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海洋鱼类分割加工废弃物的综合利用

144广东农业科学2009 年第 9 期海洋鱼类分割加工废弃物的综合利用

黄东雨1,陈海光1,Felicia kow 2

(1.仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州 510225;

2. Australian Maritime College, University of Tasmania, Tasmania Australia 7248)

摘要:在海洋鱼类分割加工过程中会产生大量的加工废弃物,其重量可占原料鱼的20%~70%。综述了海洋鱼类分割加工所产生的鱼头、鱼骨、鱼皮、内脏等废弃物的综合利用技术研究状况,提出海洋鱼类废弃物综合利用技术应用前景。

关键词:海洋鱼类;废弃物;综合利用

中图分类号:TS254.9文献标识码:A文章编号:1004-874X(2009)09-0144-05

Utilization of the waste material from the

filleting process of sea fish

HUANG Dong-yu1,CHEN Hai-guang1,Felicia kow2

(1.College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China;

2. Australian Maritime College,University of Tasmania,Tasmania 7248,Australia)

Abstract:For the processing of sea fish for fillets, the waste is enormous, ranged between 20% to 70% of the total catch. This article summarizes the technology employed for the utilization of fish waste including head, bone, skin and innards. The potential for the application of this technology is also highlighted.

Key words:seafood;waste material;utilization

海洋鱼类一般来自浅海或深海捕捞,其营养价值和风味均优于养殖鱼,经济价值更远高于养殖鱼类。目前世界上海洋鱼类捕捞和加工业较发达的国家有美国、加拿大、日本、挪威、澳大利亚等国,其中澳大利亚由于拥有独特的海洋地理环境资源,加上多年来十分注重海洋资源的保护,致使该国的海洋鱼类品种多、产

量高、质量保证,海产品在国际市场占有较高的地位。

为了适应现代食品消费的要求,国际市场上较流行的海洋鱼类产品是冰鲜或冷冻分割鱼肉。海洋鱼类一般的加工过程为去头去骨去内脏,然后分割取肉,部分鱼类由于鱼皮较为坚韧,分割后还需要除去鱼皮。海鱼分割加工后,剩余部分的废弃物有鱼头、鱼骨、鱼鳍、鱼皮、鱼鳞、内脏等,一般占鱼体总重的20%~40%,部分鱼的废弃物甚至达到总重的70%。

海洋鱼类的废弃物中,鱼头、鱼骨含有丰富的钙质,而且还粘连着不少鱼肉,是较好的蛋白质资源;鱼皮、鱼鳞中含有丰富的胶原蛋白;鱼内脏中存在大量的

收稿日期:2009-04-13

基金项目:2005年粤港科技招标重大项目(2005A20303001)

作者简介:黄东雨(1984-),女,在读硕士生

通讯作者:陈海光(1965-),男,硕士,副教授,E-mail:hg1508 @http://www.wendangku.net/doc/dcd5f606b8f67c1cfbd6b828.html 油脂,是可利用的营养物质,其中深海鱼油等还是高价值的功能食品原料。所以,充分利用这些加工下脚料,对于更好地利用海洋资源、提高海洋鱼类产品的附加值、减少加工业污染物排放、保护自然环境等方面,均

具有重大的现实意义。

1 鱼头、鱼骨的综合利用

鱼骨是鱼体中轴骨、附肢骨和鱼刺的总称,其中中轴骨包括头骨和脊骨,附肢骨包括奇鳍骨和偶鳍骨。Toppe 等[1]研究发现,鱼头骨和脊骨一般占鱼体重的10%~15%,发现鱼骨中不仅含有大量的矿物质,而且含有丰富的蛋白质和脂肪。

鱼头和鱼骨在海洋鱼类分割加工的下脚料中所占比例较高,加上鱼头和鱼骨中含有大量的钙和蛋白质,故是开发鱼骨钙产品及鱼类蛋白质的良好资源[2-3]。

1.1 鱼头、鱼骨中蛋白资源的回收利用

海洋鱼类蛋白质是非常优质的蛋白质资源,充分合理地利用鱼类蛋白质资源非常必要。从废弃的鱼头、鱼骨及其粘连的鱼肉中回收利用蛋白质,不仅可以提高海洋鱼类的附加值,而且还可以减少鱼类加工废弃物对环境造成的污染,因此其经济效益和社会效益都十分明显。

海洋鱼类分割加工废弃物的综合利用

海洋鱼类分割加工废弃物的综合利用

目前,从鱼头和鱼骨中回收利用蛋白质的途径主要有2种,即碱式提取和酶法提取。Batista[4]对鳕鱼下脚料中蛋白质进行了碱式提取研究,确定了最佳工艺条件:在常温下,鱼头和鱼骨放入pH 12.0的NaOH溶

液中,在固液比为 1 10(W/V)的条件下提取60 min,然后用HCl溶液将pH值调节到 5.0,使溶于碱液中的蛋白质等电沉淀,蛋白质回收率约为80.60%;未能沉淀而溶于碱液中的部分蛋白质可能是肌浆蛋白或肌原纤维蛋白,于碱液中加入0.38%的Na6(PO3)6,可回收其中93.2%的碱溶性蛋白质。余杰等[5]研究发现,酶解法从鳗鱼头中提取鱼蛋白的最适条件为:温度50、pH7.0、料

液比l 1.1~1.5(W/V),添加中性蛋白酶60 U/g、木瓜蛋白酶40 U/g,水解时间 4.5 h,水解鱼蛋白中粗蛋白含量达87.63%,蛋白质回收率达37.10%。Benjakul等[6]

对牙鳕下脚料的利用进行了研究,将其下脚料(包括鱼头、皮、骨、内脏和肌肉组织)绞碎,分别用中性和碱性蛋白酶水解,选择最优酶和最佳水解条件,所得产物蛋白质含量高达79.97%、氨基酸组成与肌肉十分相近。余杰等[7]研究了酶解法提取烤鳗加工下脚料鳗骨中蛋白质与鳗油的最佳条件,结果表明提取的最佳条件为:中性蛋白酶用量260 U/g、自然pH值、温度50、固液比 1 1.5(W/V)、酶解时间4 h,在该工艺条件下、鳗鱼骨蛋白质的提取率达70%左右、粗鳗油得率为18%以

上。

酶法提取回收得到的鱼骨蛋白质含有丰富的二肽、三肽,其具有易吸收、易消化的特点,在人体中的吸收率比完整蛋白质及游离氨基酸都要高,是较理想的蛋白质资源。鱼骨蛋白水解物用离子交换树脂处理后,浓缩、喷雾干燥获得的水解蛋白粉可作为营养强化剂、肉制品增香剂、品质改良剂,同时还可以用作某些功能食品的原料[8]。

1.2 鱼头、鱼骨中钙质资源的利用

目前市场上的钙剂多为化学合成制剂,如碳酸钙、磷酸氢钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙等。国内外市场对天然钙剂的需求越来越大,如果利用钙质含量丰富的鱼头及鱼骨来制作天然钙剂,既能满足人们对天然钙的需要,又可减少鱼类废弃物对环境的污染。

鱼骨钙质资源的利用主要有2种方式:一种是利用超微粉碎法制成高钙的鱼骨粉,直接作为食品功能辅料;另一种是用酸法提取鱼骨中的钙,然后制成天然钙剂。石红等[9]以狗母鱼、金线鱼、罗非鱼等加工废弃鱼骨为原料,经l%(W/W)枯草蛋白酶50水解 6 h,120 高压蒸煮 30 min,微细粉碎后过筛,获得粒径 74

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μm的鱼骨粉样品该鱼骨粉中的钙含量为31.5%、磷含量为15.8%,钙磷比例约为 2 1,而粗蛋白和脂肪含量则相对较低,分别为11.88%和0.89%。邓尚贵等[10]对青磷鱼骨粉的制作工艺进行了探讨,将鱼骨捣碎后进行酶解,然后对样品进行干燥和超微粉碎,得到食用鱼骨粉;对该鱼骨粉营养价值进行了评价,结果发现其钙磷比例与人体接近,易被人体吸收,将其添加在玉米粥、马蹄粉和鸡精等食品中,可以提高产品的感官质量,达

到强化蛋白质和钙磷铁等矿物质元素、改善食品的钙磷比例等目的。吴燕燕等[11]用柠檬酸与苹果酸对罗非鱼骨中的钙进行提取,然后在中性条件下处理制得

CMC 活性钙,这种钙产品在 pH4.0 的条件下可完全溶解,在热水中溶解度达88%,比碳酸钙及柠檬酸钙的溶解性都高,而动物试验证明CMC活性钙更易被机体吸收利用。

1.3 鱼头、鱼骨食品的开发

大马哈鱼等鱼类的中轴骨,经清洗、沥干、加调味料、蒸煮软化、烘干、油炸、调味等工艺,可制成直接食用的鱼香酥[12]。鳗鱼骨用醋酸处理软化后,经离心、干燥、油炸、离心脱油,并用各种中药及调味品熬制的汤料进行浸渍调味,装罐、杀菌可制成鳗鱼骨罐头[13]。海

鳗鱼头经去腥处理后高压蒸煮、斩拌粉碎,再添加调味

料熬煮,可制成鱼骨羹[14]。

2 鱼皮、鱼鳞的综合利用

鱼皮主要由蛋白质、水分、灰分和脂肪组成。鱼皮的蛋白质含量较鱼肉高,而鱼皮中的蛋白质主要是胶原蛋白,其最高含量可占蛋白质总量的80%以上,所以鱼皮是制备胶原蛋白的良好原料[15]。

鱼鳞是鱼皮真皮层的变形物,约占鱼体总重的1%~5%。鱼鳞含有丰富的蛋白质、卵磷脂和各种矿物质,其中蛋白质占鱼鳞总重的70%且主要为胶原蛋白和鱼鳞角蛋白[16],其中胶原蛋白占20%~40%;鱼鳞中的脂质含量少,相比目前生产胶原蛋白的主要原料猪皮、牛

皮而言,用鱼鳞作为原料,更有利于胶原蛋白的提取和

纯化[17]。

2.1 鱼皮、鱼鳞制备胶原蛋白

近年来,疯牛病和口蹄疫等动物传染性疾病的暴发,使传统的胶原蛋白原料猪皮、牛皮的安全性受到质疑,令生产胶原蛋白的原料来源受到很大的制约。从鱼类加工废弃物中提取胶原蛋白加以利用,不仅可以提高鱼类加工业的附加值,也为胶原蛋白的生产开发一种新型的原料资源。

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目前,鱼皮、鱼鳞胶原蛋白的提取方法有酸提取法、碱提取法、酶提取法、热水提取法、微波提取法和盐提取法。这些提取方法的基本的原理都是根据胶原蛋白的特性,改变蛋白质所在的外界环境,把胶原蛋白从其他蛋白质中分离出来。Nagai等[2]从欧洲海鲈鱼、鲐鱼(日本鲂鱼)和虎鲨的鱼皮中提取酸溶性胶原蛋白,得率分别为51.4%、49.8%和40.1%(以干基计)。Jongjareonrak 等[18-19]从画眉笛鲷和大眼鲈鱼鱼皮中提取的酸溶性胶原蛋白分别为9%和10.94%(以湿基计)。Gómez-Guillén 等[20]从四班鳞鲆、鳕鱼和欧洲无须鳕鱼皮中提取得到热水溶性的胶原蛋白,得率分别为

7.4%、7.2%和 6.5%(以湿基计)。Montero 等[21]用不同浓度的氯化钠从欧洲无须鳕、鲑鱼的鱼皮中提取盐溶性胶原蛋白,鱼皮中胶原蛋白含量分别为34.2%和

48.8%。陈小娥等[22]以安康鱼皮为原料,用胃蛋白酶提取胶原蛋白,平均提取率为11.01%,纯度为96.5%。Muyonga 等[23]用乙酸从尼罗河鲈鱼幼鱼和成鱼鱼皮中提取酸溶性胶原蛋白,得率分别为63.1%和58.7%(以

干基计)。Jamilah等[24]用酸、碱预处理过的黑、红罗非鱼皮制备热水溶性胶原蛋白,得率分别为 5.39%和7.81%(以湿基计)。刘庆慧等[25]采用酸性和酶提取法从鱼鳞中提取酸溶性和酶促溶性Ⅰ型胶原蛋白,经SDS-PAGE 电泳显示,所提取的胶原蛋白电泳区带与Ⅰ型

标准品相同。Nagai等[26]通过将鱼鳞脱钙降解后,用胃蛋白酶部分水解得到胶原蛋白,其提取率很高,其中沙丁鱼为50.9%、真鲷为37.5%、鲈鱼为41.0%。Ikoma

等[27]研究了从真鲷和红非鲫的鱼鳞提取的Ⅰ型胶原蛋白,并且阐述了胶原蛋白氨基酸组成与变性温度之间的关系。

2.2 鱼皮食品的开发

鲻鱼皮经一定前处理后,用0.8 g/L复合磷酸盐的水溶液浸泡,然后用低浓度的有效氯杀菌,再在90

热水中烫煮,最后迅速放进无菌冰水中浸泡,可制成螺纹状、爽脆且富有韧性的鲻鱼皮软包装即食食品[28]。吴小干等[29]以鲟鱼皮为原料,研究确定了生产鲟鱼皮冷冻调理食品的脱腥工艺、调料配方、灭菌条件等可进行工业化生产的配方与工艺条件。

2.3 鱼鳞的其他利用

鱼鳞中的钙离子主要以羟基磷灰石的形式存在。以鱼鳞为原料生产羟基磷灰石的方法有3种:第一种为烧成法,即将去除了胶原蛋白后的鱼鳞高温煅烧,可

以得到亚微米羟基磷灰石,该羟基磷灰石拥有3~20 nm 的细孔和 120 m/g 的比表面积;第二种为碱溶法,即利用碱液将胶原蛋白除去,经过洗涤干燥得到纳米级的羟基磷灰石;第三种为酸溶解加碱合成方法[30]。羟

基磷灰石有良好的生物相容性和生物活性,能与骨形成强的活性连接,可以作为植入性材料用于美容、医学

等领域[31]。

鱼银是鱼鳞表面具有金属光泽的物质,从鱼鳞中提取的鱼银,是一种药物原料和生化试剂,在珍珠装饰业和油漆制造业中具有广泛的用途[32]。从鱼鳞中提取的6-硫代鸟嘌呤,可用于临床治疗急性白血症,对胃癌、淋巴腺瘤的治疗亦有奇效[33]。鱼鳞中的蛋白质经蛋白酶水解,制得的酶解液可用作调味品和功能性食品添加剂;另外,在水解过程中还会产生具有特定功能的功能肽,已有试验证明鱼鳞蛋白水解液具有抗氧化、降

血压、降胆固醇、抗衰老等功效[34]。

3 鱼内脏的综合利用

鱼内脏主要由脂肪、蛋白质、水分和维生素等组成。内脏中脂肪含量约为30%~50%,蛋白质含量约为30%,此外还有脂溶性维生素 A、维生素 D、维生素 E

等[35]。合理利用鱼内脏中含量丰富的油脂和蛋白质,不仅增加海洋鱼类的附加值,而且可减少鱼类废弃物对环境的污染。

3.1 鱼内脏蛋白资源的利用

鱼内脏经化学或生物方法可制成可溶性食用鱼蛋白粉、液体鱼蛋白饲料和液体鱼蛋白有机肥。其中可溶性食用鱼蛋白粉可用作强化氨基酸的食品配料,而液体鱼蛋白饲料的营养价值和投喂效果可与鱼粉相当;液体鱼蛋白有机肥的主要成分是多肽和氨基酸,易被作物吸收利用[32]。陶妍等[36]研究了鱼内脏成为饲料动物蛋白的利用价值,将鱼内脏经油温法脱水压榨干燥后制得的粉状制品(含粗蛋白40%左右)与羽毛粉蛋白、血粉蛋白以5∶3∶2的比例混合,对大鼠生长有较好的增重作用。

此外,鱼类的精巢俗称鱼白,约占鱼体重的7%,主要由水分和蛋白质组成。鱼精蛋白是一种碱性蛋白,占核蛋白的1/3[37]。从鲑、鲱、鲣、鱿、鲤、鲟、鲭、鲻等多种鱼类的精巢中均可提取到鱼精蛋白,其具有促使细胞发育繁殖、阻止血液凝固、降血压、增强肝功能、抑制肿瘤生长等多种作用[38]。同时,鱼精蛋白对食品腐败中常见的微生物的生长和繁殖有抑制作用,尤其对酵母和霉菌的抑制作用更加明显,与山梨醇等其他食品防腐剂配合使用,在抗菌性方面有明显的互补作用,并可拓宽防腐剂使用的pH值范围[39]。

海洋鱼类分割加工废弃物的综合利用

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3.2 鱼内脏油脂的回收利用

鱼油中含有丰富的DHA和EPA,含量一般在3%~20%,DHA 和 EPA 具有抑制血栓素形成的作用,从而起到保护血管内皮细胞、抑制血小板聚集、防止动脉粥样斑块及血管内血栓形成的作用[37]。鱼油有着很高的营养价值和医疗保健作用,目前被广泛应用在保健品、药品及饲料中[40]。将精制鱼油制成胶丸、口服液等是目前非常流行的保健食品[41]。

鱼油的提取方法有压榨法、淡碱水解法、溶剂法、蒸煮法、酶解法和超临界流体萃取法等。杨官娥等[42]以

氢氧化钾和硝酸钾代替传统淡碱水解工艺中的氢氧化

钠和氯化钠,使鱼油提取率提高到25%。钱俊青等[43]以

野生小带鱼为原料进行酶解提油,提油率为79.90%。吴祥庭[44]利用响应面分析法优化了酶法水解提取鲐鱼鱼油的主要影响因素加酶量、pH值、温度等,采用优化条件提取的鲐鱼鱼油得率为78.66%。

4 结语

随着世界人口的不断增长,食物资源的短缺问题会日趋严重,如何全面有效地利用现有的食品资源是目前食品科技工作者共同面对的课题。海洋鱼类是人类最宝贵的食品资源之一,国内外的食品科技工作者对海洋鱼类加工的下脚料综合利用技术进行了大量的研究,其中某些研究成果已进入了工业化应用阶段,生

产出深海鱼油等高附加值的产品。随着鱼类加工废弃物综合利用技术研究的不断深入,将进一步推动海洋鱼类加工业向高效益、低污染的方向发展,对提高加工企业的经济效益,保护地球生态环境均具有十分重大的现实意义。

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(上接第139页)

随着微胶囊技术的发展,SOD在食品工业中的应用越来越广泛,特别是在保护多肽、蛋白质、酶类等活性物质的生物活性、提高稳定性、延长半衰期、延缓释放方面起到巨大的作用。以木瓜为原料开发植物SOD

复合保健品,运用食品微胶囊技术保持产品生物活性、提高口服性,可以为木瓜产品的开发开辟一条新的途径。1%纤维素酶酶解木瓜匀浆,β-环糊精和γ-环糊精包埋,制得SOD粗提物。通过酶解工艺处理,木瓜的出汁率提高了近100%,单位重量木瓜所得上清液中SOD 总活力提高近 10.65%,采用 3%γ-环糊精包埋木瓜SOD,在包埋率和SOD稳定性方面都相对好。此外,经喷雾造粒技术制备的SOD粗提物,其SOD活性保留率为67.8%[10]。

3 结语

随着更多保健功能因子的发现以及现有保健功能因子更多功能的不断报道,利用我国丰富特有的木瓜资源开发生产休闲食品和多功能保健食品的前景将越来越为广阔,这将进一步提升木瓜种植的经济效益和社会效益。

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海洋鱼类分割加工废弃物的综合利用

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