罗非鱼皮营养成分分析及鱼皮明胶提取工艺的探讨

叶小燕, 曾少葵, 余文国, 吴文龙, 曾祥根, 黄丽明

叶小燕, 曾少葵, 余文国, 吴文龙, 曾祥根, 黄丽明. 罗非鱼皮营养成分分析及鱼皮明胶提取工艺的探讨[J]. 南方水产科学, 2008, 4(5): 55-60.
引用本文: 叶小燕, 曾少葵, 余文国, 吴文龙, 曾祥根, 黄丽明. 罗非鱼皮营养成分分析及鱼皮明胶提取工艺的探讨[J]. 南方水产科学, 2008, 4(5): 55-60.
YE Xiaoyan, CENG Shaokui, YU Wenguo, WU Wenlong, CENG Xianggen, HUANG Liming. Study on nutrient components and the extracting condition of the skin gelatin of tilapia[J]. South China Fisheries Science, 2008, 4(5): 55-60.
Citation: YE Xiaoyan, CENG Shaokui, YU Wenguo, WU Wenlong, CENG Xianggen, HUANG Liming. Study on nutrient components and the extracting condition of the skin gelatin of tilapia[J]. South China Fisheries Science, 2008, 4(5): 55-60.

罗非鱼皮营养成分分析及鱼皮明胶提取工艺的探讨

基金项目: 

广东海洋大学学生研究创新性实验基金项目 2006146

广东海洋大学自选项目 04120931

详细信息
    作者简介:

    叶小燕(1985-),女,广东海洋大学食品质量与安全专业2004级学生

    通讯作者:

    曾少葵,E-mail: zsk1105@126.com

  • 中图分类号: TS254.9

Study on nutrient components and the extracting condition of the skin gelatin of tilapia

  • 摘要:

    以罗非鱼皮为原料,对其营养成分进行分析,并通过正交试验方法探讨罗非鱼皮明胶的提取工艺,同时对明胶的理化及微生物指标进行分析。结果表明,罗非鱼皮中粗蛋白含量高达33.14%,其中胶原蛋白含量为27.8%,占其粗蛋白的83.9%;鱼皮提取明胶的适宜工艺条件为在2.5%(W/V)NaOH溶液中浸泡3.5 h,然后在0.02%(V/V)HCl浸泡约3 h,熬胶温度为55℃,提取得率为26.5%;所得鱼皮明胶的凝胶强度达468 g,粗蛋白含量为82.46%,菌落总数为1.3×105 CFU · g-1,大肠菌群结果报告为阴性。

    Abstract:

    The nutrient content was analyzed in th skin of tilapia and the conditions of gelatin extraction from the skin of tilapia were studied in this paper through the orthogonal experiment and the main physicochemical properties and microorganisms were also tested. The results showed that the contents of protein and collagen in the skin were 33.14% and 27.8%, respectively. Collagen accounted for 83.9% of all protein.The optimal conditions for gelatin extraction were established by soaking in 2.5% (W/V) NaOH solution for 3.5 h and in 0.02% (V/V) HCl for 3 h and incubated at temperature 55℃. Extraction yield of fish gelatin was 26.5%, gel strength was 468 g and the content of protein was 82.43%. The total number of bacteria was 1.3×105 CFU · g-1 and coliform bacteria indicated negative.

  • 珊瑚是热带、亚热带海洋生物,隶属于腔肠动物门珊瑚虫纲,广泛分布于太平洋、印度洋和大西洋。在有珊瑚分布的区域,吸引了各种各样的海洋生物在此栖息,形成了一个庞大的生态系统,成为生物多样性最高的海域。由于珊瑚礁区域海洋生物的多样性极高,早在20世纪70年代,一些先进国家就十分重视珊瑚礁的保护工作。国家海洋局1996年编制的《中国海洋21世纪议程行动计划》,提出“中国南海珊瑚礁生态系恢复及生物多样性保护与管理”规划,说明我国已开始重视对珊瑚礁生态系统的保护、管理和利用工作,以确保珊瑚礁使其处于一个可持续状态。造礁石珊瑚,也称浅水石珊瑚或硬珊瑚,关于广东沿岸造礁石珊瑚的研究,香港[1-9]、惠州大亚湾[10]和湛江灯楼角[11-14]曾有报道,而珠江口海岛造礁石珊瑚的群落结构及分布的研究尚未见过报道。

    断面调查采用国际通用的珊瑚礁普查方法(Coral Reefs Check),此法适合普通性质的调查。此法是在调查区域拉一条100 m长的绳作为1个断面,绳子上分为4个线段,1个线段20 m,每段相隔5 m,4个线段其中每段每隔0.5 m作1个标号,整条绳子就有160标号,潜水员潜到海底,记录标号下面所压生物种类或底质类型,并水下录相、拍照及采集珊瑚样品。辅助调查工具是60 t木质渔船一艘,功率为110 kW,和一部带汽油艇尾机的小快艇,功率为29 kW,为了更清楚观察珊瑚分布,配备了水下录相机、水下摄影机和采集珊瑚工具。

    线形概率的计算公式为:

    $$ \begin{gathered} C=\frac{x}{160} \times 100 \% \\ C a=\frac{\sum\limits_{i=1}^q C_i}{Q} \end{gathered} $$

    式中:C为断面的生物种类或底质类型的线形概率;

    x为标号下面所压生物种类或底质类型的数量;

    Ca为生物种类或底质类型的平均线形概率;

    Cii断面的生物种类或底质类型的线形概率;

    q为断面数;

    Q为总断面数。

    佳蓬列岛呈东北西南走向,包括23个岛礁,跨越距离约20 km,可以分为东北部的北尖岛、中部的庙湾岛和西南部的几个小岛屿三个主要组成部份。根据造礁石珊瑚的总体分布情况,整个佳蓬列岛总共设计了12个定量调查线断面,其中庙湾岛6个线断面,北尖岛4个线断面,西南部岛屿2个线断面。本次线断面调查,共采集到造礁石珊瑚8科16种,受调查线断面数量的限制,而实际分布的种类数目应该还要多些,其名录见表 1。在观察线断面调查的水下录相中可得出,在造礁石珊瑚中,霜鹿角珊瑚、盾形陀螺珊瑚、粗糙刺叶珊瑚、十字牡丹珊瑚和扁缩滨珊瑚这5种珊瑚群体较大,密度较高,其线形概率占总线形概率的一半以上,是该区域的优势种。在线断面调查中,也采集到赭色海底柏Melithaea ocracea(Linnaeus)、鳞灯心柳珊瑚Junceella squamata(Pallas)、细如灯心柳珊瑚Scripear gracilis Wright & Studer等8种软珊瑚。另在线断面以外比较深水的地方(水深>20 m),采集到3种非造礁石珊瑚(又称深水石珊瑚),它们是轴生环珊瑚Cyathelia axillaries (Ellis & solander)、小花木珊瑚Dendrophyllia micranthus (Ehrenberg)和华丽筒星珊瑚Tubastrea aurea (Quoy & Gainard)。本次调查,佳蓬列岛造礁石珊瑚的个体,形态各异,大小不等,其中球状和块状的直径一般小于0.5 m;皮壳状的厚度一般小于0.1 m;枝状的枝粗直径一般不超过20 mm,长度一般不超过0.1 m,分叉,总高0.3~0.6 m;扁平扇状的其直径一般是0.3~0.7 m。

    表  1  佳蓬列岛造礁石珊瑚组成和分布
    Table  1.  The constitution and distribution of hermatypic corals in Jiapeng Islands
    种类
    species
    区域 area
    北尖岛 庙湾岛 西南部岛屿
    鹿角珊瑚科 1.斑星蔷薇珊瑚 Montipora stellata Bernard + +
    2.霜鹿角珊瑚 Acropora pruinosa (Brook) + + +
    铁星珊瑚科 3.深室沙珊瑚 Psammocora profundacella Gardiner + +
    菌珊瑚科 4.十字牡丹珊瑚 Pavona decussate (Dana) + + +
    滨珊瑚科 5.扁缩滨珊瑚 Porites compressa Dana + + +
    6.澄黄滨珊瑚 Porites lutea Milne-Edwards &Haime + + +
    7.二异角孔珊瑚 Goniopora duofasciata Thiel +
    枇杷珊瑚科 8.丛生盔形珊瑚 Galaxea fascicularis (Linnaeus) + +
    蜂巢珊瑚科 9.标准蜂巢珊瑚 Favia speciosa (Dana) + + +
    10.秘密角蜂巢珊瑚 Favites abdita (Ellis & Solander) + +
    11.五边角蜂巢珊瑚 Favites pentagona (Esper) +
    12.锯齿刺星珊瑚 Cyphastrea serailia (Forskal) + + +
    13.精巧扁脑珊瑚 Platygyra daedalea (Ellis & Solander) + + +
    梳状珊瑚科 14.粗糙刺叶珊瑚 Echinophyllia aspera(Ellis & Solander) + + +
    木珊瑚科 15.盾形陀螺珊瑚 Turbinaria peltata (Esper) + + +
    16.皱折陀螺珊瑚 Turbinaria mesenterina (Lamarck) + +
    注:+表示有分布,-表示无分布
    Note:“+” denotes distribution and “-” denotes non-distribution.
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    霜鹿角珊瑚分布区域较窄,仅见于我国广东沿岸和日本沿岸海域,该种为伞形枝状群体,生活时顶端白色,基部和分枝为棕褐色;盾形陀螺珊瑚,印度洋至太平洋广布种,我国分布于台湾、海南、北部湾、广东沿岸,该种珊瑚骼薄叶片状,珊瑚杯在叶片状骨骼上不规则突起,生活时为黄褐;粗糙刺叶珊瑚,印度洋至太平洋广布种,我国分布于台湾、海南、广东沿岸,生活时为黄色或绿色;十字牡丹珊瑚,是印度洋至太平洋广布种,我国广泛分布于广东和海南岛沿岸;该种群体由坚硬、强壮的叶片状珊瑚骼组成,叶片竖立,生活时单色为黄绿色、紫色、黄褐色,复色为翠绿色加黄色;扁缩滨珊瑚,分布马纳尔湾,马六甲海峡,贝劳群岛,夏威夷,菲律宾等地,我国广东沿岸及北部湾涠洲岛有分布,该种珊瑚骼乳突节瘤块状,节瘤块升高呈枝状,而分枝相互融合成宽板状,生活时为灰褐色。

    线断面调查结果列于表 2,从表 2中可得出,造礁石珊瑚的平均线形概率为48.2%,死的造礁石珊瑚平均线形概率占7.1%,软珊瑚平均线形概率占0.8%,与珊瑚共生的生物主要是海绵、海葵和海藻,其平均线形概率占2.9%。在底质类型中,岩石的平均线形概率为19.8%,碎石的平均线形概率为8.8%,沙的平均线形概率为11.9%,泥的平均线形概率仅为0.5%。可见造礁石珊瑚生长在多石的沙质海底上。在调查的12个线断面中,水深分布范围4~15 m,造礁石珊瑚线形概率分布范围为28%~80%,平均线形概率为48.2%,其中10个断面有死的造礁石珊瑚存在,有死造礁石珊瑚存在的断面,线形概率分布范围为1%~15%,其平均线形概率占7.1%。

    表  2  调查断面珊瑚及各类底质的线形概率
    Table  2.  The line probability of corals and sediments in investigation line-transection
    岛屿
    island
    线断面
    line-transection
    线形概率/%  line probability
    硬珊瑚 死硬珊瑚 软珊瑚 海绵 海葵 海藻 岩石 碎石
    北尖岛 海鳅湾 42 13 16 4 15
    蟹旁湾 35 9 2 28 6 20
    大凼湾 71 4 1 16 2 6
    二凼湾 40 3 2 29 17 9
    庙湾岛 翁崖礁湾 39 5 3 38 15
    下风湾 54 15 24 2 5
    下风湾西南小海湾 51 12 5 2 22 8
    水坑湾 80 1 16 3
    钳虫尾湾 55 1 1 1 23 16 2 1
    东南岸线中间 29 5 2 33 18 13
    西南岛屿 湾洲海湾 28 15 2 8 2 19 3 23
    平洲海湾 54 8 2 3 2 13 1 17
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    在线断面调查中,造礁石珊瑚密度最高的是庙湾岛的水坑湾和北尖岛的大凼湾,线形概率分别为80%和71%,其次是钳虫尾湾、下风湾、平洲海湾、下风湾西南小海湾,线形概率在50%以上,海鳅湾和二凼湾,线形概率在40%以上,翁崖礁湾和蟹旁湾,线形概率在30%以上,东南岸线中间和湾洲海湾,线形概率在30%以下。调查线断面造礁石珊瑚的线形概率见图 1

    图  1  调查线断面造礁石珊瑚的线形概率
    Figure  1.  The line probability of hermatypic corals in investigation line-transection

    造礁石珊瑚分布最多的是在庙湾岛,其次是北尖岛,西南面岛屿最少。庙湾岛具有较多海湾,造礁石珊瑚主要分布在西北侧的各个海湾内,如翁崖礁湾、下风湾、下风湾西南小海湾、水坑湾和钳虫尾湾,5个海湾都有较多造礁石珊瑚分布,不仅分布密度高,个体也较大,生势也较好。庙湾岛东南侧海岸开阔,海底坡度较陡,造礁石珊瑚分布带较窄,以零星分布为主,不仅分布密度低,个体也较小,生势也较差。北尖岛具有海鳅湾、蟹旁湾、大凼湾和二凼湾4个海湾,湾内均有较多造礁石珊瑚分布,以大凼湾西侧海岸的分布最为密集,湾外沿岸分布数量很少。西南部几个分散的小岛造礁石珊瑚分布较少,仅发现在平洲岛西北面的小湾里有小范围的珊瑚密集分布,以及湾洲岛西南面的小湾里也有一些珊瑚分布,可能与地形没构成海湾有关。可见,造礁石珊瑚密集区主要分布于海湾内或岛屿的背浪面,也就是海浪和海流较为缓和的地方,其它地方则分布较稀疏。

    佳蓬列岛的造礁石珊瑚垂直分带明显。整个佳蓬列岛周围水深浅于20 m都有造礁石珊瑚分布,5 m以浅稀疏分布,5~15 m密集分布,15~20 m只有零星分布,20 m以深,基本无分布。近岛周水深4~7 m以霜鹿角珊瑚为主,其余水深以盾形陀螺珊瑚、粗糙刺叶、十字牡丹珊瑚和扁缩滨珊瑚为主。造成这一分布原因主要是受光照度强弱和该海区环境条件的影响,阳光对造礁石珊瑚来说至关重要,水较深(7 m以下),加上该海区沉积物稍多,透明度不高,光照度就弱,枝状的珊瑚由于受光面积小,不太适应这种环境,因而不发育,分布就小。而叶片状、蕈状、皮壳状等形状的珊瑚,具有较大的受光面积,也就适宜在这一环境生长。当然,对于非造礁石珊瑚而言,其在非常低的光强下也能生存。

    本次调查,鹿角珊瑚属只有霜鹿角珊瑚这一种,其它多数为大珊瑚杯型的种类,这与该海区沉积物稍多有关,霜鹿角珊瑚其种类特征是珊瑚杯小,而小珊瑚杯的种类抵抗沉积物和埋藏能力较弱,不适宜有大量沉积物存在的环境下生活。

    根据多次现场考察、访问渔民和潜水观察,了解到整个佳蓬列岛造礁石珊瑚的总体分布情况,并设计了12个定量调查线断面,其中庙湾岛6个线断面,北尖岛4个线断面,西南部岛屿2个线断面,线断面设置大多位于海湾内,并选择在造礁石珊瑚较丰富的水域,故此,文中所指线形概率一般是指造礁石珊瑚较丰富区域的线形概率。

    在12个线断面定量调查中,其中10个线断面有死的造礁石珊瑚存在,死的造礁石珊瑚其平均线形概率占7.1%,造成大量造礁石珊瑚死亡的原因,除了人为毁坏外,在北尖岛正东20km设有二洲海洋倾倒区,有些垃圾运输船舶不按规定末到倾倒区就倾倒垃圾,冬天东北季风盛行,西南流带来垃圾沉积物,使这一区域沉积物增多,大量沉积物积聚覆盖在造礁石珊瑚上面,并使其死亡,本次调查,见到造礁石珊瑚有大量沉积物积聚在上面,这是一个有力的佐证。珊瑚虫在生长过程会分泌碳酸钙,石珊瑚就是珊瑚虫死后骨骼堆积形成的,而珊瑚礁就是长期无数珊瑚虫不断死亡后缓慢生长而成的,有人对南海珊瑚礁上的珊瑚生长速度的进行计算,南海现代的珊瑚生长速度为每年5.5 mm,一座巨大的珊瑚礁体,可能需要几百、几千甚至上万年的积累,因此,珊瑚礁一旦遭受破坏,就难以恢复。造礁石珊瑚分布区栖息各种各样的海洋生物,造礁石珊瑚与藻或其他生物的种内和种间关系,造就了珊瑚礁生物群落极高的生物多样性。总的来说,佳蓬列岛周围的海洋环境不如南海诸岛,珊瑚生长情况较差,还长期遭受人为破坏的影响,至今还有人偷采珊瑚加工出售,潜捕鱼贝时随意凿击和翻动礁块,有的非法电鱼,甚至炸鱼。这些活动对珊瑚生态环境造成直接破坏,为了更好地保护珊瑚,应在其密集分布区域建立珊瑚保护区,并制定相关的保护措施,如禁止拖网和围网作业;禁止炸、电、毒、潜捕等其他破坏珊瑚资源生态环境行为;不准挖沙和抽沙作业;禁止取土石围填海;不准超标工业生活污水和船舶舱底水排出;严厉打击盗采和经销珊瑚活体及其制品的活动。

  • 表  1   正交试验因素水平表

    Table  1   Factors and levels of orthogonal test

    NaOH浓度/% NaOH concentration 处理时间/h treatment time 熬胶温度/℃ extraction temperature
    A B C
    1 2.0 3.5 55
    2 2.5 4.0 65
    3 3.0 4.5 75
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    表  2   罗非鱼皮的一般营养成分

    Table  2   Nutrient contents of the skin of tilapia %

    水分moisture 灰分ash 粗蛋白crude protein 粗脂肪crude lipid 总糖total sugar
    65.01±0.25 1.17±0.01 33.14±0.03 1.56±0.02 0.05±0.01
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    表  3   罗非鱼皮蛋白质氨基酸组成

    Table  3   Amino acid composition of the skin of tilapia

    氨基酸
    amino acid
    样品中含量/%
    content in sample
    粗蛋白中含量/mg·g-1
    content in crude protein
    门冬氨酸Asp 2.16 65.3
    苏氨酸*Thr 0.93 28.1
    丝氨酸Ser 0.93 28.1
    谷氨酸Glu 3.35 101.1
    脯氨酸Pro 3.74 112.9
    甘氨酸Gly 7.21 217.6
    丙氨酸Ala 3.15 95.1
    胱氨酸Cys 0.30 9.1
    缬氨酸*Val 1.13 34.1
    甲硫氨酸*Met 0.82 24.7
    异亮氨酸*Ile 0.86 26.0
    亮氨酸*Leu 1.37 41.3
    酪氨酸Tyr 0.34 10.3
    苯丙氨酸*Phe 1.04 31.4
    赖氨酸*Lys 1.51 45.6
    组氨酸His 0.37 11.2
    精氨酸Arg 2.72 82.1
    色氨酸*Try 0.06 1.8
    总量total 34.57
    必需氨基酸
    essential amino acid
    7.72
    注:*. 必需氨基酸
    Note:*. essential amino acid
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    表  4   正交设计及结果

    Table  4   L9 (33)orthogonal design and result

    A B C 得率/% yield 凝胶强度/g gel strength
    1 1 1 1 26.2 679
    2 1 2 2 24.83 603
    3 1 3 3 23.41 558
    4 2 1 2 19.07 627
    5 2 2 3 23.45 609
    6 2 3 1 21.24 669
    7 3 1 3 14.06 547
    8 3 2 1 16.28 524
    9 3 3 2 17.59 474
    得率/% yield
    K1 74.46 59.35 63.74
    K2 63.76 64.56 61.49
    K3 47.93 62.24 60.92
    24.82 19.78 21.25
    21.25 21.52 20.50
    15.98 20.76 20.31
    R 8.84 1.74 0.94
    凝胶强度/g gel strength
    K1 1 840 1 853 1 872
    K2 1 905 1 736 1 704
    K3 1 845 1 701 1 714
    613 618 624
    635 579 568
    515 567 571
    R 120 51 56
    注:A. NaOH浓度;B. 浸碱时间;C. 熬胶温度
    Note:A. concentration of NaOH;B. treatment time;C. extraction temperature
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    表  5   得率的方差分析

    Table  5   Variance analysis on gel yield

    变异来源
    error sources
    SS DF MS F F0.05
    A 118.768 2 59.384 8.554 19.00
    B 4.542 2 2.271 < 1 19.00
    C 1.482 2 0.741 < 1 19.00
    误差error 13.884 2 6.942
    总变异
    total error
    138.678 8
    注:A. NaOH浓度;B. 浸碱时间;C. 熬胶温度
    Note:A. concentration of NaOH;B. treatment time;C. extraction temperature
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    表  6   凝胶强度的方差分析

    Table  6   Variance analysis on gel strength

    变异来源
    error sources
    SS DF MS F F0.05
    A 24 538.89 2 12 269.45 12.16 19.00
    B 4 224.23 2 2 112.12 2.09 19.00
    C 5 920.89 2 2 960.45 2.93 19.00
    误差error 2 017.56 2 1 008.78
    总变异
    total error
    36 701.56 8
    注:A. NaOH浓度; B. 浸碱时间; C. 熬胶温度
    Note:A. concentration of NaOH;B. treatment time;C. extraction temperature
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    表  7   罗非鱼皮明胶理化指标

    Table  7   Physicochemical properties of fish skin geltin

    凝胶强度/g
    gel strength
    粗蛋白*/%
    crude protein
    水分/%
    moisture
    灰分/%
    ash
    pH 透明度/mm
    transparency
    631 82.43 8.97 0.63 5.9 355
    注:*粗蛋白含量=N×5.51[15]
    Note:*The conversion factor for calculating the content of crude protein is 5.51.
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    表  8   罗非鱼皮明胶理化及微生物指标

    Table  8   Microorganisms in fish skin geltin

    粘度/mPa·s viscosity 水不溶物/% insoluble solids 菌落总数/CFU·g-1 number of bacteria 大肠菌群coliform group
    6.1 0.1 1.34×105 阴性
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-05-20
  • 修回日期:  2008-06-21
  • 刊出日期:  2008-10-04

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