屈嘯聲, 李小勇

(廣西壯族自治區(qū)藥用植物園，廣西 南寧 530023)

羅非魚加工廢棄物的再利用途徑和前景分析

屈嘯聲, 李小勇

(廣西壯族自治區(qū)藥用植物園，廣西 南寧 530023)

羅非魚是中國(guó)南方沿海省份和自治區(qū)的大宗養(yǎng)殖魚類.它肉味鮮美少刺，不但受到國(guó)民的歡迎，還主要加工成魚片后出口歐美賺取外匯.但魚片加工產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物如魚頭、魚骨、魚鱗、魚皮和內(nèi)臟等.這些副產(chǎn)物過(guò)去無(wú)法利用，直接拋棄后不但造成生物質(zhì)資源的浪費(fèi)，還會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染.隨著人們對(duì)生物體內(nèi)分子結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)不斷加強(qiáng)，以及國(guó)內(nèi)加工業(yè)技術(shù)的不斷提高，這些副產(chǎn)物也逐步得到了開發(fā)和利用，并成為新產(chǎn)品的原料.漁業(yè)養(yǎng)殖也是湖南農(nóng)業(yè)的重要組成部分.為加強(qiáng)加工副產(chǎn)物利用，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)促進(jìn)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)，擬通過(guò)對(duì)近年來(lái)羅非魚的加工副產(chǎn)物再利用技術(shù)和相關(guān)新產(chǎn)品的介紹，加強(qiáng)對(duì)魚類加工副產(chǎn)物再利用的重視.參33.

羅非魚；加工；副產(chǎn)物；再利用；新產(chǎn)品

1 傳統(tǒng)的羅非魚加工副產(chǎn)物利用

當(dāng)前，世界鱈魚捕撈產(chǎn)量急劇下降.而羅非魚因其肉質(zhì)鮮美，與鱈魚不相上下，使得歐美日韓等國(guó)對(duì)羅非魚片的需求量急劇增加.中國(guó)沿海諸省(福建、廣東、廣西、海南)也相應(yīng)大力開展羅非魚養(yǎng)殖和加工以出口冷凍羅非魚片創(chuàng)匯.內(nèi)陸各省如湖南、湖北、江西等也有推廣.但羅非魚體型較扁，魚片僅占全魚質(zhì)量不到46%，而魚片加工后產(chǎn)生的副產(chǎn)物卻占54%強(qiáng).其中魚頭占26.5%、內(nèi)臟6.8%、魚骨及碎肉(即魚排)16.5%、魚皮4.0%、魚鱗2.2%[1].以廣西為例，2010年共出口羅非魚片等5.95萬(wàn)t，相應(yīng)產(chǎn)生加工副產(chǎn)物約合6.98萬(wàn)t；同年廣西羅非魚總產(chǎn)量21.6萬(wàn)t，潛在副產(chǎn)物約合11.66萬(wàn)t.福建、廣東和海南情況類似.上述加工副產(chǎn)物代表不便食用，也難以處理的生物質(zhì)資源，如不能妥善利用或處理，將構(gòu)成極大的生物資源浪費(fèi)和環(huán)境污染.

而傳統(tǒng)加工方式對(duì)這些副產(chǎn)物的利用率極低，開發(fā)的產(chǎn)品也顯得單一低值.如魚內(nèi)臟等含脂肪較多，傳統(tǒng)用于加工魚油.但粗脂肪含量?jī)H占羅非魚加工副產(chǎn)物全重的4%，造成其它生物質(zhì)成分的嚴(yán)重浪費(fèi).特別中國(guó)魚油煉制水平不高，粗制魚油價(jià)位很低(600～1 200美元/t).小體型的羅非魚和魚片加工剩下的魚排等也可加工成魚粉，用作家禽家畜、魚類和毛皮動(dòng)物等的蛋白質(zhì)添加飼料.一級(jí)品魚粉僅9 600元/t.廣東和福建還有利用小魚和魚片加工副產(chǎn)物制作魚露(俗稱魚醬油)等調(diào)味品的習(xí)俗，但使用范圍較小，市場(chǎng)不大.

這些傳統(tǒng)的利用方式科技含量低，產(chǎn)品附加值不高，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，急需有更好的方式對(duì)羅非魚加工副產(chǎn)物中各部分所含的生物活性物質(zhì)加以利用，結(jié)合各種生物、化學(xué)技術(shù)來(lái)生產(chǎn)具有更高附加值的產(chǎn)品.則不但提高了生物質(zhì)的利用和產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)，更有助于減少其對(duì)環(huán)境的污染.本文擬介紹當(dāng)前的羅非魚加工副產(chǎn)物的分類再加工利用辦法和新產(chǎn)品開發(fā)的趨勢(shì)與前景分析，為社會(huì)和業(yè)界提供參考，引導(dǎo)和推動(dòng)魚類加工副產(chǎn)物的利用，減少其在環(huán)境中的積累，進(jìn)而減少其對(duì)環(huán)境的污染和破壞，保護(hù)我們的環(huán)境生態(tài).

2 羅非魚皮用于提取膠原蛋白的開發(fā)

膠原蛋白是重要的工業(yè)原料，在食品、美容化妝品等行業(yè)有廣泛用途.近年來(lái)它在食品和生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的用途也越來(lái)越多地為人認(rèn)知，它經(jīng)常被用作小分子藥物、蛋白質(zhì)和基因藥物的載體，用于維持藥物局部濃度以提高藥物療效，還能實(shí)現(xiàn)藥物的可控釋放[1]，膠原蛋白薄膜是腫瘤藥物、骨骼和軟骨疾病基因治療藥物的最佳載體材料[2-3]；此外膠原對(duì)組織器官的形成、細(xì)胞的功能表達(dá)有重要作用，其水解產(chǎn)物還是人體軟骨基質(zhì)合成的重要原料.臨床研究表明骨質(zhì)疏松癥患者吸收膠原水解產(chǎn)物能減輕痛楚[4].近年來(lái)，還有報(bào)導(dǎo)稱羅非魚皮膠原蛋白水解產(chǎn)物具有抗氧化和抗高血壓的效果[5]，這更是增添了羅非魚皮膠原蛋白的食用價(jià)值.

傳統(tǒng)上膠原和明膠的主要來(lái)源是豬牛皮.但研究表明，羅非魚皮中也含有豐富的膠原，其含量約占魚皮質(zhì)量的24%左右.隨著漁業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展，魚皮產(chǎn)量不斷提高，成為豐富的膠原蛋白資源.從魚皮中提取膠原逐步成為當(dāng)今世界的一種趨勢(shì).

值得注意的是，魚皮膠原蛋白的提取已經(jīng)出現(xiàn)了多種新的技術(shù)，已經(jīng)不再依賴傳統(tǒng)的熱水提取法、酸堿提取法等方法，而是采用了更先進(jìn)的生物酶降解提取技術(shù).這一技術(shù)是在一定的溫度和pH條件下，利用多種蛋白酶切除膠原蛋白末端的非膠原肽，使膠原蛋白得以溶解于酸或者中性鹽中.與傳統(tǒng)方法相比，酶法提取不破壞膠原蛋白的三螺旋結(jié)構(gòu)，僅使其α1和α2鏈展開.常用的蛋白酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶等.這種方法得到的是分子量較小的膠原蛋白肽，提取率比傳統(tǒng)方法更高.

特別是市場(chǎng)上還有多種對(duì)魚皮膠原蛋白利好的因素.如近年來(lái)瘋牛病的發(fā)生，導(dǎo)致全球市場(chǎng)對(duì)家畜來(lái)源的膠原蛋白產(chǎn)生了警惕心理，而魚類中沒有類似疾病傳播，其生物制品不會(huì)給人帶來(lái)安全隱患，更加受到市場(chǎng)歡迎，成為了豬牛皮外制備膠原和明膠的新的替代資源.此外，中國(guó)和東南亞、南亞均有大量不食用豬牛制品的印度教和伊斯蘭教信眾，他們是魚皮膠原蛋白的巨大潛在市場(chǎng).這都表明了羅非魚皮開發(fā)的巨大潛力.

3 羅非魚骨、鱗等用于提取羥基磷灰石

魚骨由30%的膠原等有機(jī)物和70%的無(wú)機(jī)鈣化合物組成[3]，魚鱗的組成和魚骨接近.它們含有的無(wú)機(jī)鈣化合物主要成分為羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2].小魚嫩骨中的鈣能被人體充分吸收，可用于開發(fā)食品.大魚硬骨難以利用，目前僅用于制備各種易于吸收的活性鈣配合物[6,7]用于人體補(bǔ)鈣.但當(dāng)前市場(chǎng)上活性鈣同類產(chǎn)品繁多，競(jìng)爭(zhēng)激烈，前景有限.魚鱗也可用于提取魚鱗膠原蛋白，但因?yàn)楹}多，提取前需要通過(guò)酸處理等方式，以可溶性鈣鹽的形式除去所含鈣質(zhì)，產(chǎn)生另一種形式的生物質(zhì)資源浪費(fèi).此外，魚鱗膠原蛋白品相也遠(yuǎn)不如魚皮膠原蛋白，在市場(chǎng)上受歡迎程度較低.如何利用魚鱗、骨中的鈣質(zhì)是一個(gè)難點(diǎn).

注意到羥基磷灰石是動(dòng)物骨骼中的主要含鈣化合物，生物兼容性好，移植羥基磷灰石做成的假骨骼不會(huì)導(dǎo)致自身免疫和免疫干擾問(wèn)題.羥基磷灰石非常穩(wěn)定，在生理?xiàng)l件下不分解，無(wú)毒耐腐蝕；并能與細(xì)胞膜上的多糖和糖蛋白等通過(guò)氫鍵結(jié)合，使骨組織在表面上生長(zhǎng)并形成強(qiáng)韌的表面，和骨骼形成良好融合.因此，羥基磷灰石及其衍生物制備的各種生物陶瓷、復(fù)合材料和天然材料目前被廣泛用作生物硬組織(如骨骼、牙齒、關(guān)節(jié)等)創(chuàng)傷修復(fù)和替換的第二代生物醫(yī)學(xué)材料，使用量和價(jià)格都在不斷上升，納米級(jí)羥基磷灰石的報(bào)價(jià)已經(jīng)超過(guò)1600元/公斤，遠(yuǎn)超魚粉和普通魚油.相比之下，醫(yī)用金屬及合金材料等第一代生物醫(yī)學(xué)材料在耐腐蝕、性能、加工方面的缺陷，近年來(lái)使用量不斷下降[8].

此外，羥基磷灰石表面帶有負(fù)電荷，能夠吸附一定量的重金屬離子；同時(shí)自身含有的Ca2+與重金屬離子還可以發(fā)生置換，從而捕獲更多的重金屬離子.故羥基磷灰石還可作為重金屬離子的吸附劑，用于廢水處理和被污染土壤修復(fù)劑.總體上看，羥基磷灰石對(duì)重金屬離子的吸附具有吸附性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、成本低，易解吸附、脫附釋放率低、二次污染少等特點(diǎn)，是一種良好的重金屬離子吸附材料[9～12].

當(dāng)前羥基磷灰石主要來(lái)源于化學(xué)水熱法合成，但已有報(bào)導(dǎo)用豬牛骨和其它魚類骨骼為原料羥基磷灰石[13-15].文獻(xiàn)[16]等對(duì)以魚鱗制備羥基磷灰石也進(jìn)行了大量研究.他們的研究結(jié)果表明，魚鱗直接煅燒只能得到羥基磷灰石和磷酸鈣的混合物，但采用堿性溶液與魚鱗浸泡后，再行煅燒，則可得到純度很高的羥基磷灰石，并且具有很好的分散度.這就很好地解決了羅非魚鱗、骨用于制備羥基磷灰石的方法問(wèn)題.

4 羅非魚加工碎肉用于制備降血壓肽

羅非魚經(jīng)魚片加工后剩余的魚排上還殘留有大量魚肉.過(guò)去羅非魚碎肉多通過(guò)凝膠化技術(shù)制作魚松魚糕等簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)食品[17].

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)魚肉組成和活性進(jìn)行了大量研究，從中發(fā)現(xiàn)了多種活性蛋白質(zhì)，如各種抗高血壓、抗血栓、免疫調(diào)節(jié)和抗氧化活性蛋白等.其中最引人矚目的是國(guó)外學(xué)者Kim等報(bào)導(dǎo)的魚肉中含有一些可抑制血管緊張素I轉(zhuǎn)換酶(ACE)活性，舒張血管，降低血壓的多肽，其效果優(yōu)于其它來(lái)源的天然蛋白質(zhì)[18].文獻(xiàn)[19,20]進(jìn)一步證實(shí)羅非魚中也含有該類活性肽，對(duì)ACE的體外抑制率最高可達(dá)78.9%，國(guó)外學(xué)者Raghavan也報(bào)導(dǎo)了酶解羅非魚肉蛋白所得多肽產(chǎn)物具有很強(qiáng)的抑制效果[21]；而Je等證明高血壓小鼠(200 mmHg)口服類似降壓肽后3小時(shí)內(nèi)血壓顯著降低至170 mmHg，表明所含多肽口服后具有體內(nèi)活性[22,23].這表明羅非魚加工碎肉用于開發(fā)具備降血壓效果的功能食品是完全可行的.

高血壓是世界最常見的心血管疾病，經(jīng)常引起心、腦、腎等臟器的并發(fā)癥，嚴(yán)重危害人類健康.在中國(guó)，高血壓發(fā)病率約18.8%，患者數(shù)量大于2億，年新增患者超過(guò)300萬(wàn).隨著年齡的上升，患病率還會(huì)進(jìn)一步升高.可見具有降血壓藥物和功能食品將有廣闊的市場(chǎng).故具備確鑿降血壓效果的食品將具有廣大的市場(chǎng).如能將羅非魚肉降血壓肽開發(fā)為功能食品，可望產(chǎn)生極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，具有很大的開發(fā)價(jià)值.此外，因寒潮來(lái)臨提前捕撈等造成的體型偏小不適合出口的“小規(guī)格羅非魚”魚肉也可用于制備這種降血壓肽，這對(duì)中國(guó)南方偏北湖南等地區(qū)，也在推廣羅非魚養(yǎng)殖的內(nèi)陸省份具有特別意義.

5 羅非魚內(nèi)臟用于提取蛋白酶

蛋白酶在皮革、絲綢、食品、釀造、等輕工業(yè)和醫(yī)藥上具有廣泛應(yīng)用，如皮革脫毛軟化、蠶絲脫膠、肉類軟化、酒類澄清、胃蛋白酶治療消化不良、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶凈化外科化膿性創(chuàng)口和治療胸腔間漿膜粘連等.

從生物體內(nèi)提取、純化酶是工業(yè)上生產(chǎn)酶的重要途徑之一[24].魚消化系統(tǒng)中含有豐富的蛋白酶，特別是胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和膠原蛋白酶等[25].當(dāng)前國(guó)外已成功實(shí)現(xiàn)了多種海魚內(nèi)臟蛋白酶的商業(yè)化提取[26-29].過(guò)去羅非魚內(nèi)臟僅用于提取魚油，而魚油僅占內(nèi)臟濕重的14%左右.提取過(guò)程中還需去除與脂肪結(jié)合的各種蛋白質(zhì)，蛋白酶沒有得到利用.做為雜食性魚類，羅非魚消化系統(tǒng)能適應(yīng)不同性質(zhì)的食物，相應(yīng)的蛋白酶催化活性非常高，并能適應(yīng)更寬泛的反應(yīng)條件，可能會(huì)具有更好的應(yīng)用價(jià)值[30].

文獻(xiàn)[31]對(duì)羅非魚內(nèi)臟中多種蛋白酶的活力進(jìn)行了比較和評(píng)價(jià)，確證了羅非魚內(nèi)臟中含有豐富的腸蛋白酶和超氧化物歧化酶，具備經(jīng)濟(jì)開發(fā)可行性.文獻(xiàn)[32-33]等分別對(duì)羅非魚腸蛋白酶進(jìn)行了粗酶提取和進(jìn)一步的分離純化，獲得了高活性的復(fù)合蛋白酶，有望開發(fā)成食品級(jí)的蛋白酶制劑.

6 展望和借鑒

魚類加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，如魚頭、魚骨、魚鱗、魚皮、內(nèi)臟等.長(zhǎng)期以來(lái)它們很少得到利用，被作為廢棄物拋棄，在浪費(fèi)所含生物質(zhì)資源的同時(shí)，還給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了極大的破壞.

本文介紹了羅非魚加工魚片后所得副產(chǎn)物不同部分所含生物質(zhì)資源的特點(diǎn)和特性，并重點(diǎn)介紹了當(dāng)前對(duì)魚類加工副產(chǎn)物不同部分的利用方式和技術(shù)、可開發(fā)的新產(chǎn)品及其市場(chǎng)狀況，論述了羅非魚加工副產(chǎn)物利用的可行性.這些經(jīng)驗(yàn)都可以推廣到羅非魚以外的其它魚類加工副產(chǎn)物的處理上，從而達(dá)到變廢為寶的效果，有助于減少其對(duì)環(huán)境的污染破壞.漁業(yè)也是湖南農(nóng)業(yè)的重要組成部分，這一經(jīng)驗(yàn)具有重要的借鑒意義.

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Biography：QU Xiao-sheng,male,born in 1981,Ph.D.,research assistant, biochemistry and biophysics,food chemistry.

Study on Recycling Application Techniques of Wastes by Processing Tilapia

QU Xiao-sheng*, LI Xiao-yong

(National Engineering Laboratory of Endangered Medicinal Resources in Southwest China,Guangxi Medicinal Plant Garden,Nanning 530021,China)

Tilapia is one of the major cultured fishes in the southern coastal provinces and autonomous regions of China. With less bones and delicious taste,tilapia not only is popular in domestic but also becomes an important export product in Western countries. However,the wastes such as jowls,bones,skins,scales and viscera released by processing tilapia,were hardly to be utilized and thrown away,which caused material wastes and resulted in severe environment pollution. Nowadays,these wastes gradually become available as raw materials for many products. Fishery is also an important component of agriculture in Hunan province. In order to reinforce the utilization of fish processing and protect environment as well as to promote the development of fishery industry. The recycling application techniques and its related new products are introduced so as to attach importance to the recycle of fish processing wastes.33refs.

Tilapia; processing; by-product; recycling application; new product.

2016-09-05

廣西科技攻關(guān)資助(項(xiàng)目編號(hào)：11107011-3；1222015-3A)

屈嘯聲(1978-)，男，湖南長(zhǎng)沙人，博士，助理研究員.研究方向：生物化學(xué)和生物物理，食品化學(xué).

2095-7300(2016)04-053-05

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