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鱼鳞化学成分研究进展
日期:2012-03-20 作者:顾杨娟 李杰 李富威 包建强 来源:《山西农业科学》.-2011,(11).-1227-1231 点击:
 

    近年来,随着我国水产品产量的大幅度提高,水产品消费快速增长,在鱼类加工过程中产生了大量的废料,其数量约占原料鱼的40%55%,废料中约有4%是鱼鳞。我国古代就有医书对鱼鳞的医用价值进行过论述,指出鱼鳞具有养血、散血、止血、治疗疮和烫火伤、补肾固精等作用。现代研究表明,鱼鳞中富含蛋白质、不饱和脂肪酸、卵磷脂、多种微量元素及抗癌物质,具有防治动脉硬化、高血压以及抗衰老、抗癌等医疗保健功效。

    由于人们对鱼鳞的价值缺乏足够的认识,加上产业链的不完善,鱼鳞通常直接被丢弃,或经过粗加工作为低值鱼粉用于饲料行业,造成环境污染和资源浪费。而当今社会,资源危机、环境污染的问题日益突出,因此,充分利用好鱼鳞资源具有重大的意义。

    本文介绍了鱼鳞化学成分及结构组成的研究状况,旨在为鱼鳞的进一步研究和开发利用提供理论参考。

1  鱼鳞的结构组成

    鱼鳞是大多数鱼类体表的皮肤衍生物,起保护鱼体的作用。其根据不同的形态可分为楯鳞、硬鳞和骨鳞。同内外开展研究的鱼鳞主要是硬骨鱼的骨鳞。骨鳞又分圆鳞和栉鳞,圆鳞多见于硬骨鱼鲤科类,栉鳞多见于硬骨鱼鲈形目。

    骨鳞主要由缺钙羟基磷灰石和胞外基质构成,主要是I型胶原纤维组成。骨鳞具有和其他坚硬组织(如骨头、牙齿)相似的组成成分。每个鳞片分为2层:外层骨质层和内层纤维层。在骨质层,胶原纤维零乱无序地分布于蛋白多糖中;而在纤维层,胶原纤维平行排列形成纤维薄层并且薄层之间堆叠形成正交式或双扭曲式夹板结构。现已发现,纤维薄层之间堆叠的角度有雅罗鱼(Leuciscus cephalus)36°,孔雀鱼(Poecilia reticulata)和真鲷鱼(Pagrus major)90°。Ikoma等还发现,磷灰石晶格不仅存在于骨质层,也存在于纤维层,并且在每一纤维薄层中与胶原纤维平行排列。

    在研究鱼鳞结构的同时,可通过仪器测定鱼鳞的相关成分。Ikoma等研究真鲷鱼鳞时,用能量弥散X射线探测器测出无机成分P2O5Na2OMgOCaO的含量分别为(41±2)%(3±2)%(2±1)%(54±2)%(湿物质)Ca:Pl.67;用热重力测量法测出水分、有机成分、无机成分的含量分别为13%41%46%

2  鱼鳞的化学成分

2.1  基本化学组成

    鱼鳞的基本化学组成如表l略所示。

    从水分含量上看,表1略中前7种鱼鳞的水分含量均低于20%,而其他鱼鳞的水分含量均高于50%。存在明显差异的原因可能是样品预处理的方法不同,有些鱼鳞常温晾干后待测,有些鱼鳞则是吸干体表水分后待测。

    鱼鳞中含有丰富的粗蛋白和灰分。粗蛋白含量占干物质的39.90%78.60%,由表l略可知,鲤鱼鳞的粗蛋白含量最高,达78.60%;灰分含量占干物质的17.43%51.50%,以蓝园够为主的海鱼鳞灰分含量最高,达51.50%

    鱼鳞中粗脂肪含量大多<1%或微量,唯有李川等研究瓯江彩鲤鱼鳞采用甲醇-氯仿法测得粗脂肪含量为2%。鱼鳞中脂质含量少,有利于胶原蛋白的提取和纯化。鱼鳞中总糖含量在0.20%左右。有研究表明,鲤鱼鳞中的糖缀合物具有较强的抗卵磷脂脂质过氧化作用,以及显著清除DPPH·,O2·-,·OH的作用。

    鱼鳞中的蛋白质以胶原蛋白和硬蛋白为主。鱼鳞中胶原蛋白含量丰富,占干物质的1l.59%38.30%;硬蛋白含量占干物质的4.44%8.29%。有研究表明,鱼鳞胶原是哺乳动物胶原极具竞争力的替代选择,可用于功能食品、化妆品、生物医学和制药行业。鱼鳞硬蛋自主要是角蛋白,具有优异的生物学特性和良好的材料力学性能,可广泛用于材料、生物、医学等方面。

    此外,海水鱼鳞中含有较为丰富的磷脂,含量在7mg/g左右。磷脂是动物和人体细胞膜的重要组成部分,具有提高机体免疫力、延缓衰老、增强神经细胞功能的作用。还与机体的生殖生理和激素的代谢密切相关。另有研究表明,鱼鳞中含有丰富的卵磷脂。卵磷脂(Lecithin)是一种磷脂混合物,具有改善机体神经功能障碍及紊乱、恢复脑功能、增强记忆力、防止心血管系统疾病及抗衰老等功效。

2.2  氨基酸组成

    鱼鳞的氨基酸组成及含量如表2略所示。

    海水鱼鳞和淡水鱼鳞的氨基酸组成较为相似,以天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸为主,其中,天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸都是氨基酸系列的鲜味物质。在瓯江彩鲤鱼鳞中,4种鲜味氨基酸的含量为36.67%,占氨基酸总含量的60%,高于其肌肉中鲜味氨基酸的含量(27.83%),所以,瓯江彩鲤鱼鳞具有较鲜美的味道。

    丙氨酸是鱼鳞中主要氨基酸之一,含量为2%7%。有研究表明,丙氨酸可使机体内氨基酸氧化酶在肿瘤细胞质中异位表达,阻止体内脂质氧化损伤,清除细胞毒性,还可以抑制致癌物质二甲基亚硝胺,所以,鱼鳞中较高含量的丙氨酸具有延缓衰老、防癌等作用。

    鱼鳞中精氨酸含量较高,为1.67%5.50%。在人体内精氨酸虽然能够合成,但多被分解为尿素,故需要从食物中补充。鱼鳞中含有一定量的组氨酸,它是婴儿的必需氨基酸。

    鱼鳞中还含有一定量的羟脯氨酸和羟赖氨酸,这是胶原蛋白及少数类似的结构蛋白所特有的氨基酸,有别于其他蛋白质,二者的含量与胶原蛋白分子对热或化学变性作用的抵抗力密切相关。

    瓯江彩鲤鱼鳞中检测到少量牛磺酸,含量为0.01%。牛磺酸具有调节晶体渗透压和抗氧化等作用,可抑制白内障的发生发展,补充牛磺酸,还可促进婴幼儿脑组织和智力发育。

    2略中有些鱼鳞能检测出半胱氨酸,而有些未能检出。有研究指出,半胱氨酸因为被氧化而未测定。这可能与测定方法有关,也可能与鱼的生活环境、种类有关,具体原因还有待进一步研究。半胱氨酸为半必需氨基酸,长期缺乏能导致生理功能障碍。

    在表2略中列出的鱼鳞中,色氨酸都未能检出。而高建华等检测出罗非鱼鳞、鲮鱼鳞、草鱼鱼鳞、脆肉鲩鱼鳞中的色氨酸含量分别为1.29%1.35%1.14%1.92%。他们采用了特定的测定方法:样品中加入4.2mol/mL NaOH105水解24h,经衍生处理后测定。所以,鱼鳞中是否含有色氨酸,极有可能与测定方法有关。除色氨酸不确定外,鱼鳞含有其他7种人体的必需氨基酸。

2.3  脂肪酸

    鱼鳞的主要脂肪酸含量如表3略所示,其中,十六酸(棕榈酸)和十八碳烯酸(油酸)、十八碳二烯酸(亚油酸)的含量较高。除金线鱼鳞外,其他鱼鳞中不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸含量。鱼鳞中还含有二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)EPA的含量较DHA低。罗红宇研究的海鱼鳞中EPADHA含量较高,总量达16%以上,高于中国对虾头中的含量。瓯江彩鲤鱼鳞中的总脂含量显著低于其肌肉中总脂含量,不饱和脂肪酸含量在总脂肪酸中的比例高于其肌肉中的比例。

    多不饱和脂肪酸可减少胆固醇在血管壁内的沉积,促进血液循环,从而防止动脉硬化、高血压及心脏病。特别是EPADHA多不饱和脂肪酸,对于神经系统有重要的功能,具有健脑、提高记忆力和视力的功能,尤其可以促进胎儿脑细胞发育和婴幼儿脑细胞生长,促进青少年提高记忆,防治老年性痴呆等。

2.4  矿物元素

    从表4略可以看出,鱼鳞中矿物元素含量较多的是CaP,各种鱼鳞都含FeZn,部分鱼鳞含有MgCuMnSe。与珍珠层粉相比,鱼鳞的矿物质含量较高。Tang等对10余种鱼鳞分析得知,Zn主要集中在骨质层,而Cu在纤维层中有较高的含量。从表4略还可以看出,海水鱼鳞矿物元素平均含量高于淡水鱼鳞,可以推断鱼的生活水域中的矿物元素含量对鱼鳞中的矿物元素含量有较大影响。

    钙被称为“生命金属",它是人体内含量最多的矿物元素。铁离子则是血红素的中心离子,人体缺铁将患缺铁性贫血病。在人体内,70%镁存在于骨酪和牙齿中,其余分布于软组织和体液中,是细胞中的主要阳离子。鱼鳞中Cu/Zn极小,正常人血清中Cu/Zn比卵巢癌患者的小。这表明,食用鱼鳞可促进人体生长发育,降低血清中Cu/Zn,从而可降低卵巢癌发病率的作用。

    瓯江彩鲤鱼鳞和金线鱼鳞中检测到微量元素硒。硒在人体中含量微少,仅为1420 mg/人。其有较强的抗氧化和螯合重金属能力,被称为人体微量元素中的“防癌和解毒之王”。

    以蓝园鲹为主的海鱼鳞样品中铅(Pb)和铬(Cr)含量分别为34.6120.29µg/kg,含量偏高,这可能与鱼鳞收集地水体生态环境中所含的PbCr含量密切相关。因此,开发鱼鳞产品,要注意原料的质量安全问题。

3  结语

    通过对鱼鳞化学成分研究现状的总结分析可知,鱼鳞具有很高的利用价值。但国内外对鱼鳞成分的研究还很有限,仅限于几种淡水鱼和海水鱼。鱼的种类和生活环境不同,其鱼鳞化学成分会有很大差异。为了充分有效地利用鱼鳞资源,我们必须加强鱼鳞成分的基础性研究,为鱼鳞有效成分的提取及鱼鳞产品的开发提供理论依据。   

    作者单位:(上海海洋大学食品学院,上海 201306)

    文章采集:caisy

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