羅非魚副產物綜合利用技術研究及產品開發進展

吝少偉

摘?要：介紹了羅非魚副產物中蛋白質利用和魚油提取等技術，并概述了相關風味食品開發進展，展望了羅非魚副產物利用的前景，以期為相關研究提供參考。

關鍵詞：羅非魚；副產物利用；功能性肽；魚油

中圖分類號：TS254.9 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8123(2013)10-0033-04

羅非魚又名非洲鯽魚，屬鱸形目(Percifcrmes)、鱺魚科(Cichlidae)、羅非魚屬，原產于非洲大陸及中東地區太平洋沿岸淡咸水海區，是世界性的主要養殖魚類之一。隨著全球性海洋捕撈漁業資源的大量減少，國際市場對優質水產養殖產品的需求越來越大。在眾多水產養殖產品中，羅非魚以其具有的適應性強、群體產量高、攝食力強、病害少、肉質細嫩、無肌間刺等許多優點而聞名，在全球的養殖量和消費量均呈大幅增長趨勢，被稱為“21世紀之魚”。

經過幾十年的發展，目前我國已成為羅非魚養殖和生產的第一大國。近年來，隨著我國人民生活水平大幅提高，對優質水產品的需求也大幅增加。當前我國羅非魚人均占有量不到0.5kg，加上凍全魚、魚片等加工品市場尚未打開，國內消費市場仍有很大上升空間。同時，還可以對羅非魚數以萬噸計的下腳料進行深加工，從中提取膠原蛋白肽生產加工成美容化妝品和保健食品，經濟效益十分顯著，是羅非魚產業的發展方向之一[1]。除此以外，我國發展羅非魚產業還有養殖區域廣闊適宜和勞動力資源豐富的優勢[2]。

1 羅非魚副產物利用的意義

羅非魚產業發展前景雖好，但是金融危機以來，羅非魚產業在2012年經歷了一個寒冬。2012年我國羅非魚出口形勢從一開始就陷于低迷，同時出口價格過低，嚴重打壓了國內市場價格[3]。據了解，中國的羅非魚產量占全球的45%，而出口總額達到中國總產量的一半，占全球出口量的72%[4]。為了擺脫困境，積極開展羅非魚產品精深加工研究是一個前景廣闊的方向。

淡水魚具有肉質細嫩、水分含量高、加工副產物比例大等特點。各種魚類加工副產品(如魚頭、魚皮、魚骨、魚鰭、魚鰾、魚鱗和內臟等)占魚體總質量的40%～60%。而且，魚類副產物的共同特點之一是水分含量很高，極易腐敗變質，一般需要在短時間內及時加工。隨著魚類加工業的迅速發展，該類資源的綜合利用問題也顯得日益突出。充分利用這些副產物，既能提高魚類資源的加工利用率，也避免了這些副產品因隨意拋棄而對自然環境產生污染[5]。據了解，目前我國羅非魚深加工在技術儲備上是沒有問題的，而導致我國所開發的產品還相對滯后的1個重要原因就是缺乏政府部門的積極引導[6]。羅非魚產業轉型升級，就是要改變加工工藝，提高下腳料的利用率，開發多元化產品，增加產品附加值。

2 羅非魚副產物利用研究現狀

目前羅非魚加工產品的綜合利用水平不高，深加工和副產物開發利用總體還較少。羅非魚在加工過程中產生的下腳料(包括頭、尾、骨、皮、鱗、內臟及其殘留魚肉)，其質量約占原料魚的40%～65%，且大多未進行有效利用。彭燕等[7]對羅非魚加工下腳料的一般營養成分、氨基酸組成和維生素進行了分析。分析結果表明：下腳料富含鈣、VD和VE，蛋白質和脂肪含量較高，其質量分數分別為13.10%和14.77%。在下腳料的氨基酸組成中，必需氨基酸占氨基酸總量的57.3%，氨基酸組成模式符合FAO/WHO推薦的理想模式。故羅非魚下腳料有其獨特的開發價值。

通過高值化加工處理技術，對羅非魚下腳料進行綜合利用包括：利用魚皮和魚鱗提取膠原蛋白和制備膠原多肽；從內臟中提取魚油以及魚肝膏；以魚骨中鈣質為原料開發活性鈣制品；將下腳料經過脫腥脫臭等技術處理，開發研制成氨基酸含量高且價格合理的功能性食品及蛋白源配制顆粒飼料出口或內銷；風味魚皮、魚鱗休閑食品開發等。這些技術提高了羅非魚資源的利用率，減少了對環境的污染，開拓了羅非魚加工“零廢棄”的途經[8-10]。

2.1 羅非魚副產物中蛋白質酶解制備功能性肽

羅非魚廢棄物中粗蛋白含量約為14.8%，營養成分含量較高，而且原料豐富、價格低廉，是一種不可多得的優質蛋白質資源[11]。對其進行選擇性的水解可制得具有不同功效的功能性肽。羅麗花等[12]通過采用堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶及胰蛋白酶水解羅非魚下腳料蛋白，發現酶解產物對O2－·、DPPH自由基及油脂過氧自由基具有一定的清除能力，其中堿性蛋白酶酶解產物對上述3種自由基均具有較強的清除能力，并在此基礎上優化了堿性蛋白酶的酶解條件。Slvakumar等[13]研究了羅非魚堿溶性蛋白質的酶水解產物對活性氧粒子的清除能力及其自身還原能力，發現其可以做成抗氧化營養保健品。另外，劉杰模等[14]用羅非魚下腳料酶水解制備降血壓肽，并對工藝參數進行優化。根據回歸方程的預測結果，其血管緊張素轉化酶(angiotensin converting enzyme，ACE)抑制率達67.4%。Sivakumar等[15]研究了羅非魚蛋白水解產物和相應分離組分的體外ACE抑制活性，結果顯示水解度高的酶水解產物ACE抑制活性較強，并且分子質量低的多肽比分子質量高的ACE抑制活性強。這為ACE抑制肽制備最佳酶解參數的確定提供了參考。

通過調整酶水解條件，對羅非魚皮膠原蛋白進行酶水解，也可以制得降血壓肽和抗氧化肽[16-17]。Zhuang Yongliang等[18]用響應面分析法優化了堿性蛋白酶Properase E水解羅非魚皮膠原蛋白制備活性氧清除肽的工藝，并采用超濾分離出水解物中清除羥基自由基活性最強的組分。研究發現這種組分能明顯清除多種活性氧粒子，并可以作為功能性成分應用到醫藥和食品工業中。Xiong Hejian等[19]研究了風味蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解羅非魚骨的條件，用響應面分析法優化得到了水解度最大時的酶水解條件，表明羅非魚骨水解產物在作為食品中蛋白質補充劑等方面有很好的前景。因此，酶解羅非魚骨可將骨中的骨膠原蛋白水解成多肽及L-氨基酸，大大提高其營養價值和功能特性。另外，Charoenphun等[20]研究了羅非魚蛋白水解產物的鈣結合能力，并確定了鈣結合肽的分子量和鈣結合關鍵肽段的氨基酸排序，表明羅非魚蛋白是鈣結合肽一個很好的來源。

綜上看出，羅非魚副產物用蛋白酶水解后得到的活性肽具有抗氧化、降血壓和鈣結合活性，做成保健品可以提高羅非魚副產物的附加值。

2.2 羅非魚加工下腳料中提取魚油

魚油是1種利用價值很高的天然ω-3脂肪酸來源產品，其中富含的二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)同屬ω-3系多不飽和脂肪酸(poly unsaturated fatty acids，PUFA)[21]。魚油中DHA和EPA含量較高，具有很高的營養價值和很好的開發利用前景。以羅非魚加工下腳料提取魚油不僅能提高羅非魚產品的附加值，而且還能促進羅非魚養殖加工產業良性發展，具有重要的經濟價值和現實意義[22]。傳統的魚油提取工藝有壓榨法、蒸煮法、稀堿水解法、酶解法等，由于某些方法固有的缺陷，目前工業生產多采用稀堿水解法和酶解法提取魚油[21]。

稀堿水解法的優點是出油率和維生素得率較高、顏色淡、酸價低，但廢渣中鈉含量太高，不能有效地利用。改進后的氨法和鉀法提取魚油中廢水廢渣可用作肥料，避免了鈉鹽污染，同時也達到廢棄物綜合利用的目的。高加龍等[23]以羅非魚內臟為原料，采用鉀法提取粗魚油，化學精煉法精煉魚油，并對提取和精煉方法進行優化。通過精煉魚油的酸價和過氧化值都變小，色澤變為淡黃色，魚腥味變淡，達到了較好的效果。

白洋等[24]以羅非魚魚片加工下腳料為原料，以粗魚油提取率為指標，確定了堿性蛋白酶(Alcalase)提取羅非魚粗魚油的最佳酶解工藝參數。所提取的粗魚油感官和理化等級均達到水產行業標準規定的粗魚油二級水平。Qian Junqing等[25]用1398中性蛋白酶研究了魚油提取中酶促反應的動力學特性，最后通過推導酶動力方程得到臨界酶濃度和臨界底物濃度。Rodriguez等[26]利用超臨界流體萃取法從魚類的下腳料中提取魚油，并與其他方法進行比較，發現其提取率相對較高，能夠有效防止脂肪的氧化(對于ω-3多不飽和脂肪酸含量高的魚油更有意義)，明顯降低魚油中有毒物質的含量，且不污染環境，是一種較好的提取方法。

魚油在加工、貯藏和銷售過程中極易出現脂肪的氧化變質，而魚油氧化不僅失去原有的營養保健作用，使食品產生異味，而且產生的有害有毒物質對人類機體也產生較大危害，甚至會誘發癌癥[27]。而通過添加茶多酚等抗氧化劑[28]或對魚油進行微膠囊化[29]可提高其抗氧化性，延長其保質期。

2.3 魚皮中提取膠原蛋白或明膠

膠原蛋白(collagen)是膠原纖維經過部分降解后得到的具有較好水溶性的蛋白質。它是一種生物性高分子物質，為生物科技產業最具關鍵性的原材料之一，也是需求量十分龐大的最佳生物醫藥材料。其應用領域包括生物醫藥材料、化妝品、食品工業和研究用途等。羅非魚皮中的粗蛋白含量高達33.14%(以濕基計)，膠原蛋白含量為27.8%，約占其粗蛋白含量的83.9%，說明羅非魚魚皮中含有豐富的膠原蛋白，是提取可溶性膠原蛋白既豐富又經濟的原料[30]。張帥[31]探討了熱水提取、酸提取、酶提取等魚皮膠原蛋白最佳提取工藝，其中熱水法提取羅非魚皮膠原蛋白的最佳工藝為：4℃條件下0.213mol/L鹽酸浸泡魚皮21min(料液比1:20，mg/mL)后，用蒸餾水(料液比l:7，mg/mL)于42℃水浴浸提12.6h，膠原蛋白含量達293.018mg/g。膠原蛋白成品率為31.3%。

明膠(gelatin)是水溶性蛋白質混合物，是營養不完全蛋白質，廣泛用于食品(通常用來制作果凍和其他甜點)和制作黏合劑、感光底片、濾光片等。目前明膠的制備方法主要有酸法、堿法、鹽堿法和酶法，其中酶法生產明膠可明顯縮短周期、減少污染，是明膠生產的趨勢。李佳[32]研究了酶法制備明膠的工藝及其性質，其最佳工藝為：酶法脫脂→木瓜蛋白酶處理→采用NaClO-H2C2O2法對魚皮進行漂白→熬膠。制備的魚皮明膠得率為23.15%，白度為40.5，黏度和凝凍強度分別為7.52mPa·s和252Bloom g，達到食用明膠行業標準(QB/T 4087—2010《食用明膠》)。

2.4 加工成調味品或風味食品

目前，利用低值魚和水產加工下腳料中的蛋白質制備氨基酸和多肽含量高的調味品是國內外研究熱點之一。

魚露是用小魚蝦為原料，經腌漬、發酵、熬煉后得到的一種味道鮮美的汁液，帶有咸味和鮮味，是東南亞家庭、餐飲及調味料生產的基本調味品。薛佳等[33]采用酶法及微生物發酵方法聯用對羅非魚加工下腳料進行低鹽發酵，同時改善魚露風味、降低含鹽量并大大縮短了魚露發酵周期。經最佳工藝發酵得到的發酵初液感官顏色呈棕紅色，達到國家一級品標準，理化指標符合國家標準，風味較好；氨基酸態氮含量達到0.5462g/dL，蛋白質利用率達到55.2%。

李永成等[34]以羅非魚加工廢棄物與麩皮為主要原料，采用低鹽固態發酵工藝生產出醬色鮮艷、醬香濃厚，有淡淡魚腥味的魚鮮醬油。除此以外，羅非魚加工下腳料可用來生產固體魚鮮調味品[35]或在酶解后通過美拉德反應制備肉類風味物[36]。

另外，羅非魚部分副產物可加工成獨特的風味食品。王玉華等[37]研究了含豐富膠原蛋白的帶鱗羅非魚皮加工成即食風味魚皮的工藝，制作的產品口感爽脆、香辣適中。曹薇等[38]研究了以羅非魚下顎肉為原料制取方便營養的休閑食品速凍掛糊魚的工藝，在最佳加工工藝條件下制取的魚塊呈雞翅狀，香酥可口、風味獨特、營養豐富。

2.5 其他利用途徑

除了上述幾種主要的利用技術以外，羅非魚副產物還有其他的利用途徑。Deraz等[39]研究了內源酶作用下羅非魚內臟在不同pH值下的自溶作用，從水解內臟勻漿中獲得的各種蛋白胨能夠促進乳酸菌等微生物的生長，這類微生物有特別復雜的營養需求(主要是肽類)。羅科麗等[40]以羅非魚內臟為原料，對乳酸菌進行液體發酵，篩選菌種和發酵液配方，并對發酵條件進行優化。通過發酵條件的優化，使發酵液的細菌數達到了109CFU/mL以上，顯示羅非魚內臟可以用于乳酸菌等益生菌的發酵生產。郝志明等[41-42]從內臟中選取了8種經濟價值較高的酶進行了篩選和評價，并研究了蛋白酶和超氧化物歧化酶的提取工藝和特性。

硫酸軟骨素(chondroitin sulfate，CS)是一種天然酸性黏多糖，具有防止血管硬化、降血脂、抗凝血、抗腫瘤、保護眼角膜以及保濕等作用。成長玉等[43]研究了以羅非魚下腳料(魚頭、魚鰭、魚尾)為原料，采用超聲波輔助稀堿-酶法提取硫酸軟骨素的工藝。

3 展?望

對羅非魚加工中產生的大量廢棄物進行高效綜合利用既提高了羅非魚加工的附加值，又可以獲得較好的經濟效益。廢棄物中含有膠原蛋白及活性肽，可以用來開發功能性食品、保健品和化妝品，在藥物開發研究中也有廣闊的前景。羅非魚產業在世界上有較好的發展前景，我國發展羅非魚產業也有相當大的優勢。提高羅非魚副產物的綜合利用水平，有利于羅非魚產業向好的方向發展。

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