◎ 張 瑜

（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230011）

1978年以來，我國水產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展。根據(jù)《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》，2022年我國水產(chǎn)品總產(chǎn)量5 603萬t，同比增長4.28%。其中，魚類產(chǎn)量3 304萬t，甲殼類產(chǎn)量570萬t，貝類產(chǎn)量1 267萬t。水產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的同時也產(chǎn)生了大量的水產(chǎn)副產(chǎn)物，約占原料魚的40%～55%[1]。如何合理利用水產(chǎn)副產(chǎn)物成了急需解決的問題。研究發(fā)現(xiàn)，這些副產(chǎn)物中富含多種生物活性成分，如果不進(jìn)行精深加工而直接拋棄，不僅造成資源浪費，還會給環(huán)境保護(hù)帶來負(fù)擔(dān)。

1 水產(chǎn)副產(chǎn)物中的功能性成分及提取方法

1.1 甲殼素

甲殼素，又名甲殼質(zhì)，具有強化機(jī)體免疫的功能，能夠抑制老化、預(yù)防疾病、加速病患的痊愈以及調(diào)節(jié)機(jī)體生理和機(jī)能等，還有抑菌、降糖、降脂效果[2]。甲殼素主要存在于昆蟲的外殼、甲殼類動物的骨骼和外殼中，主要從蝦、蟹等水產(chǎn)品的加工副產(chǎn)物中提取[3]。目前，制備甲殼素常見的方法有酶解法、酸堿法、微生物發(fā)酵法[4]等。

1.1.1 酶解法

酶解法主要利用稀酸溶液結(jié)合蛋白酶（蛋白酶可以是堿性蛋白酶、酸性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶或枯草桿菌中性蛋白酶）處理水產(chǎn)品副產(chǎn)物提取甲殼素，如去除蝦殼中的碳酸鹽、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，提取甲殼素[2]。紀(jì)蕾等[5]利用中性蛋白酶提取鷹爪蝦加工副產(chǎn)物中的甲殼素，蛋白質(zhì)去除率為79.45%±0.28%，甲殼素得率為11.22%±0.72%。李麗等[6]利用蛋白酶提取蟹肉罐頭下腳料中甲殼素，經(jīng)脫色、脫鈣處理后，甲殼素得率為13.71%。

1.1.2 酸堿法

酸堿法是目前利用蝦殼、蟹殼等水產(chǎn)副產(chǎn)物提取制備甲殼素和殼聚糖最普遍的方法。制備過程可歸納為“三脫”，一脫碳酸鹽、二脫蛋白質(zhì)、三脫脂類等物質(zhì)，烘干得到甲殼素。藍(lán)尉冰等[7-8]先用6%的NaOH溶液及240 W的微波脫蛋白，再用5%的HCl溶液在160 W微波中提取南美對蝦中甲殼素，甲殼素得率為26.34%±0.24%。酸堿法提取甲殼素的優(yōu)勢是操作比較簡單，但是容易產(chǎn)生廢液、廢水等污染物，環(huán)境污染嚴(yán)重。而且，脫乙?；瘯淖兗讱に氐纳硖匦?。

1.1.3 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法主要利用真菌或細(xì)菌發(fā)酵體系中產(chǎn)生的有機(jī)酸及蛋白酶去除蝦蟹殼中的礦物質(zhì)及蛋白質(zhì)，從而獲得高純度的甲殼素[9]。陳亞[10]利用乳酸菌發(fā)酵蝦殼，常溫發(fā)酵96 h，甲殼素提取率可達(dá)13.8%。黃璠[11]研究聯(lián)合使用鼠李糖乳桿菌和枯草芽孢桿菌共同發(fā)酵制備蟹殼中的甲殼素，蛋白質(zhì)的脫除率達(dá)85.45%，礦物質(zhì)的脫除率達(dá)98.98%。微生物可以有效利用蝦殼中的蛋白質(zhì)、氨基酸、脂類及礦物質(zhì)等營養(yǎng)元素，相對于酸堿提取法，微生物發(fā)酵法反應(yīng)條件溫和、過程環(huán)保。

1.2 蝦青素

蝦青素，又稱蝦黃素。天然蝦青素主要存在于真菌、藻類、甲殼動物和鮭魚等生物中，主要以游離蝦青素、蝦青素單酯和蝦青素雙酯的形式存在[12]。蝦青素具有抗氧化性[13]、抗脂質(zhì)過氧化[14]、增強免疫[15]等生理功能。蝦青素以蝦青素酯結(jié)合態(tài)的形式存在于蝦蟹外殼中，含量較低，提取成本較高，從水產(chǎn)副產(chǎn)物中提取蝦青素還處于實驗室階段。制備蝦青素常見的方法有有機(jī)溶劑提取法、酶解法、超臨界CO2萃取法、超聲輔助雙連續(xù)型離子液體微乳液提取法等。

1.2.1 有機(jī)溶劑提取法

蝦青素為脂溶性色素，在選擇蝦青素的提取溶劑時，不僅要考慮蝦青素的提取率，還要考慮溶劑的極性（見表1）。有機(jī)溶劑提取法的優(yōu)點是得率較高，但有些有機(jī)溶劑有毒性，存在一定的安全隱患，所以在使用有機(jī)溶劑時需要特別注意篩選。

表1 有機(jī)溶劑提取法提取蝦青素的部分實驗情況表

1.2.2 酶解法

酶解法主要利用蛋白酶降解與蝦青素結(jié)合的蛋白質(zhì)，實現(xiàn)蛋白脫除，易于蝦青素的提取，反應(yīng)條件溫和、設(shè)備要求簡便、用料少。酶解法提取蝦青素的部分實驗情況如表2所示。

表2 酶解法提取蝦青素的部分實驗情況表

1.2.3 超臨界CO2萃取法

CO2超臨界狀態(tài)下對溶質(zhì)溶解力強，利用超臨界CO2萃取法提取蝦青素，所得產(chǎn)品純度高、溶劑殘留少且無毒副作用。以南美白對蝦蝦頭為原料，采用超臨界CO2萃取法從中萃取蝦青素，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)萃取壓力403.95 Pa，萃取溫度39.95 ℃，CO2流量1.16 L·min-1時，所得蝦青素的純度最高，提取量為796.3 μg·g-1[21]。翁婷等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在萃取壓35 MPa、夾帶劑1.00 mL·g-1和萃取溫度60 ℃的條件下萃取3.5 h，南極磷蝦的蝦青素得率為84.41%±0.57%。臨界CO2萃取蝦青素不存在正己烷萃取后面臨的溶劑回收問題，規(guī)避了試劑殘留、污染環(huán)境的風(fēng)險。

1.2.4 超聲輔助雙連續(xù)型離子液體微乳液提取法

離子液體具有熔點低、熱穩(wěn)定性好、溶解能力強以及可設(shè)計等優(yōu)點，張莉莉等[23]利用超聲輔助離子液體四丁基三氟乙酸磷（[P4444]CF3COO）和辛基三丁基溴化磷（[P4448]Br）雙連續(xù)型離子液體提取蝦青素，蝦青素提取率可達(dá)97.75%，提取量為（48.21±0.07）μg·g-1。該方法所需溫度低、耗時短、提取率高，能較好地保護(hù)蝦青素的穩(wěn)定性。

1.3 抗氧化肽

抗氧化肽作為一種天然抗氧化劑，其活性強于氨基酸和蛋白質(zhì)，具有低毒、高效、易吸收等特點，是生物活性肽中重要的一種多肽[24]。研究表明，蝦加工廢棄物的酶解物有抗氧化活性[25]。目前，抗氧化肽的制備途徑主要有3種。①直接從生物體中提取內(nèi)源性抗氧化肽。②通過酶解法、酸水解法或發(fā)酵法制備抗氧化肽。③利用化學(xué)反應(yīng)或DNA重組方法人工合成抗氧化肽[26]。酶解法提取抗氧化肽的部分實驗情況如表3所示。

表3 酶解法提取抗氧化肽的部分實驗情況表

1.4 礦質(zhì)元素

水產(chǎn)品中含有豐富的礦物質(zhì)，如南極磷蝦中含有K、Na、Mg、Ca、P、Cu、Mn、Cr、Zn、Fe、Se 11種礦物質(zhì)[29]。礦物質(zhì)的測定方法主要有原子吸收分光光度法、氣相色譜法、氫化物原子熒光光譜法、冷原子吸收光譜法、火焰原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、液相色譜-原子熒光光譜法、電位滴定法等[30]。沈曉盛等[29]利用離子色譜法和原子吸收法測定了南極磷蝦中11種礦物質(zhì)的含量并研究了氟與礦物質(zhì)元素的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)氟與Mg、Ca、P、Mn、Se含量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。全沁果等[31]利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定南極磷蝦粉中K、Na、Mg、Ca、P等常量元素的含量以及Cr、Fe、Cu、Zn、As、Se、Cd等微量元素的含量，發(fā)現(xiàn)常量元素中鈣和磷的含量最為突出；微量元素中鐵的含量豐富，達(dá)113.49 mg·kg-1，且Fe、Cu、Zn分布均衡，符合營養(yǎng)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。研究發(fā)現(xiàn)用4%的NaOH溶液浸泡蝦殼，然后干燥過篩，用乳酸浸提，每10 g蝦殼中可提取乳酸鈣762.48 mg[32]。將蝦殼中的無機(jī)碳酸鈣轉(zhuǎn)化成易被人體吸收利用的有機(jī)酸鈣，則更易溶解、更易被吸收、安全性更好[33]，可被廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)藥行業(yè)中。

2 水產(chǎn)品副產(chǎn)物功能性成分在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 甲殼素及其衍生物

甲殼素可以轉(zhuǎn)變成殼聚糖，殼聚糖作為一種優(yōu)良的膜材料，安全、無毒，在食品保鮮食用方面具有很大優(yōu)勢，可以對食品起防腐的作用。羧甲基甲殼素可使獼猴桃和陽桃的保鮮時間比空白樣品保鮮時間延長3～9 d[34]。由甲殼素制成的薄膜對多種有毒細(xì)菌有良好的抗菌活性，含量為0.5%甲殼素的復(fù)合膜在抗拉強度、斷裂伸長率、黏度值、透光性方面有優(yōu)勢，對水的抑制作用最優(yōu)[35]。

2.2 蝦青素

蝦青素-羧甲基殼聚糖可有效抑制微生物的生長繁殖，可以將羅氏沼貨架期延長3～4 d[36]。李啟彬等[37]研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的細(xì)菌素QY-C與蝦青素結(jié)合的脂質(zhì)體對單增李斯特菌（ATCC 19111T）有良好的抗氧化和抑菌性能。作為單一抗氧化劑，蝦青素對南灣鳙魚油的抗氧化性比脂溶性茶多酚還強，0.02%蝦青素與0.02%茶多酚共同作為抗氧化劑可以使南灣鳙魚油的貯藏期在20 ℃條件下延長100 d[38]，保鮮效果良好。

3 結(jié)語

從水產(chǎn)品副產(chǎn)物中提取功能性成分的方法有很多，如酸堿法、微生物發(fā)酵法、有機(jī)溶劑提取法、酶解法、超聲輔助雙連續(xù)型離子液體微乳液提取法和超臨界CO2萃取法等，不同的提取方法提取率不同，對環(huán)境產(chǎn)生的影響也不盡相同，各有利弊，還需綜合考慮資源、提取率及環(huán)保要求等多方因素篩選出適合規(guī)模化生產(chǎn)的工藝，充分提取水產(chǎn)品副產(chǎn)物中的功能性成分，從而促使資源得到有效利用，實現(xiàn)水產(chǎn)品行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。