近几年，我国的海参产业发展迅猛。2012年，全国海参养殖产量已达到17万吨，年产值300多亿元。作为传统药食两用海珍品，海参具备的多种营养保健功效是其商业价值的主要支撑点。刺参（Apostichopus japonicus）是我国主要消费和唯一商业养殖的海参品种，其增养殖区分布于南北沿海各地。不同产地的刺参因生长环境不同，营养品质和生理功效存在差异。建立有效的刺参产地区分方法、阐明不同产地刺参营养价值的差异是保证刺参产业健康发展的关键科学问题。本文首先探讨了元素组成与多元统计分析技术相结合的方法应用于刺参产地区分的可行性。以渤海、黄海、东海三个海域的39个刺参样品作为研究对象，利用ICP-MS法测定刺参体壁15种无机元素的含量，结果显示，不同海域的刺参样品体壁无机元素的含量差异明显。主成分分析绘制的二维散点图显示，三个海域的刺参样品明显区分。聚类分析树状图中，三个海域的刺参样品各自聚为一类。三个海域刺参样本的判别和交叉验证准确率均达到100%，得到的3个函数方程可以用于未知刺参样品海域来源的判定。主成分分析、聚类分析和判别分析结果一致，表明无机元素可以作为不同海域刺参样品区分的有效指标。为阐明不同产地刺参营养价值的差异，首先对其蛋白质、海参多糖、海参皂苷、脂质的含量及氨基酸、脂肪酸组成进行了测定。结果显示，南方（东海）海域与北方（渤海、黄海）海域刺参体壁中蛋白质、多糖和皂苷的含量存在显著差异，但渤海海域和黄海海域刺参差异较小。不同产地刺参体壁氨基酸含量及组成基本一致，而脂肪酸组成，特别是磷脂中n-3PUFA的含量及组成差异明显。研究不同脂肪酸磷脂的生理功效差异可为不同产地刺参营养价值评判提供科学依据。分别制备富含n-3PUFA、n-6PUFA、SFA/MUFA的磷脂，探讨了不同脂肪酸组成磷脂生理功效的差异。结果表明，不同脂肪酸组成磷脂在改善肥胖、炎症、糖代谢和脂代谢方面的生理活性不同，其中以n-3PUFA磷脂的调节作用最佳。而同为n-3PUFA磷脂，DHA磷脂和EPA磷脂对代谢综合征的改善作用也存在差异，DHA磷脂在调节血压方面效果更佳，而EPA磷脂在抑制体脂肪蓄积、改善脂质代谢方面表现出更好的活性，两者在改善糖代谢方面效果相当。DHA磷脂和EPA磷脂均可以通过提高脂肪组织脂联素的分泌能力、抑制机体炎症反应、上调肝脏糖原合成和促进脂肪组织对葡萄糖的摄取改善机体胰岛素敏感性，维持糖代谢平衡。在调节脂代谢方面，DHA磷脂和EPA磷脂的作用机制有所不同：DHA磷脂和EPA磷脂均可通过抑制肝脏脂肪合成相关酶的活力和基因表达，减缓脂生成进程；EPA磷脂还可以通过激活PPARα，提高肝脏脂肪酸β-氧化相关酶活力和基因表达，加快肝脏脂质的氧化分解。EPA磷脂对PPARα的激活作用是导致其与DHA磷脂生理功效产生差异的主要原因。最后对比研究了DHA磷脂和EPA磷脂在改善肥胖伴随脂肪肝方面的功效差异，并探讨了内在机理。结果表明，EPA磷脂通过激活PPARα，提高了肝脏脂肪酸β-氧化相关基因的表达，加快了肝脏脂质的氧化分解，有效改善了db/db小鼠肝脏脂质蓄积的症状，而DHA磷脂却未呈现出对脂肪肝的改善作用。综上，本文采用无机元素结合多元统计分析技术的方法成功实现了不同海域刺参样品的区分，为刺参的产地判定和溯源研究提供了有效方法。同时，分析对比了不同产地刺参营养成分的差异，深入研究了脂肪酸组成的不同对磷脂生理活性的影响，为海参营养价值的系统评判提供了科学依据。