海洋生物资源高值化利用

1、 水产品加工水产品加工与与海洋生物资源高值化利用海洋生物资源高值化利用中国海洋大学中国海洋大学曾名勇曾名勇 水产品加工水产品加工食用与非食用加工食用与非食用加工食用加工食用加工: :腌、干、熏、冷冻、罐头、腌、干、熏、冷冻、罐头、鱼糜、仿生食品、调味制品等鱼糜、仿生食品、调味制品等非食用加工：药品，化工非食用加工：药品，化工 制品，工艺美术制品，制品，工艺美术制品， 建筑材料等建筑材料等 海洋生物资源高值化利用海洋生物资源高值化利用v低值海洋生物及水产品加工废弃物低值海洋生物及水产品加工废弃物的高值化利用的高值化利用v利用高新技术改造和提升传统水产利用高新技术改造和提升传统水产加工品的价值加工

2、品的价值 高高 新新 技技 术术 生物技术生物技术 膜工程技术膜工程技术 高压技术高压技术 气调保鲜技术气调保鲜技术 超临界萃取技术超临界萃取技术 生生 物物 技技 术术酶工程酶工程发酵工程发酵工程基因工程基因工程细胞工程细胞工程生物传感器生物传感器 v在食品领域中的作用：在食品领域中的作用：a.a.利用基因工程、细胞工程技术改造和改利用基因工程、细胞工程技术改造和改良食品资源；良食品资源；b.b.利用发酵工程、酶工程技术将农副原材利用发酵工程、酶工程技术将农副原材料进行精深加工；料进行精深加工；c.c.利用酶工程、发酵工程和生物反应器等利用酶工程、发酵工程和生物反应器等对传统食品加工工艺进行

3、改造，提高产对传统食品加工工艺进行改造，提高产品的附加值，降低成本和能耗品的附加值，降低成本和能耗v据估计，国际市场上以生物工程为基础据估计，国际市场上以生物工程为基础的食品工业产值在的食品工业产值在25002500亿美元亿美元以上以上 酶工程技术酶工程技术在海洋生物资源上的应用在海洋生物资源上的应用酶酶在在水水产产品品加加工工中中的的应应用用水产食品水产食品加工助剂加工助剂鱼糜鱼糜鱼油高不饱和脂肪酸鱼油高不饱和脂肪酸鱼籽酱鱼籽酱水解鱼蛋白与活性多肽水解鱼蛋白与活性多肽水产品调味料水产品调味料鱼酱油鱼酱油去皮去皮 去鳞去鳞 去膜去膜 转转 谷谷 氨氨 酰酰 胺胺 酶酶( (TGaseTGase

4、) )q 在鱼糕的生产中，形成高质量凝胶的关键步骤是鱼肌肉在鱼糕的生产中，形成高质量凝胶的关键步骤是鱼肌肉蛋白中蛋白中-谷氨酰谷氨酰- -赖氨酸（赖氨酸（GLGL）的交联的形成。鱼肉的交联的形成。鱼肉GLGL交联形成起作用的酶是交联形成起作用的酶是TGaseTGase。q 在水产加工中的其他应用还包括：增加碎鱼、虾肉制品在水产加工中的其他应用还包括：增加碎鱼、虾肉制品的凝胶强度和改善质地；用于模拟海洋食品中改善口感的凝胶强度和改善质地；用于模拟海洋食品中改善口感和质地等；和质地等；q TGaseTGase还可应用于其他食品加工过程中：如形成抗热和抗还可应用于其他食品加工过程中：如形成抗热和抗水

5、薄膜，胶凝蛋白质时可避免进行热处理；对各种蛋白水薄膜，胶凝蛋白质时可避免进行热处理；对各种蛋白质进行改性，如对酪蛋白、大豆蛋白、谷蛋白、畜禽蛋质进行改性，如对酪蛋白、大豆蛋白、谷蛋白、畜禽蛋白等进行改性，以制造出特殊要求或功能的蛋白质等白等进行改性，以制造出特殊要求或功能的蛋白质等 脂肪酶脂肪酶在水产加工中的应用在水产加工中的应用日本学者山根等人采用脂肪酶选择性水解鱼日本学者山根等人采用脂肪酶选择性水解鱼油，使鱼油中油，使鱼油中n-3PUFAn-3PUFA含量由原来的含量由原来的15%15%30%30%提高到提高到50%50%OkadaOkada等用脂肪酶在微水介质中催化鱼油的等用脂肪酶在微水

6、介质中催化鱼油的酯交换反应，得到富含酯交换反应，得到富含n-3PUFAn-3PUFA的甘油三酯的甘油三酯YoshimotoYoshimoto等用等用PEC-lipasePEC-lipase催化催化EPAEPA和和DPPLDPPL的酯交换，制备了二十碳五的酯交换，制备了二十碳五 烯酰棕榈卵磷脂，可作烯酰棕榈卵磷脂，可作 癌症治疗药物癌症治疗药物 脂肪酶富集脂肪酶富集EPAEPA、DHADHA的原理的原理在脂肪酶的催化下，鱼油中的在脂肪酶的催化下，鱼油中的甘油三酸酯快速完成水解、醇解、甘油三酸酯快速完成水解、醇解、酸解和酯交换反应，从而使酸解和酯交换反应，从而使EPAEPA、DHADHA较多地以某

7、种形式存在，再较多地以某种形式存在，再经分离，即可达到富集的目的经分离，即可达到富集的目的 DHA其他其他FFA其他其他FFAFFALipase只分解只分解DHA + DHA其他其他FFA其他其他FFADHA其他其他FFA其他其他FFALipase不分解不分解DHADHA2 FFA+ 水解鱼蛋白和活性多肽水解鱼蛋白和活性多肽水解蛋白和定向酶解获得活性多肽的技术水解蛋白和定向酶解获得活性多肽的技术底物：原料破碎，与等量的水混合，调节底物：原料破碎，与等量的水混合，调节pHpH水解：内源酶自动水解或者加入外源酶制剂水解。水解：内源酶自动水解或者加入外源酶制剂水解。水解完成后，使酶失活。水解完成后，

8、使酶失活。分离：用三相分离装置使油、沉淀物和水解产物分离：用三相分离装置使油、沉淀物和水解产物得到分离得到分离浓缩：水解蛋白和多肽的蒸发浓缩，然后用喷雾浓缩：水解蛋白和多肽的蒸发浓缩，然后用喷雾干燥或真空干燥或分子干燥的方法干燥得到水溶干燥或真空干燥或分子干燥的方法干燥得到水溶性的水解鱼蛋白或多肽性的水解鱼蛋白或多肽 制备水解鱼蛋白时，苦味是很普遍的一个问制备水解鱼蛋白时，苦味是很普遍的一个问题题选择性分离，使用外肽酶进行处理，也可以选择性分离，使用外肽酶进行处理，也可以去除苦味去除苦味 避免避免FPHFPH苦味的另一种方法是降低苦味肽的苦味的另一种方法是降低苦味肽的形成，避免蛋白质过量形成，

9、避免蛋白质过量 水解形成多肽和氨基酸水解形成多肽和氨基酸。 海洋生物活性肽海洋生物活性肽两种海洋生物多肽：天然存在与酶解两种海洋生物多肽：天然存在与酶解得到的多肽得到的多肽天然存在的海洋生物活性肽的种类：天然存在的海洋生物活性肽的种类：海绵多肽、海鞘多肽、海葵多肽、芋海绵多肽、海鞘多肽、海葵多肽、芋螺多肽、海藻多肽、鱼类多肽、贝类螺多肽、海藻多肽、鱼类多肽、贝类多肽、海星多肽、海兔多肽等多肽、海星多肽、海兔多肽等 通过酶解得到的活性肽通过酶解得到的活性肽 从沙丁鱼中分离得到从沙丁鱼中分离得到8 8肽、肽、1111肽，从肽，从金枪鱼中分离得到金枪鱼中分离得到8 8肽，从南极磷虾中分肽，从南极磷虾

10、中分离得到离得到3 3肽，从鲭鱼中分离得到鲭鱼多肽，肽，从鲭鱼中分离得到鲭鱼多肽，从东方狐鲣鱼中分离得到多肽，从虹鳟从东方狐鲣鱼中分离得到多肽，从虹鳟鱼皮中得到的核蛋白肽，从鳕鱼排中分鱼皮中得到的核蛋白肽，从鳕鱼排中分离得到的分子量分别为离得到的分子量分别为3030K,10K,5KK,10K,5K和和3 3K K的四种活性寡聚肽等的四种活性寡聚肽等 海洋生物活性肽生理活性海洋生物活性肽生理活性 易消化吸收易消化吸收（比氨基酸更易吸收）、保护（比氨基酸更易吸收）、保护胃粘膜及抗溃疡作用、胃粘膜及抗溃疡作用、抗菌抗菌、抗氧化抗氧化、抗、抗过敏、过敏、降血压降血压、降胆固醇、抗衰老、降胆固醇、抗衰老

11、、抑制抑制肿瘤细胞生长肿瘤细胞生长、抑制、抑制AIDSAIDS病毒、促进伤口病毒、促进伤口愈合、增强骨强度和预防骨质疏松、预防愈合、增强骨强度和预防骨质疏松、预防关节炎、促进角膜上皮损伤的修复和促进关节炎、促进角膜上皮损伤的修复和促进角膜上皮细胞的生长等角膜上皮细胞的生长等 鱼鱼 酱酱 油油v鱼酱油是一种传统的发酵鱼制品，在东南鱼酱油是一种传统的发酵鱼制品，在东南亚是重要的水产调味料。这种海洋食品是亚是重要的水产调味料。这种海洋食品是在热带温度下，用盐腌制原料直到内源酶在热带温度下，用盐腌制原料直到内源酶将其溶解而得到的一种液体产品。将其溶解而得到的一种液体产品。 v传统的发酵实际上是加盐，酶

12、水解，细菌传统的发酵实际上是加盐，酶水解，细菌发酵过程的结合发酵过程的结合。 改变发酵条件，添加外源酶改变发酵条件，添加外源酶如植物蛋白酶和动物蛋白酶，可如植物蛋白酶和动物蛋白酶，可以加快发酵过程，但是快速发酵以加快发酵过程，但是快速发酵的鱼酱油，风味较差。使用内源的鱼酱油，风味较差。使用内源性的鱼蛋白酶可以改进风味性的鱼蛋白酶可以改进风味 酶作为鱼类加工助剂酶作为鱼类加工助剂去皮去皮去鳞去鳞去膜去膜 去去 皮皮通常鱼片的去皮是用手工或机械方法：通常鱼片的去皮是用手工或机械方法：机器可以将皮从肉上撕掉机器可以将皮从肉上撕掉皮与肌肉在化学成分和结构上的不同，皮与肌肉在化学成分和结构上的不同，酶通

13、常在这些作用中有特异性酶通常在这些作用中有特异性冷适性的鱼胃蛋白酶在很低的反应温冷适性的鱼胃蛋白酶在很低的反应温度下可以去皮度下可以去皮 简单的去皮工艺简单的去皮工艺 整条鱼在整条鱼在105%105%的乙酸中处理，的乙酸中处理，使鱼皮胶原变性，然后迅速地转移使鱼皮胶原变性，然后迅速地转移到含有鱼胃蛋白酶和到含有鱼胃蛋白酶和0.5%0.5%的乙酸液的乙酸液中进行酶处理。中进行酶处理。2020，1-21-2h h后，皮后，皮被部分溶解，即可被洗掉被部分溶解，即可被洗掉 去去 鳞鳞用机械的方法去除鱼鳞可能会存在用机械的方法去除鱼鳞可能会存在一些问题，比如会破坏鱼皮的完整一些问题，比如会破坏鱼皮的完整

14、性和影响鱼片的得率性和影响鱼片的得率鱼在鱼在00下的酶液中浸泡，然后喷下的酶液中浸泡，然后喷水，在不影响皮和肉的情况下可以水，在不影响皮和肉的情况下可以将鳞温和地除去将鳞温和地除去 甲壳质低聚糖和甲壳胺低聚糖甲壳质低聚糖和甲壳胺低聚糖q酸水解法酸水解法q化学氧化法化学氧化法q酶解法酶解法-专一性酶解法专一性酶解法 非专一性酶解法非专一性酶解法q非衍生化水溶性甲壳质的制备非衍生化水溶性甲壳质的制备 基因工程基因工程在海洋生物资源上的应用在海洋生物资源上的应用v转基因海带转基因海带v转基因鱼转基因鱼v转基因螺旋藻转基因螺旋藻v致病微生物的检测致病微生物的检测v水产品中肠道病毒的检测水产品中肠道病毒

15、的检测 发酵工程在海洋生物资源上的应用发酵工程在海洋生物资源上的应用黄海黄杆菌低温碱性蛋白酶：菌种筛选、黄海黄杆菌低温碱性蛋白酶：菌种筛选、诱导、变异、发酵条件的优化诱导、变异、发酵条件的优化-上游工上游工程程 发酵液的处理、细菌的絮凝过滤、超滤发酵液的处理、细菌的絮凝过滤、超滤 - -下游工程下游工程利用法夫酵母发酵生产利用法夫酵母发酵生产-胡萝卜素胡萝卜素海洋微生物发酵褐藻胶裂解酶海洋微生物发酵褐藻胶裂解酶 膜工程技术膜工程技术在水产品加工上的应用在水产品加工上的应用 H 2 O 固固形形 物物、悬悬浮浮物物 蛋蛋白白 大大分分子子色色素素 有有机机物物分分子子分分级级 MF 微微滤滤 N

16、F 纳纳滤滤 RO 反反渗渗透透 小小分分子子有有机机物物 抗抗生生素素、染染料料 UF 超超滤滤 to 0.1 to 0.01 5 5 to 10 无无机机盐盐 H 2 O 固固形形物物、悬悬浮浮物物 蛋蛋白白、大大分分子子色色素素 果果胶胶等等大大分分子子物物质质 MF 微微滤滤 NF 纳纳滤滤 RO 反反渗渗透透 小小分分子子有有机机物物 芳芳香香酯酯 UF 超超滤滤 to 0.1 to 0.01 5 5 to 10 无无机机盐盐 考虑选用膜技术的原则考虑选用膜技术的原则u适宜考虑膜技术的分离过程适宜考虑膜技术的分离过程 稀溶液的浓缩，尤其适用于热敏性物质稀溶液的浓缩，尤其适用于热敏性物

17、质 欲分离的两种物质的分子量最少相差欲分离的两种物质的分子量最少相差10倍以倍以上上 有机分子与无机盐的分离有机分子与无机盐的分离 料液的澄清过滤料液的澄清过滤u不宜采用膜技术的分离过程不宜采用膜技术的分离过程 具有相似分子量的化合物的分离具有相似分子量的化合物的分离 渗透压较高的低分子物质的高倍浓缩渗透压较高的低分子物质的高倍浓缩 欲达到非常高的含固量的分离浓缩过程欲达到非常高的含固量的分离浓缩过程 高压技术的应用高压技术的应用高压杀菌高压杀菌高压是指高压是指100100MPa-600MPaMPa-600MPa的静压力的静压力原理：原理：600600MPaMPa下细胞发生变形，破裂下细胞发生变形，破裂 高压改变酶的构象、钝化其活性高压改变酶的构象、钝化其活性， 导致生化反应变化导致生化反应变化特点：风味和营养、颜色几乎不发生变化特点：风味和营养、颜色几乎不发生变化 （冷杀菌）（冷杀菌） 杀菌完全均匀、能耗少杀菌完全均匀、能耗少 微生物微生物条件条件结果结果压力压力MPa时间时间min金葡菌金葡菌29010全部死亡全部死亡大肠杆菌大肠杆菌29010全部死亡全部死亡芽孢杆菌芽孢杆菌29010全部死亡全部死亡链球菌链球菌19410一半死亡一半死亡霍乱弧菌霍乱弧菌194720全部死亡全部死亡酿酒酵母酿酒酵母5745全部死