扇贝加工副产物资源利用进展

马丽艳，汪一红，刘志东，王鲁民，蒋 玫，曲映红，李 磊，汪雯瀚

(1.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090； 2.上海海洋大学食品学院，上海 201306； 3.上海市农业科学院食用菌研究所，上海 201403)

扇贝加工副产物资源利用进展

马丽艳1，汪一红1，刘志东1，王鲁民1，蒋 玫1，曲映红2，李 磊1，汪雯瀚3

(1.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090； 2.上海海洋大学食品学院，上海 201306； 3.上海市农业科学院食用菌研究所，上海 201403)

扇贝是一种重要的经济贝类，分布区域广泛，产量巨大。扇贝加工在我国水产品加工领域占据重要的地位，其加工副产物资源量大，开发利用前景广阔。本文主要分析了扇贝加工副产物营养成分和活性物质，重点综合评述了扇贝加工副产物活性物质的功能、扇贝加工副产物开发利用的研究现状。最后，指出扇贝加工副产物存在的问题和发展方向，为今后扇贝加工副产物发展提供参考。

扇贝； 副产物； 生物活性物质； 利用

扇贝属软体动物门(Mollusca)、双壳纲(Bivalvia)、翼形亚纲(Pterimorphia)、珍珠贝目(Pterioida)、扇贝科(Pectinidae)。扇贝广泛分布于世界各海域，种类繁多；我国沿海分布的扇贝约有45种，其中，最常见的重要经济扇贝品种主要包括栉孔扇贝(Chlamysfarreri)、海湾扇贝(Argopectenirradians)、虾夷扇贝(Patinopectenyessoensis)和华贵栉孔扇贝(Chlamysnobilis)。

扇贝长期以来是我国海水养殖的重要品种之一，2015年，我国扇贝产量达到179×104t，约占贝类养殖产量的13 %[1]。目前，我国扇贝产量主要来源于养殖，捕捞产量极少；2015年我国主要省份海水养殖的扇贝产量见表1。中国扇贝生产虽然具有巨大的产量优势，但相对滞后的加工产业影响制约了该产业的健康发展[2]。需要调整产业结构，重视扇贝的产业链延伸，创新理念提升加工产业发展速度。开发具有特色风味的方便产品及高值化产品是推动扇贝产业发展的有效途径。

表1 我国主要省份扇贝养殖产量[1]Tab.1 Aquaculture production of scallop in the major provinces of china

扇贝加工主要以干贝加工为主，近年来，冻藏扇贝、罐头扇贝制品逐渐兴起，冷冻扇贝更成为主要出口品种。扇贝加工副产物组成复杂，分离加工困难，国内外关于扇贝加工副产物综合利用研究的报道并不多。扇贝副产物开发利用成为扇贝产业发展的另一个瓶颈。

1 扇贝加工副产物营养成分和活性物质

扇贝柱产品在生产和加工过程中，产生大量副产物，包括贝壳(52 %)、扇贝边(9 %)、性腺(卵巢和精巢，3 %～9 %)、中肠腺(5 %)等[3]。扇贝副产物营养成分和活性物质分析见表2。扇贝裙边不仅含有丰富的蛋白质、脂肪、多不饱和脂肪酸、维生素和氨基多糖等多种生物活性物质，还含有锌、铁、钙和铜等微量元素。研究表明，扇贝裙边酶解液中氨基酸组分齐全，扇贝边中的EPA和DHA含量比扇贝柱中高得多。扇贝性腺及内脏团脂肪含量高，且其不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸多，富含丰富的二十碳五烯酸(EPA)及二十二碳六烯酸(DHA)。此外，从扇贝内脏团提取的小分子水溶性多肽是一种很好的天然抗氧化剂[4]。因此，扇贝副产物具有重要的药用价值和经济价值。

表2 扇贝副产物营养成分和活性物质Tab.2 Nutrients and active substances of by-products from scallops processing

2 扇贝加工副产物活性物质的功能

2.1扇贝多糖的功能

扇贝多糖结构复杂，其单糖种类、数量、连接方式不同，多糖的结构和功能也不尽相同。近年来研究发现，扇贝多糖具有多种多样的生物活性和功能，包括抗肿瘤、抗氧化、抗病毒[10]、降血脂及免疫调节等多种生理功能。

2.1.1 抗肿瘤

邢军[11]研究不同浓度的扇贝裙边糖胺聚糖(SS-GAG)对人大肠癌LOVO、宫颈癌HeLa、肝癌SMMC7721、肺癌A549等多种肿瘤细胞株增殖活性的影响，发现SS-GAG在500、200、50、25 μg/ml剂量浓度时对宫颈癌细胞的生长有极明显抑制作用，并存在浓度依赖性；SS-GAG(500、200、50、25 μg/ml)对大肠癌和肺癌肿瘤细胞的生长也有抑制作用(P<0.05，P<0.01)，而对离体培养的肝癌SMMC7721细胞的生长影响则较弱(P>0.05)。

2.1.2 抗菌性

范巧云等[12]研究发现，扇贝多糖具有一定的体外抗乙型肝炎病毒(HBV)作用。扇贝多糖浓度在500～0.5 μg/mL范围内，对HBsAg、HBeAg和HBV DNA均有较明显抑制作用，对HBsAg、HBeAg治疗指数(TI)分别为>17.0和>29.8，且扇贝多糖对HBV DNA复制也有一定抑制作用。此外，扇贝多糖在鸭体内对抗鸭乙型肝炎病毒DNA(DHBV﹣DNA)有明显抑制作用，其抑制效果呈量效关系，其中以300 mg/kg剂量组效果最好[13]。

2.2糖胺聚糖的功能

糖胺聚糖是阴离子线性多糖，又称黏多糖、氨基多糖和酸性多糖，是一种杂多糖。糖胺聚糖由重复的二糖结构单元组成，其二糖单位之一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)，故称糖胺聚糖；另一个是糖醛酸。糖胺聚糖具有抗凝血、抗肿瘤、降血脂、增强免疫力[14]等多种功能特性，已引起国内外医药界广泛关注。丁守怡等[15]围绕SS-GAG对抗动脉粥样硬化的机制展开了研究：SS-GAG可降低bFGF所诱导的VSMC的增殖活性；SS-GAG还具有抑制血管平滑肌细胞增殖的作用，且随着SS-GAG浓度的升高抑制作用增强。于囡等[10]研究了扇贝裙边SS-GAG对Ⅰ型单纯疱疹病毒(HSV-Ⅰ)的抑制作用：SS-GAG体外具有明显的抗HSV-Ⅰ病毒作用，SS-GAG各浓度组(100、50、25 mg/L)能有效保护经HSV-Ⅰ感染的Vero细胞，使细胞活性增强(F= 27.54，P<0.01)，减弱HSV-Ⅰ引起的病变效应，抑制病毒的复制；随着药物作用时间的延长，药物抗病毒效应逐渐增加，最高达88.64 %。

2.3扇贝多肽的功能

随着人们健康意识的增强，多肽作为化学食品防腐剂和常用抗生素的替代品越来越受到人们的重视。扇贝多肽的生物学意义主要体现在其吸收优于氨基酸，并且具有氨基酸不可比拟的生理活性功能。扇贝多肽的功能体现在防止胰岛细胞凋亡和改善胰岛素抵抗、抗肿瘤、抗氧化、抗菌性、抗过敏、免疫调节等方面。

2.3.1 抗氧化

大量学者对扇贝多肽的抗氧化作用和机理进行了广泛的研究。Han[16]等研究扇贝多肽可以减少紫外线(UVA和UVB)辐射损伤的人皮肤成纤维细胞的氧化损伤。推测机理可能是扇贝多肽参与氧自由基的清除、抑制脂质过氧化、提高抗氧化酶活性、降低细胞内钙离子、保护紫外线辐射损伤的人皮肤成纤维细胞膜的结构。Liu等[17]实验发现栉孔扇贝多肽含量为2.84 mM时，具有清除活性氧的潜力；多肽含量在1.42～5.69 mM范围内，铜锌超氧化物歧化酶的表达与多肽含量成正比。推测机理可能是：活性氧、核因子κB和COX-2参与UVB诱导的HaCaT细胞凋亡；栉孔扇贝多肽通过清除自由基、提高抗氧化酶活性、抑制核因子κB的活化和抑制COX-2的表达来发挥其保护作用。尤其是核因子κB信号通路的活化，在UVB诱导的细胞凋亡中起重要作用。栉孔扇贝多肽对UVB诱导的HaCaT细胞的抗凋亡机理可能是：降低细胞内活性氧水平，调节核因子κB信号通路[18]。此外，扇贝多肽可以保护暴露于紫外线照射的小鼠胸腺细胞的超微结构，有效阻断紫外线照射诱导产生的活性氧中间体；并且阻断紫外线照射胸腺细胞诱导的线粒体跨膜电位丢失和DNA片段化[19]。在上述基础上，扇贝多肽保护紫外线诱导的HaCaT细胞，抑制其细胞凋亡；扇贝多肽抑制紫外线诱导的细胞凋亡与二种抑制剂相关，即诱导型一氧化氮合酶抑制剂和TGF-β1抑制剂[20]。

2.3.2 抗菌性

Charlet等[21]首次从软体动物血液分离出富含半胱氨酸的抗菌肽，为寻找新的抗生素提供了线索。目前，已有百余种抗菌肽被分离；这些抗菌肽具有很强的抗真菌、抗细菌和抗病毒能力。多肽的抗菌机理是：多肽的碱性基团与微生物的细胞壁或细胞膜有很强的亲和性(通过静电相互作用与微生物的细胞壁或膜残基结合)，增加其细胞膜的通透性而杀死微生物。抗菌肽的抗菌作用机制独特，不同于青霉素等传统抗生素，基本不产生抗药性。

2.3.3 抗肿瘤

一些研究已经证明，扇贝多肽具有抗肿瘤作用，提出三种抗肿瘤机制：(1)肿瘤细胞膜的裂解；(2)外源性凋亡途径的激活；(3)抑制血管生成。王红兵[22]将扇贝多肽与环磷酰胺(CTX)联用，发现联用组具有增效作用；单独应用扇贝多肽没有明显抑制肿瘤的作用，但扇贝多肽口服给药具有对CTX抗肿瘤的增效作用。此外，由于可能的细胞毒性作用，扇贝多肽在癌症治疗中的安全性需要进一步研究[23]。刘媛等[24]围绕海湾扇贝多肽(PBS)对小鼠H22肝癌移植瘤的抑瘤作用及机制展开研究，发现低、中、高剂量组的抑瘤率分别为28.16 %、41.93 %和84.00 %，具有量效依赖趋势；肿瘤组织病理学观察表明，PBS对小鼠肝癌 H22细胞具有明显的抑制作用，即PBS有较好的抗肿瘤生物学效应。

3 扇贝加工副产物开发利用

扇贝柱加工中产生大量低值副产物，通常被当做工业废料，不仅浪费生物资源还造成环境污染。扇贝加工副产物中含有丰富的蛋白质、脂肪、多糖及脂类等营养成分和活性物质，可以在食品开发、医疗保健、疾病防治以及化工等领域得到开发应用。

3.1扇贝裙边的开发利用

扇贝裙边营养成分十分丰富，可被开发利用。目前，以扇贝裙边、鸡肉为原料，制备海鲜风味的扇贝裙边香肠，产业化前景广阔。感官评分得到扇贝裙边与鸡肉添加量最佳配比为2∶3，6%淀粉、4 %大豆蛋白、0.5 %卡拉胶[25]。

此外，从扇贝多肽提取的蛋白质、多肽等活性物质食用安全性高，成为国内外的研究热点。Li等[26]从虾夷扇贝韧带中提取了一种弹性蛋白质，其分子量为12 kDa，具有蛋白质二级结构(20.6 %α-螺旋，30.8 %β-折叠和12.5 %β-转角)。该蛋白在蒸馏水中透析时，会形成细长的柱状纤维聚集，可能会拓展扇贝蛋白的应用领域。王苏[27]利用中性蛋白酶和碱性蛋白酶对扇贝裙边进行分段复合酶水解，得到极具应用前景的鲜味剂。该水解产物中总氨基酸含量达到230 mg/g，含19种游离氨基酸，必需氨基酸为72.4 mg/g，牛磺酸含量达到13.8 mg/g。碱性蛋白酶水解扇贝裙边获得抗氧化肽，其羟自由基清除率为83.78 %[28]。杨富敏等人[29]分离纯化得到的扇贝裙边多肽F2组分(1‐3 ku)具有抑菌活性，该粗肽对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度均为80 μg/mL。

3.2扇贝内脏团的开发利用

扇贝内脏团含有大量生物活性物质，比如牛磺酸、多糖等。研究发现，这些生物活性物质具有重要的药用价值。孙谧等[9]从扇贝内脏团中提取牛磺酸(含量为1.6 %)，该提取物能提高药物性肝损伤大鼠血清的BcAA/AAA和肝组织中抗过氧化酶活性，可纠正血清氨基酸谱紊乱和增强机体抗氧化、清除活性氧自由基能力，对肝脏具有保护作用。Zhu等[30]从虾夷扇贝内脏中提取了一种水溶性多糖(SVP-2)，其平均分子量为170 kDa，鼠李糖、岩藻糖、木糖、甘露糖、阿拉伯、半乳糖和葡萄糖的摩尔比为1.65∶2.54∶4.05∶5.60∶1.48∶4.90∶1.00。虾夷扇贝内脏的水解物是一种均一多糖(SVP-12)，多糖含量为72.05 %，蛋白含量为2.74 %，硫酸根含量为12.57 %，氨基己糖含量为8.46 %；SVP-12分子质量约为170 ku，为多糖资源的深度开发提供参考[31]。

扇贝生殖腺是扇贝内脏团重要组成部分，具有较高安全性。Gu等[32]从栉孔扇贝雌性性腺中获得纯化的性腺蛋白(酸性糖蛋白)，其总糖和蛋白质含量分别为54.8 %和40 %；药理试验表明，该蛋白不仅能抑制小鼠肿瘤增殖，还能抑制患肿瘤小鼠脾脏重量的增加。殷宇等[8]从扇贝性腺中提取多糖类物质(三种糖蛋白)，其主要糖蛋白含14.10 %多糖、65.6 %蛋白质、10.76 %氨基己糖、3.54 %硫酸根、2.72 %糖醛酸。体外抗氧化模型评价的扇贝性腺粗多糖的抗氧化活性结果表明，扇贝性腺多糖具有清除二苯代苦味酰自由基(DPPH)和清除羟自由基及络合金属离子能力。Oyamada等[3]发现扇贝卵巢提取物具有吸收紫外线能力，发现类甘氨酸吸收紫外线能力最强；此外，扇贝卵巢提取物对人皮肤成纤维细胞的增殖有促进作用。

近年来，扇贝生殖腺研究主要集中在酶、脂肪酸和类胡萝卜素等的提取；采用扇贝性腺制备多肽的研究还鲜见报道。Wu等[33]采用中性蛋白酶对雌性扇贝的生殖腺进行水解，30%以上水解物是与抗氧化相关的氨基酸残基，该水解物可以清除DPPH自由基和羟基自由基。金文刚等[34]利用中性蛋白酶水解虾夷扇贝性腺，水解液具有还原能力；且中性蛋白酶水解雌性虾夷扇贝生殖腺的效果优于雄性生殖腺。Jin等[35]采用中性蛋白酶对雄性扇贝生殖腺进行水解，得到凝胶状蛋白水解物(SMGHs)，其水解物不仅含有丰富的甘氨酸、赖氨酸、丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸，还含有全部必需氨基酸，其水解物可能被用作多功能营养食品成分。此外，蛋白酶水解改善了其凝胶性、溶解性、持水性、持油性和表面疏水性。Jin等[36]还发现，SMGHs主要由分子量为1000 Da (46.86 %)、10000 Da (30.30 %)的肽和多孔三维网络组成；SMGHs凝胶网络是由疏水性相互作用、静电相互作用和氢键作用力维持；其硬度为40.49±1.96 g，粘聚力为479.02±37.04 g.s，胶着力为23.69±1.92 g，这些性能与1.0-1.5 %瓜尔豆胶、1.5 %卡拉胶、1.0-2.0 %黄原胶和0.5-1.5 %明胶的性能相似，这些都可能进一步拓展扇贝副产物的应用领域。

目前，扇贝生殖腺在食品领域得到广泛开发利用。金文刚等[37]制备了较稳定的多肽-Ca2+螯合物，体外消化不能使Ca2+从复合物中释放出来，该螯合物具有较高的钙生物利用度。韩佳润等[38]选用碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶及木瓜蛋白酶制备了虾夷扇贝雌性生殖腺酶解物，再与核糖进行美拉德反应获得虾夷扇贝雌性生殖腺酶解物-核糖美拉德反应产物；该物质具有一定抗氧化能力，且该产物的抗氧化能力较酶解物及核糖本身均显著提高(P<0.05)。

3.3扇贝贝壳的开发利用

扇贝贝壳含有95 %以上碳酸钙，有机成分不足5 %[39]，应用在食品、建筑、能源等方面。扇贝贝壳粉(SP)对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在内的多种微生物具有抗菌和抗真菌活性，可生物降解，在食品中作为抗菌剂使用。Ahmed等[39]用自来水制备了SP含量为0.01 %的冰(pH：11.7±0.2)，该物质可以延长洗涤新鲜全鱼的货架期(降低微生物负荷)。纳米扇贝壳颗粒具有吸附甲醛的潜力，Yamanaka等[41]将间苯二酚甲醛树脂-尿素改性的扇贝贝壳纳米颗粒添加到胶合板中，能减少胶合板的甲醛释放量。Varhen等[42]将粉碎的秘鲁扇贝贝壳(CSS)作为混凝土添加剂使用，提高扇贝贝壳的附加值。此外，Ogura等[43]从扇贝贝壳中提取氧化钙(CaO)，使其在氧化钙/氢氧化钙化学热泵方面也得到应用。

目前，扇贝贝壳在生物柴油应用方面得到广泛关注[44]。Sirisomboonchai等[45]以地沟油和甲醇为原料，煅烧扇贝贝壳为催化剂，制备生物柴油燃料；与商品氧化钙相比，CSS表现出较高的催化活性和多的重复使用次数。Kouzu等[46]利用焙烧扇贝壳、Al2O3及SiO2制备催化剂，应用在菜籽油生物柴油制备中；由于煅烧扇贝壳和碱石灰石制备的催化剂活性比煅烧石灰石制备的催化剂活性差，所以采用共混改性显著提高了焙烧扇贝壳制备的催化剂的活性。Panjaitan等[47]改进了催化剂制备，提高了催化剂的催化效率。他们先将扇贝贝壳在1000 ℃下煅烧3 h，然后将甲醇和煅烧扇贝贝壳混匀；混合物在特殊配置的行星球磨机进行纳米化处理。

4 结论与展望

目前，扇贝加工副产物利用仍停留在初级利用阶段，且产业化程度低。近年来，已经开始出现即食扇贝裙边、扇贝裙边香肠工业化的生产，旨在通过精加工、深加工来提高副产物的经济价值和社会效益。此外，扇贝加工副产物往往提取一次后，便弃之不用；若能实现全角度、多层次利用，即分别提取不同的有益成分，形成一整套完整高效的利用系统，则可以大大提高副产物附加值。因此，扇贝加工副产物的开发利用是解决产业化程度低的重要切入点。通过深入、系统地研究扇贝加工副产物，有望为扇贝加工副产物的开发利用注入新的活力或产生新的发现，也将为其应用领域的拓展和产业价值的提升提供科学支撑。

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Advancesinutilizationofby-productsfromscallopprocessing

MA Li-yan1, WANG Yi-hong1, LIU Zhi-dong1, WANG Lu-min1, JIANG Mei1, QU Ying-hong2, LI Lei1, WANG Wen-han3

(1.EastChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Shanghai200090,China; 2.CollegeofFoodScience&Technology,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306,China; 3.EdibleFungiInstitute,ShanghaiAcademyofAgriculturalSciences,Shanghai201403,China)

Scallop is a kind of important marine resource with large production and high economic value, and its processing plays an important role in aquatic product industry. In the scallop processing, by-products are produced in great amount, and they have extensive development and utilization prospects. Nutrients and active substances of by-products from scallop processing were mainly analyzed. Meanwhile, the functional properties of active substances from scallop by-products and the research status in utilization of by-products from scallop processing were comprehensively reviewed. Finally, the problem and the development direction of the by-products were proposed.

scallop; by-products; active substances; utilization

2095-3666(2017)03-0204-07

10.13233/j.cnki.fishis.2017.03.008

2017-04-17

：2017-08-01

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金 (2016HY-ZD1003，2016HY-ZD0903)；国家现代贝类产业技术体系项目(CARS-48)；上海市科技兴农项目(沪农科攻字(2015)第5-5号)

马丽艳(1976-)，女，博士，助理研究员，研究方向：海洋生物资源利用研究。 E-mail：zd-liu @hotmail.com

刘志东(1976-)，副研究员，研究方向：海洋生物资源利用研究。E-mail：zd-liu@hotmail.com

TS 254

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