魚類下腳料在工業(yè)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

蔡路昀,張滋慧,李秀霞,呂艷芳,勵(lì)建榮,*,趙 葳,勞敏軍,馬永鈞,沈 琳

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧錦州 121013;2.大連天寶綠色食品有限公司,遼寧大連 116001; 3.浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司,浙江舟山 316101; 4.大連東霖食品股份有限公司,遼寧大連 116007)

魚類下腳料在工業(yè)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

蔡路昀1,張滋慧1,李秀霞1,呂艷芳1,勵(lì)建榮1,*,趙 葳2,勞敏軍3,馬永鈞3,沈 琳4

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧錦州 121013;
2.大連天寶綠色食品有限公司,遼寧大連 116001; 3.浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司,浙江舟山 316101; 4.大連東霖食品股份有限公司,遼寧大連 116007)

水產(chǎn)品加工業(yè)每年產(chǎn)生大量的下腳料,但下腳料的有效利用率很低,隨意丟棄這些下腳料既會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害也會(huì)使資源大量浪費(fèi)。所以從這些下腳料中提取具有生物活性的功能性成分不僅可以減少污染而且可以再生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品應(yīng)用到整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。本文綜述了魚加工下腳料研究現(xiàn)狀,尤其是其工業(yè)應(yīng)用,希望能對(duì)魚加工下腳料的高效開發(fā)利用提供有益借鑒。

魚,下腳料,工業(yè)應(yīng)用

食品加工業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的下腳料,而這些下腳料的處置是食品行業(yè)和人類社會(huì)要面對(duì)的主要問題之一。據(jù)世界糧農(nóng)組織2010年報(bào)道全世界每年魚的產(chǎn)量超過1.45億噸,然而在2010年全球有效利用的產(chǎn)量約為0.24億噸,僅占總量的16.54%[1]。工業(yè)魚生產(chǎn)加工會(huì)產(chǎn)生大量的魚下腳料,全球水產(chǎn)品加工業(yè)產(chǎn)生的魚下腳料占加工魚總量的60%以上,包括魚內(nèi)臟、魚頭、魚尾、魚鰭、魚皮、魚鱗、魚骨、魚碎肉等[2]。

表1 魚下腳料中提取的活性成分Table 1 Active ingredients extracted from fish by-products

如果這些副產(chǎn)物處置不合理,會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,甚至?xí)：θ祟惤】怠ｔ~下腳料的傳統(tǒng)處理方法是加工成動(dòng)物飼料或制成魚糜、魚粉,也有些工廠直接丟棄。但這些魚下腳料中蛋白質(zhì)含量高、具有良好的氨基酸組成,是優(yōu)質(zhì)的生物活性肽來源(抗氧化肽、降壓肽、免疫調(diào)節(jié)肽和抑菌肽等),如何高效利用這類蛋白質(zhì)資源成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。有很多學(xué)者研究從魚下腳料中提取生物活性成分,進(jìn)而達(dá)到廢物的充分利用,也可以生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品[1,3-4]。近年來隨著大眾對(duì)水產(chǎn)品食用需求的增加,我國(guó)水產(chǎn)品加工業(yè)蓬勃發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品的要求也隨之提高,所以低值水產(chǎn)品的精深加工及加工廢棄物的綜合利用水平需要提高,從而開發(fā)高附加值產(chǎn)品,提取和重新利用食品廢料作為消費(fèi)產(chǎn)品、原材料或添加成分呈現(xiàn)日益增長(zhǎng)的趨勢(shì),開發(fā)新的加工手段將副產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成安全的、可銷售的、可被消費(fèi)者接受的形式是必然的,這也是食品加工業(yè)達(dá)到發(fā)達(dá)水平的體現(xiàn)。

1 魚下腳料中可提取出的生物活性成分

魚下腳料可以作為功能性活性成分的來源,如膠原蛋白[5]、甲殼素[6]、明膠[7-8]、多不飽和脂肪酸[9]、酶[8]、粘多糖[10]及生物活性肽[11-12]。表1總結(jié)了近年來關(guān)于魚下腳料中活性成分提取的研究進(jìn)展。

2 工業(yè)應(yīng)用

魚加工下腳料所蘊(yùn)含的生物活性物質(zhì)可以廣泛地應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、化妝品等工業(yè)領(lǐng)域。

2.1 加工成飼料魚粉

傳統(tǒng)的下腳料處理方法是將魚加工下腳料用來生產(chǎn)飼料魚粉。魚粉是重要的蛋白質(zhì)原料,可以作為飼料用于動(dòng)物養(yǎng)殖,其品質(zhì)與原料和生產(chǎn)工藝有關(guān),目前魚粉生產(chǎn)工藝主要有干壓榨法、濕壓榨法、離心法和萃取法?，F(xiàn)代魚粉加工常用的是濕壓榨法,但在生產(chǎn)過程中易造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失,使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的魚粉有全魚粉、普通魚粉、粗魚粉,粗魚粉是用魚加工下腳料制成的,質(zhì)量最差,而全魚粉是用全魚蒸煮、壓榨、干燥、粉碎后先制成普通魚粉,再將蒸煮魚的魚汁添加到普通魚粉里干燥粉碎后得到有較高質(zhì)量的魚粉。原料魚越新鮮越能保證所生產(chǎn)魚粉的品質(zhì),所以捕獲的魚應(yīng)盡快進(jìn)行加工以加強(qiáng)原料控制。我國(guó)是蛋白質(zhì)資源缺乏的國(guó)家,每年從美國(guó)、秘魯、智利、阿根廷、新西蘭進(jìn)口大量魚粉,同時(shí)國(guó)內(nèi)魚粉生產(chǎn)質(zhì)量也有待提高[41]。將魚加工下腳料及低值魚加工成魚粉這種應(yīng)用極為簡(jiǎn)單粗獷,雖然利用了下腳料,但對(duì)魚中寶貴的營(yíng)養(yǎng)成分是極其浪費(fèi)的,所有這些副產(chǎn)物可以經(jīng)過精深加工制成營(yíng)養(yǎng)保健品、化妝品等能創(chuàng)造更高附加值的產(chǎn)品。

2.2 生產(chǎn)微生物肥料

有學(xué)者將篩選的菌株接種在魚下腳料中可以將下腳料中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解成植物更容易吸收的氮、磷元素,使氮富集達(dá)到固氮的效果,通過將水產(chǎn)品下腳料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)更高肥力的肥料。劉峰等[42]以海水魚加工下腳料為主要原料,添加玉米面和麩皮,用嗜酸乳桿菌發(fā)酵,通過正交實(shí)驗(yàn)確定發(fā)酵的最適條件為玉米面含量為3%、麩皮占1%、發(fā)酵時(shí)間為l d、接種量為10%、發(fā)酵溫度為37 ℃,在此條件下粗蛋白含量可達(dá)74.96%,同時(shí)乳酸、氨基酸和可溶性氮含量都有所提高。趙玉謹(jǐn)?shù)萚43]研究發(fā)現(xiàn)食酸菌GP2、假單胞菌GS4都具有解磷、解鉀、固氮能力,而霉菌ZP1、酵母菌ZP3同時(shí)具備良好的解磷解鉀能力,且發(fā)酵液中的組分物質(zhì)含量均已超過國(guó)家復(fù)合微生物肥料的標(biāo)準(zhǔn)。因此進(jìn)一步篩選菌株水解水產(chǎn)品下腳料制備液體肥料將是下腳料有效利用的新發(fā)展方向之一。

2.3 生產(chǎn)提取魚油

魚加工下腳料尤其內(nèi)臟含有豐富的脂肪,即魚油,魚油富含多不飽和脂肪酸(EPA和DHA)并且熔點(diǎn)低,消化吸收率高,故營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高。EPA和DHA可以降低血漿甘油三酯水平,所以補(bǔ)充EPA和DHA是一種有效的預(yù)防心血管疾病的方法,美國(guó)FDA已批準(zhǔn)高純度的ω-3脂肪酸作為處方藥治療高甘油三酯血癥和冠心病的二級(jí)預(yù)防。近年來,我國(guó)水產(chǎn)加工業(yè)逐步發(fā)展壯大,產(chǎn)生的大量魚加工下腳料是提取生產(chǎn)魚油的良好來源。朱迎春等[44]在傳統(tǒng)魚油提取方法的基礎(chǔ)上,進(jìn)行創(chuàng)新,用正己烷-異丙醇法提取了鯰魚下腳料中的魚油,得到的魚油總脂肪、必需脂肪酸、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、α-亞麻酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為94.18%、19.96%、28.34%、65.84%和0.51%。這種方法魚油提取率高且感官質(zhì)量較好,并且脫油后的原料能進(jìn)一步進(jìn)行酶解制備水解多肽,提高原料的附加值,但還需要進(jìn)一步解決溶劑殘留問題。常規(guī)以保健品的方式攝入魚油需要有規(guī)律的服用很不方便,目前研究魚油攝入方式有將魚油加入到食用油或者發(fā)酵酸奶中,為了防止魚油氧化添加天然抗氧化劑或者制成魚油微膠囊。Gan等[45]用大豆分離蛋白和核糖作為壁材制備的魚油微膠囊可顯著延長(zhǎng)魚油的保存期限。目前關(guān)于魚油提取純化的工藝和其抗氧化保藏仍需研究人員進(jìn)行進(jìn)一步的研究實(shí)驗(yàn)。目前我國(guó)魚油消費(fèi)市場(chǎng)的大部分魚油仍需從國(guó)外進(jìn)口,而食用油工業(yè)需要大量增加ω-3脂肪酸的消費(fèi)量來彌補(bǔ)其營(yíng)養(yǎng)缺口,可以考慮將魚油加入到食品中來促進(jìn)魚油的膳食補(bǔ)充。隨著魚油品質(zhì)的提高和油脂穩(wěn)定性技術(shù)的不斷發(fā)展,以及消費(fèi)者對(duì)ω-3脂肪酸對(duì)人體有益作用的日益了解,未來會(huì)有越來越多的魚油產(chǎn)品和魚油作為ω-3脂肪酸源加入到各種食品和保健品的配方中。

2.4 生產(chǎn)膠原蛋白與明膠

當(dāng)今尋找哺乳動(dòng)物膠原蛋白的替代品日益受到人們的重視,魚加工下腳料已被證明是膠原蛋白的優(yōu)質(zhì)來源之一。I型膠原蛋白是魚類加工廢棄物中含量最多的蛋白質(zhì),占全部膠原蛋白的90%左右,魚源膠原蛋白有良好的生物活性、生物相容性和可降解性,可以替代驢皮、牛皮制膠,但同時(shí)有阿膠、龜膠的滋補(bǔ)功效,被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域,并且原料來源廣泛,價(jià)格低廉。三文魚、鯊魚、多寶魚、鯉魚、羅非魚等魚種不同,變性溫度也有差異,但總體上魚源膠原蛋白的變性溫度低,低溫下穩(wěn)定性好,安全性相對(duì)比較高。Tang[46]制備了羅非魚、草魚、白鰱魚皮膠原蛋白,比較它們的成膜能力和氨基酸組成,發(fā)現(xiàn)成膜能力與膠原蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)相關(guān),并且發(fā)現(xiàn)甘氨酸的存在并不因淡水魚的種類而異,約占總殘基的30%。明膠是膠原蛋白衍生的高分子量的水溶性蛋白質(zhì),具有高含量的甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸,常用于食品添加劑來提高食品的質(zhì)地、持水性和穩(wěn)定性。Akagündüz等[27]分別從海鯛的骨和鱗中制取明膠,獲得的骨明膠流變學(xué)特性和產(chǎn)量相對(duì)低一些,而用鯛魚魚鱗生產(chǎn)的明膠凝膠強(qiáng)度和粘彈性能良好。

同時(shí),近年來關(guān)于膠原蛋白在紡織業(yè)的研究增多,膠原蛋白可以通過靜電紡絲、殼聚糖共混紡絲、海藻酸鈉共混紡絲生產(chǎn)出有良好的親和性,生物相容性和保健性的高端服裝面料,但對(duì)于魚源膠原蛋白纖維紡織技術(shù)研究目前還是空白,有很大的發(fā)展空間。魚源膠原蛋白纖維在醫(yī)學(xué)方面也有廣闊的應(yīng)用前景,可以應(yīng)用在組織工程、止血、傷口愈合、載藥、藥物控制緩釋系統(tǒng)和防黏連領(lǐng)域[47]。但從營(yíng)養(yǎng)角度看,魚源膠原蛋白并不是理想的,因?yàn)樗鄙俸芏嗳梭w所必需的氨基酸。所以可用熱水提取制成明膠后再進(jìn)行利用或用蛋白酶水解成多肽后用于抑菌、抗氧化等生物功能。明膠以其良好的生物相容性、無毒性等優(yōu)異性能可被應(yīng)用在食品可食膜和生物醫(yī)用膜中。翁武銀等[48]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脫水熱處理可以改善魚皮明膠可食膜的機(jī)械性能、耐水性能和熱穩(wěn)定性,有利于拓寬可食膜的資源利用和魚皮明膠膜的應(yīng)用。目前我國(guó)明膠在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要作為糖果添加劑、攪打劑、乳化穩(wěn)定劑、飲料澄清劑、食品涂層材料和糖衣、可食性腸衣、明膠膜等。

2.5 生產(chǎn)透明質(zhì)酸和硫酸軟骨素

透明質(zhì)酸又稱玻璃酸、玻尿酸,是由N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄醛的雙糖重復(fù)單元結(jié)構(gòu)組成的黏性多糖類物質(zhì),主要存在于動(dòng)物的皮膚、眼玻璃體、關(guān)節(jié)液等組織中,已有很多研究人員以魚眼為材料利用酶法提取透明質(zhì)酸。陳勝軍等[40]通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)分析了羅非魚眼玻璃體中透明質(zhì)酸的最佳提取工藝條件:超聲波功率200 W,超聲處理時(shí)間15 min,酶作用時(shí)間3 h,酶解溫度40 ℃,酶解pH9.0,酶用量6000 U·g-1,透明質(zhì)酸的平均得率是11.44%。硫酸軟骨素也是一種糖胺聚糖,常含有硫化的糖單位,作為結(jié)締組織大分子存在于皮膚、血管壁和心瓣膜中。Fatma等[25]從突尼斯魚中提取出硫酸軟骨素,并對(duì)其組織結(jié)構(gòu)和抗增殖活性進(jìn)行鑒定和實(shí)驗(yàn)。

2.6 生產(chǎn)功能保健品

2.6.1 抗氧化功能 近年來隨著對(duì)魚加工下腳料的研究發(fā)現(xiàn)水解多肽可以作為抗氧化劑抑制自由基攻擊細(xì)胞。Mendis等[49]通過ESR波譜法發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶水解肽表現(xiàn)出對(duì)超氧化物、DPPH自由基最高的清除力,然后用連續(xù)色譜分析胰蛋白酶水解肽,多肽序列是His-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-Leu,在實(shí)驗(yàn)條件下表現(xiàn)出強(qiáng)的自由基清除力,此外,該肽可以作為針對(duì)亞油酸過氧化反應(yīng)的抗氧化劑,其活性接近于高活性的合成抗氧化劑BHT。另外,這種肽的存在會(huì)使培養(yǎng)的人肝癌細(xì)胞的抗氧化酶水平提高,所以可以推定這種肽在細(xì)胞環(huán)境中與維持氧化還原平衡過程有關(guān)。目前通過不同氧化系統(tǒng)測(cè)定的數(shù)據(jù)表明本質(zhì)上鱈魚皮明膠肽的自由基清除活性促成了它們的抗氧化性能[47]。Lassoued等[50]提出制備的水解物抗氧化性與氨基酸組成、序列、疏水性有關(guān)。Picot等[51]通過鑒定發(fā)現(xiàn)有抗氧化功能的是短肽(5～16個(gè)氨基酸),并且在N-末端有疏水性氨基酸(纈氨酸和亮氨酸),序列內(nèi)部有脯氨酸、組氨酸和酪氨酸。酪氨酸的酚類側(cè)鏈可以使自由基鏈反應(yīng)終止,非常有助于清除自由基。Chi等[12]發(fā)現(xiàn)這種水解多肽的自由基清除機(jī)理是充當(dāng)電子供體與自由基發(fā)生反應(yīng)使它們生成更穩(wěn)定的物質(zhì)從而終止鏈反應(yīng)。從這些研究中可以總結(jié)出含有硫元素和疏水性氨基酸決定了多肽的抗氧化活性。Sila等[1]認(rèn)為具有抗氧化性能的魚源生物活性肽可以作為合成抗氧化劑的潛在替代品或功能性食品為人類提供營(yíng)養(yǎng)。但是這些基于活性肽的產(chǎn)品在商業(yè)化之前應(yīng)該評(píng)估其安全性,尤其經(jīng)過廣泛的食品加工可能會(huì)影響肽的完整性和質(zhì)量,并且將魚源多肽作為功能性食品添加成分之前應(yīng)評(píng)估其與不同食品的相容性、胃腸道穩(wěn)定性和生物利用度。

2.6.2 降血壓功能 合成的降血壓藥物有很多副作用,比如干咳、味覺障礙、皮疹等[18]。因此,目前尋找天然安全的同時(shí)有高ACE抑制活性的替代產(chǎn)品用來預(yù)防和治療高血壓廣受追捧?？茖W(xué)家已挖掘出用魚下腳料制備天然ACE抑制劑的潛力。Akagündüz等[27]從海鯛魚鱗水解物中純化出的小分子肽具有抑制ACE活性的功能,可以作為降壓肽投入生產(chǎn)使用。目前全世界范圍內(nèi)酶解膠原蛋白制備ACE抑制肽處于起步階段,很多酶的選擇和序列分析問題有待解決[18],但通過非藥物療法達(dá)到降血壓效果符合現(xiàn)代健康理念,因此,ACE抑制肽的研發(fā)具有良好的發(fā)展前景。

2.6.3 抗增殖功能 癌癥已成為導(dǎo)致死亡的第一殺手,DNA的變異會(huì)破壞監(jiān)管過程的編程包括細(xì)胞增殖和死亡,結(jié)果就是產(chǎn)生癌細(xì)胞,原因是監(jiān)管過程被破壞,細(xì)胞繁殖失控形成惡性腫瘤。目前已有很多研究確認(rèn)魚水解蛋白有抗增殖活性,例如Hsu等[52]用木瓜蛋白酶和蛋白酶ⅩⅩⅢ水解金槍魚深色肉得到的水解物有抗增殖活性,并且分子量介于390～1400 Da具有最高水平的抗增殖活性。Song等[53]推測(cè)更高的疏水性氨基酸含量可以增強(qiáng)抗增殖活性,但究竟是哪一種氨基酸促使魚水解蛋白抗增殖活性的形成仍有待研究。Suarez-Jimenez等[54]總結(jié)了來自海洋的生物活性肽有抗癌活性,包括魚水解蛋白,因此,發(fā)展從海洋產(chǎn)品下腳料中提取革新性的生物活性化合物的技術(shù)可以為這些廢棄物增加額外的價(jià)值。

2.6.4 保護(hù)心血管功能 動(dòng)脈粥樣硬化會(huì)導(dǎo)致很多心腦血管疾病,魚下腳料水解蛋白是否有抗動(dòng)脈粥樣硬化活性也吸引了很多科學(xué)家的興趣。目前,Parolini等[55]對(duì)三文魚水解物的抗動(dòng)脈粥樣硬化活性進(jìn)行研究,初步研究發(fā)現(xiàn)5%的三文魚蛋白水解物喂養(yǎng)小鼠可以降低其動(dòng)脈粥樣硬化,并且在血管和全身水平作用，減弱與動(dòng)脈粥樣硬化疾病有關(guān)的危險(xiǎn)因素。其機(jī)理主要是抑制炎癥，而與血脂的變化并無直接聯(lián)系。富含脂肪的魚類具有較高的ω-3多不飽和脂肪酸水平，通過降脂、抗炎、抗血小板凝集和抑制心律失常來抑制動(dòng)脈粥樣硬化,從而保護(hù)心臟、血管。但目前關(guān)于這種活性的研究尚少,需要研究人員進(jìn)一步探索。

2.6.5 補(bǔ)鈣等其他功能 目前市場(chǎng)上的鈣補(bǔ)充劑通常為碳酸鈣、磷酸氫鈣等化學(xué)合成制劑,隨著人們對(duì)鈣補(bǔ)充劑的需求量越來越大和對(duì)食用產(chǎn)品安全性的重視,開發(fā)魚頭和魚骨來制作天然鈣劑可以滿足市場(chǎng)需求。魚骨的主要成分是水合脂肪、灰分、蛋白質(zhì)、鈣、磷和其他微量元素,鈣含量高達(dá)30%。目前魚骨鈣質(zhì)資源應(yīng)用方式有兩種:一種是利用超微粉碎法制成魚骨粉直接作為營(yíng)養(yǎng)輔助劑,另一種是用酸法提取魚骨中的鈣,作為食品添加劑或保健食品原料或是制成各種形式的鈣片，其特點(diǎn)是生物利用率高,補(bǔ)鈣效果好。吳燕燕等[56]利用檸檬酸和蘋果酸混合提取羅非魚骨粉,其提取率和產(chǎn)品的溶解度都很高,并且動(dòng)物代謝實(shí)驗(yàn)顯示其生物利用率很高,比碳酸鈣易被機(jī)體吸收利用。

近年來通過對(duì)金屬離子在人體吸收機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)金屬離子與蛋白水解肽螯合在一起有促進(jìn)其吸收的作用[57],因此可以開發(fā)多肽螯合鋅補(bǔ)劑,同時(shí)可以為魚下腳料的深加工提供新途徑。董亞飛等[58]用響應(yīng)面法確定了帶魚下腳料酶解物螯合鋅的最佳制備條件:質(zhì)量比4.5∶1,pH6,酶解物濃度4%,反應(yīng)溫度50 ℃,反應(yīng)時(shí)間40 min,在此條件下得到的螯合率達(dá)84.16%。

綜上,將魚加工下腳料高值化后制備成生物活性物質(zhì)，可為生產(chǎn)生活提供大量有益健康的保健營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)品。

2.7 生產(chǎn)食品添加劑

魚蛋白水解物可用于食品成分或添加劑加入到加工食品中,賦予其需要的特性,如食品在貯藏過程中的穩(wěn)定性,香腸、蛋黃醬、沙拉醬、飲料、奶油等的乳化、起泡及發(fā)散性能。由于魚蛋白水解物具有起泡性,所以可以作為乳化劑或乳化穩(wěn)定劑加入到食品中增加食物的泡持性和穩(wěn)定性[20,22]。有很多研究表明魚蛋白水解物的起泡能力在23%～24%之間,泡持性在20%～140%之間[12,22,59,60]。

明膠是一種來源于膠原蛋白的水溶性異構(gòu)混合物,可以廣泛地應(yīng)用于食品添加劑來提高食品的質(zhì)地、持水性和穩(wěn)定性。目前已有很多研究闡述了將魚皮轉(zhuǎn)化成魚水解蛋白之前制備魚皮明膠和膠原蛋白的方法。Akagündüz等[27]發(fā)現(xiàn)從海鯛魚鱗中獲得的明膠有良好的凝膠強(qiáng)度和粘合性能。Karnjanapratum等[61]從木瓜乳中純化出的甘氨酰內(nèi)切酶生產(chǎn)魚明膠水解物。Taheri等[62]發(fā)現(xiàn)魚蛋白水解物在很大范圍的離子強(qiáng)度和pH內(nèi)有好的溶解性,并且耐熱不凝結(jié),加入到食品中可以促進(jìn)食品持水性,保持良好的質(zhì)地和乳化性能。

由于抗菌肽對(duì)細(xì)菌、真菌、寄生蟲、病毒、腫瘤細(xì)胞有著廣泛的抑制作用,并且隨著耐藥微生物的出現(xiàn),使得抗菌肽在醫(yī)藥及食品領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。利用魚加工下腳料制備抗菌肽作為食品添加劑,可以解決合成防腐劑不安全的問題,也滿足了人們對(duì)天然防腐劑的需求?；艚÷?shù)萚28]將帶魚下腳料用蛋白酶水解得到的多肽與鐵離子螯合,這種多肽亞鐵螯合物對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均有抑制活性。初步推測(cè)其抑菌機(jī)理為在菌膜表面形成內(nèi)外連通的孔道而使菌體細(xì)胞內(nèi)容物外泄導(dǎo)致細(xì)胞死亡。同時(shí)多肽亞鐵螯合物與菌體競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合鐵元素,使微生物不能生長(zhǎng)從而達(dá)到抑菌的效果,進(jìn)而可以提取抗菌肽作為天然防腐劑加入到食品中。

有研究發(fā)現(xiàn)從成熟魚的精巢中提取具有抑菌活性的魚精蛋白,可以作為食品防腐劑加入到食品中。Krichen等[63]在魚皮中提取的多糖對(duì)金黃色葡萄球菌、單核李斯特菌、大腸桿菌沙門氏菌均有抑制作用,這種可在魚皮中迅速大量提取的抑菌多糖有希望作為新型食品防腐劑。

食物中的脂質(zhì)氧化會(huì)使食品品質(zhì)下降甚至形成次級(jí)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物,使食物產(chǎn)生不良風(fēng)味以及潛在的毒性。人工合成的抗氧化劑雖然有很強(qiáng)的抗氧化性,但由于其潛在的對(duì)人體的危害和DNA誘導(dǎo)損傷,使其使用受很大的限制。因此近年來從天然來源中尋找新的、天然的抗氧化劑替代合成抗氧化劑成為食品添加劑領(lǐng)域的熱門研究?jī)?nèi)容之一。不少學(xué)者發(fā)現(xiàn)魚蛋白質(zhì)水解物能結(jié)合脂肪,Mbatia、Galla、Taheri、Krichen、Peinado等[23,37,55,63-64]研究數(shù)據(jù)顯示脂肪結(jié)合能力為1.0～10.8 mL/g。Chi等[12]通過對(duì)綠鰭?cǎi)R面鲀魚皮水解蛋白的研究發(fā)現(xiàn)從水解蛋白中純化出的多肽是一種優(yōu)異的天然抗氧化劑。但目前關(guān)于魚源抗氧化劑的市場(chǎng)應(yīng)用甚少,其穩(wěn)定性和抗氧化能力需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.8 生產(chǎn)休閑食品

生產(chǎn)魚片制品的下腳料魚排上殘留的碎肉可以通過凝膠化來生產(chǎn)魚糕魚松等休閑食品。鄧后勤等[65]在魚糕制作過程中添加食鹽、淀粉、大豆蛋白、砂糖來提高產(chǎn)品的質(zhì)地和口味,并通過控制漂洗、擂潰和蒸煮三個(gè)主要影響因素制成組織結(jié)構(gòu)好、形態(tài)完整、富有彈性、風(fēng)味上乘、色澤淺白的魚糕產(chǎn)品。

魚松是一種以魚肉為原料制成的金黃色茸毛狀調(diào)味干制品,不僅疏松可口,而且營(yíng)養(yǎng)成分豐富,含有蛋白質(zhì)、鈣、維生素B1、維生素B2和尼克酸,并且所含蛋白質(zhì)多屬可溶性蛋白,結(jié)締組織少,脂肪熔點(diǎn)低,易被人體消化吸收。鄧后勤等[66]優(yōu)化的魚松生產(chǎn)工藝技術(shù)是蒸煮時(shí)間40 min,壓榨水分50%,初炒時(shí)間5 min,制成的魚松樣品呈金黃色,色澤均勻一致,呈絨狀,纖維疏松,口感肉質(zhì)細(xì)膩,有魚香味。

目前市場(chǎng)上的魚松產(chǎn)品多針對(duì)幼兒開發(fā),利用珍貴的深海魚制成營(yíng)養(yǎng)豐富的魚松,既美味可口又可以補(bǔ)充兒童成長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。未來可以研發(fā)利用淡水魚下腳料高值化利用制成老少皆宜的魚松魚糕等休閑產(chǎn)品。

2.9 生產(chǎn)海鮮調(diào)味品

目前開發(fā)制備的海鮮調(diào)味品有調(diào)味料、魚露、魚醬等。魚露的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是加鹽發(fā)酵,但生產(chǎn)周期較長(zhǎng),因而保溫發(fā)酵技術(shù)、外加酶發(fā)酵技術(shù)、外加曲發(fā)酵技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,但這幾種發(fā)酵方式也存在缺陷,所以需要更多關(guān)于魚發(fā)酵不同時(shí)期影響風(fēng)味因子的研究,將傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與快速發(fā)酵技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中。吳燕燕等[67]以菠蘿酶和風(fēng)味酶混合水解制備了風(fēng)味獨(dú)特的海鮮調(diào)味料,其最適條件是固液比1∶1,自然pH,50 ℃下,加入菠蘿酶2250 U·g-1,水解3 h,再加入風(fēng)味酶750 U·g-1水解2 h。Peinado等[64]研究發(fā)現(xiàn)從魚加工下腳料得到富含氨基酸的提取物,用蛋白酶生物催化后添加葡萄糖或魚油并加熱生產(chǎn)出海鮮風(fēng)味制劑,但仍需要對(duì)不同類型和濃度的魚油進(jìn)行感官評(píng)定,從而衡量海鮮衍生魚味調(diào)味劑的可接受性。目前海鮮調(diào)味品產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,現(xiàn)代海鮮復(fù)合調(diào)味品采用包括現(xiàn)代生物技術(shù)在內(nèi)的先進(jìn)食品加工手段制造而成,營(yíng)養(yǎng)豐富,滋味鮮美。未來需要加強(qiáng)研發(fā)對(duì)酶選取、酶定向水解和酶解時(shí)間的選擇，結(jié)合電子鼻、電子舌技術(shù)和復(fù)合調(diào)味技術(shù),開發(fā)出風(fēng)味自然富含營(yíng)養(yǎng)的新型海鮮調(diào)味品。

3 結(jié)論與展望

3.1 目前關(guān)于魚下腳料水解蛋白的研究都集中在生物化學(xué)特性、功能和生理活性方面,以及動(dòng)物飼料等。隨著對(duì)水解多肽作用機(jī)理研究的不斷深入,已有很多研究表明小分子多肽有更強(qiáng)的生物活性,未來應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)用生物酶解技術(shù)制備有特定序列的多肽,從而分析不同來源、不同分子量的活性肽對(duì)人體不同的作用效果。其次,魚水解蛋白的優(yōu)化不應(yīng)僅僅停留在水解度的提高,如起泡性和抗氧化性,對(duì)其活性的研究也要多一些抗炎和抗動(dòng)脈粥樣硬化的研究。

3.2 目前關(guān)于魚油的開發(fā)利用還不足,應(yīng)該對(duì)魚下腳料按不同分類進(jìn)行魚油的提取和研究,從而篩選出最適合加入到食品中的魚油,使這類食品朝著方便化、營(yíng)養(yǎng)化方向發(fā)展,增加國(guó)民ω-3多不飽和脂肪酸攝入量。

3.3 現(xiàn)階段,對(duì)魚下腳料的研究仍停留在實(shí)驗(yàn)方面,與工業(yè)化的銜接不恰當(dāng),導(dǎo)致魚下腳料的應(yīng)用不能真正達(dá)到節(jié)約資源和使人民受惠。對(duì)魚下腳料中的活性成分的提取和純化手段也不夠成熟,仍需要科研工作者繼續(xù)研究攻關(guān),要求學(xué)者對(duì)各種食品及其特性均有了解,將其他食品與魚下腳料結(jié)合起來,開發(fā)出魚下腳料新的高效利用方式。

3.4 對(duì)魚加工下腳料的研究是資源充分利用和減少環(huán)境污染的必然要求,符合國(guó)家建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的要求,是利國(guó)利民的做法,可以促進(jìn)我國(guó)水產(chǎn)品加工業(yè)與出口協(xié)調(diào)發(fā)展,通過繼承和創(chuàng)新使傳統(tǒng)水產(chǎn)品加工業(yè)與其他領(lǐng)域的聯(lián)系更加密切,互惠互利,共同發(fā)展。

綜上,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高,魚加工下腳料的工業(yè)應(yīng)用前景十分廣闊。

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Research progress of industrial applications of fish processing by-products

CAI Lu-yun1,ZHANG Zi-hui1,LI Xiu-xia1,LV Yan-fang1,LI Jian-rong1,*, ZHAO Wei2,LAO Min-jun3,MA Yong-jun3,SHEN Lin4

(1.College of Food Science and Engineering of Bohai University,National & Local Joint Engineering Research Center of Storage,Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products,Food Safety Key Lab of Liaoning Province,Jinzhou 121013,China; 2.Dalian Tianbao Green Foods Co.,Ltd.,Dalian 116001,China; 3.Zhejiang Xingye Group,Zhoushan 316101,China; 4.Dalian Donglin Food Co.,Ltd.,Dalian 116007,China)

Aquatic products processing industry produces massive by-products every year,but the effective utilization of waste is very low. Disposal of these by-products will not only harm the environment but also make a waste of resources. So,extracting bioactive functional ingredients from these by-products can not only reduce environmental pollution but also reproduce high value-added products applied to the entire industry. This paper reviewed the research status of fish processing waste,particularly its industrial applications,hoping to provide a useful reference for efficient development and utilization of fish processing waste.

fish;by-products;industrial applications

2016-09-02

蔡路昀(1981-)，男，博士，副教授，主要從事水產(chǎn)品貯藏加工方面的研究，E-mail：clyun2007@163.com。

*通訊作者:勵(lì)建榮(1964-)，男，博士，教授，主要從事水產(chǎn)品和果蔬貯藏加工、食品安全方面的研究，E-mail：li34008@126.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金(31401478)；中國(guó)博士后基金面上項(xiàng)目(2015M570760)；遼寧省科技攻關(guān)項(xiàng)目(2015103020)；重慶市博士后特別資助項(xiàng)目(Xm2015021)。

TS254.9

A

1002-0306(2017)08-0356-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.061