率低是正常的。光合效率不僅受遺傳的影響,跟品系有關,還跟自然環境有很大的關系:幹旱、鹽度、溫度等多方面的脅迫都會在一定程度上導致Fv/Fm值偏低[12]。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com

  3.2條斑紫菜的品質性狀
  國內外已有過較多研究紫菜葉狀體營養價值的報道。研究者們認為紫菜的葉狀體富含蛋白質、多種礦物質和維生素,營養成分較全面,具有較高的食用和藥用價值,是天然的保健食品。條斑紫菜經過加工可制成多種食品,紫菜產品的質量與其種類有很大關系。除此之外,紫菜內在品質也是紫菜商品性優劣的重要指標,其主要由糖、酸、香味物質、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等因素構成。
  條斑紫菜葉狀體含粗脂肪0.74%~0.81%,粗蛋白33.4%~39.6%,粗灰分9.3%~12.4%,粗纖維4.7%~6.1%,無氮浸出物22.1%~32.4%[13],條斑紫菜葉狀體蛋白質含量豐富,高達30%以上,粗脂肪含量低,利於人體健康,灰分含量較高,有助於礦物元素的補充,無氮浸出物含量較高,可見能量豐富。
  3.2.1蛋白質氨基酸組成及遊離氨基酸含量。食物蛋白質的氨基酸組成比例雖不盡相同,但其營養價值的優劣主要取決於所含必需氨基酸的種類、數量和組成比例。條斑紫菜氨基酸含量占幹重的30%左右,含有人體所需的所有必需氨基酸,並且必需氨基酸含量及比例都明顯高於WHO/FAO 的必需氨基酸模式[14]。根據氨基酸平衡理論,條斑紫菜蛋白質中必需氨基酸齊全,配比得當,這種蛋白質適宜人體生理作用需要,營養價值大,因此條斑紫菜蛋白質氨基酸的含量及組成是條斑紫菜及其重要的品質性狀之一。
  遊離氨基酸(FAA)是指以遊離狀態存在的氨基酸,一般是未經水解處理而直接測出的氨基酸。與水解氨基酸相比,FAA對營養的貢獻不大,主要是參與風味物質的形成。FAA是重要的滋味物質和香味前體物質,具有酸、甜、苦、鹹、鮮等多種味道[15],其中谷氨酸和天冬氨酸呈鮮味,甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸和絲氨酸呈甜味。日本早在20世紀70年代已經開始對本國條斑紫菜制品中的遊離氨基酸(FAA)進行研究[16],研究表明FAA的含量是影響條斑紫菜風味重要因素之一。特別是含量較大的Ala、Glu、Asp、Arg等4種主要氨基酸,被認為對條斑紫菜的風味有重要貢獻[17]。
  3.2.2脂肪酸含量及組成。脂肪在條斑紫菜中的含量僅為1%~2%,且與生長季節的關系不明顯,可以認為條斑紫菜是一種高蛋白、低脂肪的優質海洋食品。但是條斑紫菜脂肪酸含量雖然不高,卻大部分為不飽和脂肪酸,其中EPA占50.1%[1]。EPA具有降低血壓、促進平滑肌收縮、擴張血管、阻礙血小板凝集和防止動脈硬化、防止老年性癡呆等功能。可見,脂肪酸雖在條斑紫菜中含量較低,但是其組成合理,有益於人體健康和保健。因此,在對條斑紫菜進行品質評價時脂肪酸含量也是不可忽視的一部分。
  3.2.3礦質元素及維生素含量。條斑紫菜中灰分含量占幹重的10%左右,有助於補充人體缺乏的礦質元素,其中鈣、鎂、鋅和碘含量較豐富,鉛、鎘含量均低於食品衛生標準,可以放心食用。而從生理角度看,這些礦物元素對人體是不可缺少的,並且不能在體內合成,必須通過日常食物供給,因此條斑紫菜非常適合作為補充礦物元素的功能食品。條斑紫菜所含的維生素種類多、含量高,明顯高於動物性食品,β-胡蘿蔔素、VC、VE含量尤為突出,分別達18.5、13.9、26.7 mg/kg[8],並且三者都具有重要的生物學功能:β-胡蘿蔔素能猝滅生物體內化學性很高的自由基,從而降低因自由基誘發的過氧化作用,具有延緩衰老和抵抗癌癥的作用,還可防止夜盲癥、皮炎、胃腸炎;VC具有促進集體較遠蛋白合成,利於細胞間質形成,促進抗體的形成,增強抗病力,還利用還原性幫助機體解毒的作用;VE的抗氧化能力以及對過氧化物講解作用,能保護細胞膜的完整。
  可見,條斑紫菜中礦質元素及維生素的含量也在一定程度上決定了其營養價值和藥用價值,因此二者的含量同樣應該成為條斑紫菜種質鑒定中重要的組成部分。
  3.2.4揮發性物質。條斑紫菜產品除了有豐富的營養成分外,其獨特的風味也是引人向往的重要原因。風味物質包括風味物質包括味感物質和嗅感物質。味感物質主要指的是前述遊離氨基酸,揮發性風味物質就是嗅覺感知的一類化合物組份,包括香氣物質和香味物質,其特點是易揮發、含量極低。2008年胡傳明對影響紫菜風味品質特征揮發性物質含量組成進行研究,鑒定了66種揮發性組分的含量,報道了8-十七烯和十五烷是紫菜重要的揮發性風味物組份,而一些短鏈醛、醇及酮類可能構成紫菜的特征嗅感物質,條斑紫菜所含揮發物中醛、酮相對量值明顯高於壇紫菜[18]。
  紫菜食品消費對品質的要求很高,尤其以烤、調為主的紫菜加工品,不僅以色澤、味感等評價產品質量,並且還將香型等嗅覺感受作為品質的重要評價指標。因此,條斑紫菜中特征揮發性物質的含量及組成也在一定程度上決定了紫菜產品的品質。
  4展望
  藻類學家對條斑紫菜的各種形態及品質性狀都進行了一些研究分析,但是目前研究體系還比較松散,還沒有形成規範性的標準。並且研究主要在於性狀的表現以及作用,還沒有將其與條斑紫菜的育種相結合。近半個世紀以來,各類主要農作物和家畜品種的改良取得了突飛猛進的進步,成果斐然,其根本原因就在於指導育種工作的數量遺傳學理論體系的建立和完善,並且有效應用於育種實踐。遺傳參數和育種值的準確估計對於改進種群的整體遺傳素質,培育優質、高產、滿足社會特定需求的品種或品系起了至關重要的作用。準確可靠的群體遺傳參數是育種實踐的必要條件,為了完善我國條斑紫菜育種體系,今後對條斑紫菜經濟性狀的研究需要多借鑒高等農作物的經驗,將數量遺傳學引進到條斑紫菜育種體系中,衡量條斑紫菜各經濟性狀的遺傳參數,以更好地評價條斑紫菜的經濟性狀,並依靠這些努力解決當前紫菜產業所遇到的難題。
  5

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