海洋功能食品及高端生物制品现状分析

刘楚怡，李劲涛，钟儒刚

（北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京 100124）

传统海洋食品因其营养丰富、味道鲜美等特点而广受喜爱，成为世界范围内的重要食品来源。随着社会物质生活水平和消费水平的提高，人们对食品的功能性要求逐渐加强，普遍希望能够通过饮食品质的改善来优化营养结构、增强体质并保证身体健康。面对新时期人们对饮食的新需求，海洋食品凭借其优质的营养成分、独特的保健功效以及潜在的药用价值而得到进一步的重视，通过精深加工进一步提升海洋食品的功能活性、开发高附加值的新型海洋功能食品成为食品开发与生产领域的一大热点，世界范围内市场需求日益旺盛，消费群体逐步扩大，贸易前景十分广阔。

然而，现阶段我国的海洋功能食品开发仍然处于起步阶段，相对落后于世界主流模式和先进水平，与传统海洋食品相比，我国的深加工海洋功能食品市场占有率相对较低，海洋食品产业整体利润率偏低。据相关资料报道，我国水产品加工的利润仅为10% ～18%，而日本为113%，美国91%，印度为44%，这严重制约了我国海洋食品产业的发展和海洋资源的高效利用。海洋食品资源的高值利用是指以海洋生物为研究对象，综合利用现代生物技术和食品工业新技术，通过功能活性物质制备、目标结构改性、安全质控和产业化开发等手段，发展海洋食品精深加工技术，以提高海洋食品的附加值，获得海洋功能食品与高端生物制品，满足社会对海洋食品多样化、营养化、安全化和优质化的需求。海洋食品资源的高值利用既能保证食品安全，解决社会食品药品资源日渐枯竭的问题，又可以作为海洋产业新的突破口，带动相关产业的整体发展。因此，海洋食品资源的高值利用研究已经成为食品科学领域的热点，并被列入《国家十二五海洋科学和技术发展规划纲要》，成为国家的重要战略。海洋功能食品开发就是实现海洋食品资源高值利用的主要途径［1］。

1 海洋功能食品概述

功能食品指的是具有调整生物节律、防治疾病隐患、促进健康恢复等生理活性功能，经精深设计加工而制成的对人体机能具有明显调节作用的食品。功能食品不以治疗疾病为目的，对人体不产生任何毒性，其主要种类包括增强人体体质(增强免疫能力，激活淋巴系统等)的食品、预防疾病(高血压、糖尿病、冠心病、便秘和肿瘤等)的食品、恢复健康(控制胆固醇、防止血小板凝集、调节造血功能等)的食品、调节身体节律(神经中枢、神经末稍、摄取与吸收功能等)的食品和延缓衰老的食品等。当前，社会对功能食品的要求是开发安全健康、效能明确、作用显著的新型功能食品。因此，在精深加工过程中保持优化食品的风味的同时，保持甚至提高其特殊的生理活性效能，是当前食品产业发展面临的重要问题。

在寻求这一问题解决途径的过程中，以海洋生物资源为原料的海洋功能食品逐渐成为了引领功能食品开发热潮的研究重点。与陆地生物相比，海洋生物生存环境的特殊性，使得其生长、代谢过程中会产生大量独特的天然产物。随着海洋生物科学的发展，人们发现此类产物中包含大量对人体具有重要生理调控功能的成分，具有抗癌、抗菌、抗病毒、免疫等多种功能。如海藻中的牛磺酸具有降低血压的功效，海参中的海参素和刺参酸有抗癌作用等。这些独特的生物活性物质，使得依托海洋生物资源开发高效价、高性能的功能食品成为可能。海洋功能食品就是指以海洋生物为资源而开发的功能食品，是利用海洋生物技术，通过分离、纯化、原位富集等技术从海洋生物中鉴定出活性功能因子，具有明确功效和显著效果的功能食品，通过海洋功能食品的开发能够有效实现海洋资源的低成本、高附加值的合理利用。

2 海洋食品功能成分

海洋功能食品的研究对象包括鱼、虾、贝类以及海洋藻类等海洋生物资源，海洋生物资源中含有人类必需的六大类营养素，海洋食物营养全面优质，种类丰富且功能独特，是人类食物的理想原料，也是功能食品开发的重要基础原料。海洋功能食品的开发正是依赖于这些海洋生理活性物质的分离、纯化和功能鉴定。对海洋生理活性物质按其营养成分不同进行分述。

2.1 氨基酸和蛋白质 氨基酸组成的蛋白质是构成生命体的物质基础，而食物中蛋白的营养价值也主要取决于氨基酸的种类和组成。海洋生物蛋白质氨基酸含量充足，组成蛋白质的8种必需氨基酸在种类和数量上也都与人体蛋白质组成接近，接近人体所必需的氨基酸，因此较之植物蛋白更易于被人体吸收。海洋食品蛋白功效成分主要包括活性蛋白质、活性肽及活性氨基酸等。例如，海洋鱼、虾、贝和蟹等生物的蛋白质均含有人体所必需的所有氨基酸，如甘氨酸、谷氨酸、胱氨酸和牛磺酸等，是人类食品种优质蛋白质的摄取途径。胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸可以进一步合成谷胱甘肽，在生物第一相代谢中起到解毒作用，能抑制细胞“过氧化”，具有延缓细胞衰老的作用;牛磺酸则具有降血脂、降血压、调节血糖以及促进垂体激素分泌、活化胰腺功能。市场上已有的浓缩鱼蛋白、功能鱼蛋白以及海洋牛肉等都是以供给海洋优质蛋白质为其活性效能的产品。

2.2 不饱和脂肪酸 脂肪不仅能够提供能量，还能供给人体必需脂肪酸，促进脂溶性维生素的吸收。海洋生物中富含大量符合人体需要的不饱和脂肪酸甚至多烯不饱和脂肪酸，如二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)。与饱和脂肪酸相比，增加不饱和脂肪酸的摄入能够有效地降低高血脂发生率，防止动脉粥样硬化等心血管疾病的发生。市场上已有的大量深海鱼油相关保健食品都是以多不饱和脂肪酸为主要功能成分而开发推广的。

2.3 多糖类 碳水化合物是人体必需营养之一，它不仅是能源物质，还参与人体的多种生命活动，包括细胞免疫、蛋白质保护和修饰等。与其他食品相比，海洋食品资源中的多糖存在更多的硫酸基、酰胺基、氨基等特殊的修饰基团，使其展现出独特的生理功能和理化特性，如抗凝血、降血脂、增强免疫力等。海藻中就含有大量的具有特殊功能的多糖物质，如褐藻胶、卡拉胶和壳多糖等，这些多糖已广泛应用在食品加工过程中，起到优化食品品质，改善食品结构的作用。以褐藻胶为例，其具有胶黏性、稳定性、增稠性、成膜性、絮凝性、耐油性和保健性，能够提高现有食品质量，增加花色品种;而卡拉胶和琼胶既能用作食品添加剂，又具有排出体内的重金属离子的功能，具有抗癌、美容、减肥、抗衰老的功效;壳多糖来自海洋甲壳动物，可以作为絮凝剂、食品结构填充剂、增稠剂、乳化剂和包装材料广泛应用于食品工业中。

2.4 膳食纤维 膳食纤维是维持健康不可缺少的要素。海藻类生物中含有丰富的膳食纤维，具有吸附亚硝酸盐离子和胆汁酸，软化肠内物质，刺激胃壁蠕动，辅助排便，降低血液中胆固醇含量，抑制餐后血糖上升等生理功能。海带中提取的水溶性高纯膳食纤维含量丰富，能够满足人们对膳食纤维这一“第一营养素”的需求，拓宽安全健康的膳食纤维功能食品市场。

2.5 维生素和矿物质 独特的生存环境使得海洋生物中矿物质和维生素的含量远高于陆生动物。如海带中碘和钾等矿物质的含量远高于一般蔬菜和食用菌类，具有调节血液酸碱度，保持血液酸碱平衡，预防甲状腺肿大、软骨病以及骨质疏松症的作用。海藻中含有丰富的类胡萝卜素、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素E、泛酸以及叶酸等。海鱼中含有易被人体吸收的铁、钙、磷、锰、铬、镁等矿物质，生物活性钙等产品都是根据海洋生物资源具有的这些矿物质开发的。

3 海洋功能食品与高端制品开发现状

海洋功能食品有着巨大的应用价值和开发潜力。“十二五”期间，我国在海洋经济发展方面，着力于推进其从资源依赖型向技术带动型和从数量增长型向质量效益型的转变的进程。作为海洋领域一个新兴交叉方向，海洋功能食品和高端生物制品的创制就可以作为推进这一转变的突破口和支柱。近几年，我国海洋功能性食品的研究与开发应用已取得了较大的进展，研制出了一系列投入市场的产品。尤其是东南沿海地区，在海洋生物中生物活性物质和功能物质的研究基础上，利用新型的食品加工技术和现代生物技术开发的海洋功能食品与高端生物制品。

3.1 保健功能海洋食品开发 20世纪80年代以来，随着分子光谱、核磁共振谱、高分辨质谱、高压液相层析等现代精密仪器的应用和海洋生物技术、分子快速筛选方法等高新技术运用，世界范围内已从海洋动植物及微生物中分离得到了近4 000种天然来源的生物活性成分，如牛磺酸、鱼油不饱和脂肪酸、甲壳素、壳聚糖、活性多糖、维生素、膳食纤维和矿物质等，具有抗肿瘤、提高人体免疫、免疫抑制、免疫赋活、强心、抗病毒、抗菌、消炎、降血脂和降血压、益智和预防老年性痴呆以及美容等功效。

我国已研制成的保健功能海洋食品包括脑黄金、鱼肝油和以海洋贝类中的牛磺酸为主要成分的力多精、鱼蛋白等。然而，与已获得的生物活性成分相比，海洋功能食品的种类明显较少。因此，利用这些已获得的海洋生物活性成分进行深加工，制成风味独特和保健功效显著的海洋功能食品，是当前最重要的开发研究领域。

3.2 营养强化高端生物食品 长期以来，海洋食品都采取晾晒、冻干等相对简单的加工方式，但这种加工方式制成的海洋食品附加值低，而且粗放的废弃方式也造成了大量资源的浪费。随着食品加工高新技术的发展，低值海洋食品资源的深度综合开发利用成为了可能，尤其是仿生海洋食品成为了当前的研究热点。

仿生海洋食品是指以海洋生物资源为主要原料，利用仿生食品加工新技术和功能重组食品加工技术等食品工程手段，从形状、风味、营养成分上模仿天然海洋食品加工而成的一种新型食品。仿生食品可以有效、合理地利用资源，强化营养，口感、风味与天然海洋食品极为相似，营养价值也不逊于天然海洋食品，且价格低廉、食用方便，增加了人们对不同类型海洋食品的选择自由度。仿生食品可利用发酵和细胞培养的方法进行各种优质初级食品和精细食品的模拟合成;还能借助现代生物技术，在人体难以消化、吸收某些成分时，或体内难以完成某些营养素的合成时，预先在体外完成。目前已有的仿生食品包括仿生蟹肉、虾肉、鱼翅、鲍鱼、鱼籽酱、海蜇皮、海参、海胆等。仿生食品具有巨大的发展潜力，必将成为具有广阔市场的新型海洋食品。

3.3 海洋食品资源深度加工利用 传统海洋食品资源加工过程的的粗放性造成了鱼骨、虾蟹壳等物料中大量营养成分被丢弃和浪费，还形成了对环境的潜在污染。利用食品加工新技术对此类资源进行深度开发，可以获得高附加值海洋产品，极大地提高海洋食品加工的综合收益。

利用膜分离技术、稳定化复配、超临界萃取、分子蒸馏、微胶囊化、包埋技术等食品加工新技术，可获得壳聚糖、几丁质、活性肽、呈味物质和香味成分等许多有益人体健康的活性物质。采用稳定化复配、美拉德赋香矫味、微波干燥灭菌等技术，可制备出具有浓厚鲜味的保健海鲜调味剂;利用分子蒸馏技术通过去腥、脱色、提纯加工成精制鱼油，再经部分氢化就可以作为人造奶油的原料提高其价值;利用现代分离技术从鱼骨中分离软骨素、粘多糖等功能成分，可以进一步加工成高附加值的功能食品;利用包埋技术和微胶囊技术加工鱼油，能够制成更便于携带和使用且更具保健功能的粉末油脂。

4 海洋高端生物制品与功能食品存在的问题

当然，与其他种类的高端生物制品及功能食品一样，当前海洋功能食品的开发及功能食品行业也存在着很多问题，按照产品开发层面和产业层面2个部分分析海洋功能食品与高端生物制品存在的问题有以下几方面。

4.1 海洋功能食品产业存在问题

4.1.1 企业规模较小，产业化程度低。海洋功能产业化和加工程度较低，与一些已实现生产基地化、加工品种专用化、质量体系标准化、生产管理科学化和加工技术高新化的食品加工领域相比，海洋产品以初加工产品为主，精深加工产品少，且大多数企业处于小规模分散经营状态。有调查显示，至2011年底，我国约有2 000家功能食品企业，投资总额在1亿元以上的大型企业仅占1.45%，投资总额在5 000万元至1亿元的中型企业占38%，投资在100万元至5 000万元的企业占6.66%，投资在10万元至100万元的小型企业占41.39%，作坊式企业占12.50%。因此，功能食品产业总体规模仍偏小，大中型功能食品企业所占比例仍偏低［2］。分散的经营造成了行业内缺少龙头企业，知名品牌少，生产经营成本高，产品质量不稳定，难以形成竞争优势。

4.1.2 产品低水平重复严重，社会认知度不够。目前我国海洋食品加工业主要停留在简单加工阶段，与传统海洋食品相比，深加工海洋食品的市场占有率仍相对较低。据统计，目前经卫生部批准的功能食品中，90%为第二代功能食品，活性成分的构效、量效关系以及机理不清楚，导致产品质量不高，低水平重复现象严重。并且市场现有的海洋功能食品功能集中，免疫调解、抗疲劳和调节血脂功能的功能食品占到了总数的60%，如此集中的产品功能，使消费者对产品的认知度不够，市场销售艰难。

4.1.3 产品品质参差不齐，标准化规范化不够。海洋功能食品生产企业规模小，资金投入不够，因此设备简单，产出产品质量也参差不齐，并且存在为了获得高利润而发生的掺假现象。掺入的低质量产品和假冒伪劣产品引起了人们对功能食品的质疑，也影响了民众对整个行业的信任度，使功能食品行业多次出现信任危机。因此，产品的规范化和标准化显得尤为必要。产品鱼目混珠现象严重正是因为缺少规范，缺乏相应标准，标准体系建立不够完善。我国海洋食品加工部分标准陈旧，有些领域仍无标准。现行的标准从数量、标准内容和水平、时效性和涉及范围来看，远远不能满足海洋功能食品行业发展的需要，且相关的标准体系有待完善。

4.2 海洋功能食品研发存在问题

4.2.1 精深加工技术及装备欠缺。海洋功能食品的开发和高端生物制品的创制都依赖于新型精深加工技术和装备的应用。在海洋功能食品的加工技术水平方面，目前我国主要产品还是大量依靠机械脱水、制罐加工、速冻保鲜和浸渍加工等传统工艺，对真空冷冻干燥、气调保鲜、速冻保鲜、生物发酵等高新技术的应用范围仍相对较小。因此，食品加工及生物加工等新技术、新装备，及其如何应用于海洋食品精深加工领域还需要进一步研究加强。

4.2.2 活性成份相关功能研究有待深入和细化。海洋生物高值利用的物质基础是功能活性物质的制备以及对活性成分功效的深入研究。当前从海洋生物中已分离得到了近4 000种具有各种生物活性的成分，但其中大部分仍只停留在分离获得层面，对其具体功效研究仍有欠缺，这严重影响了海洋功能食品开发速度、产品种类。海洋功能食品开发的核心问题是海洋生物功能活性成分的应用，然而应用的前提就是对活性成分的功能、活性强度的了解。新型海洋生物功能活性成分的功能研究和富集研究成为了食品开发的限制因素。

4.2.3 适应市场需求产品的开发有待加强。我国海洋功能食品的加工技术创新成果转化率和科技贡献率相对较低，技术创新成果转化率亟待提高。这一问题产生的原因是因为我国海洋功能食品科研工作者缺乏以市场为导向的研发理念，研发产品功效大量重复且并不能真正满足人们对海洋功能食品的多样性、多层次的需求。因此，适应市场需求的海洋功能食品的产品开发有待加强。

5 海洋功能食品开发的发展趋势

海洋功能食品产业发展的未来出路在于开发附加值高的精深加工食品，而高端海洋功能食品的研发有如下几点趋势。

5.1 海洋食品产业化开发关键技术装备研究 现代生物技术与食品精深加工技术装备的综合利用是新型海洋功能食品的开发基础。营养保持与风味的增强都依赖于现代分离、提取、稳定、评价及制造技术。加快实现我国海洋功能食品生产技术的更新，将研制开发第三代保健食品作为重要课题，生产出一系列高档次、高附加值的新型海洋保健食品成为了当前研究的重要趋势。

近年来，随着食品加工技术手段的进步和革新，各种高新技术越来越多地被应用于食品加工业，生物技术、电子技术、微波技术、酶工程技术以及超高压处理、超临界萃取、膜分离、超微粉碎、微胶囊技术、现代分析检测技术和微波技术等高新技术因其能够保质营养成分、安全环保等优势在新食品研发中得到广泛应用。这些新技术向海洋功能食品领域的引入能够推进海洋功能产品附加值的提高和研究开发水平的深入。

5.2 海洋生物活性成分功能综合、细化研究 海洋食品资源是一个多样且复杂的体系，海洋食品功效成分的研究具有复杂性。海洋功能食品研究是一个多学科交叉的研究方向，与多学科的发展紧密相关，如海洋生物学、生物酶学、微生物学、食品学、药理学等。以这些学科的最新研究成果为依据，可以更深入认识功能成分的结构并细化特殊功能成分的功效及作用，作为开发新型海洋保健食品的基础。基于这些学科的最新进展，研究海洋功能食品定向性功能筛选，海洋生物活性物质修饰和改造技术、海洋产品稳定化复配技术、活性多肽和小分子肽的可控酶解、活性成分的构效关系研究、功能成分的协同作用评价研究等已成为了当前海洋功能食品开发领域研究的趋势。

5.3 符合特殊需求的功能食品的开发 海洋功能食品的开发应该趋向于多样性、多层次需求产品的开发，开发的高端生物制品应能够针对性强的满足不同种类人群的特殊需求。因此，适应市场需求的海洋功能食品的产品开发是新时期的功能食品研究方向。在对海洋生物特殊化学结构、生理活性和功能的物质深入认识的基础上，满足各类特殊人群需求的具有抗氧化、抗衰老、抗过敏、抗肿瘤以及抗癌功能的高端海洋食品的定向创制与功能食品的规模化产业开发是发展海洋功能食品的一条重要思路。

6 结论

综上所述，海洋生物资源高值利用研究的道路任重而道远，新型海洋功能食品的开发已成为实现海洋食品资源高值利用的重要途径，是当今极具发展潜力的的海洋食品新领域。随着功能成分研究的深入、新型加工技术的完善、社会认知程度的提高以及市场环境的日趋成熟，海洋功能食品将成为海洋食品加工业的发展趋势。

［1］中国科学院海洋领域战略研究组.中国至2050年海洋科技发展路线图［M］.北京:科学出版社，2009:113 -122.

［2］金宗濂.全球功能食品的市场及其发展趋势(下)［J］.食品工业科技，2005(10):12-16.