绿鳍马面鲀鱼皮特性及制革应用分析

胡 琼,潘鲁莹,王晓然,孔 青,边 力,李凤辉,常 青,刘长琳,陈四清*,臧汝瑛

(1.江苏海洋大学海洋科学与水产学院,江苏连云港 222005;2.中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛 266071;3.中国海洋大学,山东青岛 266100;4.威海市食品药品检验检测研究院,山东威海 264200)

鱼皮革、牛蛙革等都属特种皮革,它是以各种海水及淡水动物皮作为原料皮,经过现代工艺加工而制成的革。用鱼皮加工成的制品具有天然独特的美丽花纹,较之牛羊猪皮更能适应于如今时装以及市场变化的新潮流。目前加拿大、澳大利亚、美国等已经开始积极地研究开发鱼皮,以此来丰富原皮资源,而且在国际市场上颇受消费者的欢迎,并已受到世界各国皮革界的极大关注[1]。鱼皮有着质地柔软、外观独特、透气性强、防水性强、轻薄柔软、使用寿命长等优点,成为制造高档皮革的一个重要原料皮[2],可用来制作皮带、服装、手套、皮鞋、皮夹和装饰件等实用消费品[3]。

绿鳍马面鲀(Thamnaconusseptentrionalis)属鲀形目、单角鲀科、马面鲀属[4],主要分布于我国的东海、黄海、渤海以及日本、朝鲜和非洲南部等海域[5],易捕捞,产量大,是我国重要的海洋经济鱼类之一,通常将其剥皮后食用及加工,因此又称剥皮鱼。绿鳍马面鲀富含多种人体必需氨基酸和鲜味氨基酸,营养丰富、无肌间刺[6],深受消费者喜爱,市场需求量大,目前我国正在开展大规模人工养殖,如此将会产生大量的鱼皮。由于绿鳍马面鲀鱼皮呈革质,质地较硬,食用价值低,“三去”后的绿鳍马面鲀鱼皮通常被作为废弃物处理。目前,国外对绿鳍马面鲀鱼皮的研究鲜有报道,国内的研究主要包括从中提取食用水溶性蛋白质[7]、制备明胶[8]、提取氨基酸[9]、提取洗涤剂雷米邦A[10]等。这些方法虽然均可以利用绿鳍马面鲀鱼皮,但是从中提取完有用的物质后,仍会有未利用的部分被丢弃,利用率低,而制革可以充分有效的利用鱼皮,它是鱼皮变废为宝的最优方案。关于绿鳍马面鲀鱼皮制革的开发,目前还处于空白阶段,所以利用绿鳍马面鲀鱼皮制革具有开创性意义。

1 国内外鱼皮革的研究开发现状

鱼皮制革国外已有较多研究,如Souza等[11]以尼罗罗非鱼鱼皮为研究对象,通过比较铬鞣、合成鞣、植物鞣、合成鞣和植物鞣4种鞣制工艺制成品的物理性能差异,最终得出铬鞣在伸长率、撕裂强度上均明显高于其他3组,更适合制作服装革;Cavali等[12]以巨骨舌鱼鱼皮为研究对象,比较植物单宁鞣制和铬盐鞣制这2种鞣制方法,结果表明,经植物单宁处理的皮革比经铬盐处理的皮革具有更好的抗撕裂性能和较低的抗拉伸断裂性能;Matiucci等[13]用植物单宁对尼罗罗非鱼鱼皮和鲑鱼鱼皮进行鞣制,并将最终得到的皮革进行抗张强度、伸长率和撕裂强度等物理机械分析。结果显示,鲑鱼皮革的伸长率略低于尼罗罗非鱼,但在抗张强度、撕裂强度上均优于尼罗罗非鱼皮革。Sasidharan等[14]以巴沙鱼鱼皮为原料皮,通过无铬鞣剂清洁工艺制备出了与动物皮革相当的鱼皮革,该工艺对其他增值皮革的生产具有一定的参考作用。

我国现代鱼皮制革技术研发期可以追溯到20世纪60年代中期。1995年由农业部水产司下达、中国水产科学研究院东海水产研究所承担的重点科研项目“淡水鱼鱼皮制革工艺研究”,以草鱼鱼皮为研究对象,将箱包革和鞋面革作为研究重点,在草鱼皮的制革工艺上进行探索[15];周建飞等[16]以鲑鱼皮作为原料,通过先醛预鞣再漂白的工艺,克服了传统工艺对胶原纤维的损害以及成革手感的影响,且制备成功的鲑鱼鞋面革在拉伸强度以及抗撕裂强度等各项物理化学指标中均已达到国家行业标准;王学川等[17]以草鱼皮作为原料皮,对其制革工艺、组织结构以及如何有效的保存鱼皮独特的美丽花纹等问题进行了探讨,并研究了鱼皮革的涂饰;冯见艳等[18]以鲷鲤鱼皮为原料皮,对其整饰工艺中如何保持鱼皮独特的天然鳞纹等问题进行了研究,制定了较为合理的鱼皮革涂饰工艺;徐达宇等[19]用大鲵皮制作出的箱包革等皮制品,不仅保存了大鲵皮的天然粒面,而且还使其拥有一定的轻柔度和丰满性,其力学性能已接近牛皮革;刘勋勋等[20]采用超声波的方法制备出了保鳞型的橡皮鱼皮革,该工艺不仅保护了橡皮鱼皮绒毛的结构,同时还提高了鱼皮革的性能;杨涛等[21]根据鲨鱼皮的组织特点,阐述了去鳞鲨鱼缩粒革和不去鳞鲨鱼砂绒革这2种有代表性的产品工艺。

20世纪80年代我国已有鱼皮革服饰品的生产和销售,但是发展并不顺利,有的产品半途而废,有的厂家处于半停产状态,如天津水产研究所曾经研制过鱼皮革及其制品,但最后因销售途径、经费等原因未能继续下去[22]。20世纪90年代初期,我国的鱼皮制革技术日趋成熟,在制革的各项理化指标上,已经达到或超过了牛羊皮的指标,其轻软、薄透、结实耐用、自然纹路等特点,在皮革制品行业中备受关注[23]。由于受到鱼皮原料等因素的制约,鱼皮革及其服饰品产业规模不大,而绿鳍马面鲀鱼皮有望改善这一局面。

2 绿鳍马面鲀鱼皮特性与制革

2.1 鱼皮的分类与特征鱼皮的种类可根据鱼类生活的水环境分为海水鱼皮与淡水鱼皮,也可根据是否覆盖鳞片分为有鳞鱼皮及无鳞鱼皮。大部分鱼皮组织构造基本相同,有鳞鱼皮由鱼鳞、表皮、真皮及皮下组织构成。表皮层由数层表皮细胞组成,真皮层由鳞面层与数层结缔组织组成,其中鳞片嵌入真皮层中,皮下组织主要由肌肉构成[24]。

鱼皮最显著的外观特征是其鳞面的结构。鱼鳞一般嵌入皮层的深度占鳞长度的1/4～2/3,并因鱼种不同而异。鱼皮部位不同,其鳞的大小、厚薄、嵌入皮内的深度也不同。鱼鳞和皮的连接牢度与鱼种及鱼鳞大小有关。鱼鳞与皮的联系主要是通过2种途径,一是通过鳞与鱼皮交界处的一层透明黏状弹性膜将两者粘连在一起,二是鱼鳞在鳞囊出口处的夹紧作用,而鳞的根部与皮板结合较弱,脱鳞可考虑借助各种作用消除或减弱上述2种连接作用因素。鱼皮厚度也有一定的部位差,一般是尾部较厚,背部次之,腹部最薄,但由于鱼皮本身面积并不大,因而部位厚度差不显著。

关于鱼皮的强度是很多人关心的问题,由于鱼皮又小又薄,会给人造成强度差的印象,但事实并非如此,这与鱼皮胶原纤维束特有的编织形态有关。鱼皮的强度主要由其网状编织层决定,鱼皮网状层不同于猪、牛、羊皮的编织方式。猪、牛、羊皮是三维立体的网状编织层,而鱼皮则主要为二维平面的网状编织层,各个网状单元相互叠加且它们之间主要靠一些纵向细小的胶原纤维束来联系,因此鱼皮可以一层层的撕开,正是由于这种特有的平面二维编织结构,具有特殊的横向撕裂强度[25],所以说鱼皮的强度堪比牛、羊皮。

2.2 绿鳍马面鲀鱼皮特性绿鳍马面鲀鱼皮厚度为0.4～0.6 mm,鱼鳞细小呈细绒状,鳞与真皮结合较为牢固[26]。脱鳞后,鳞窝细小,其周身厚度一致,胶原纤维的含量及分布较均匀,张幅较小,制革剪裁时拼接方便,可利用率高,适合制作各种手套、包袋、票夹及其他小装饰品[27]。

绿鳍马面鲀鱼皮的真皮层以胶原为主,胶原纤维纤细,纤维的走向以横向为主,即真皮中大多数胶原纤维在粒面和肉面的方向上纵横编织,剥皮方便;从鱼身上剥下来的皮,其肉面平整光滑,不带有残肉(图1、图2、图3),较其他鱼少1道手工去除残肉的工序;真皮层中没有脂肪细胞和脂腺[28],鲜皮干燥快,易保存,这些都是绿鳍马面鲀鱼皮在制革方面的优点。

图1 绿鳍马面鲀Fig.1 T.septentrionalis

图2 剥皮中Fig.2 Peel off the skin

图3 鱼皮分离Fig.3 The individual after skin peeling off

3 绿鳍马面鲀鱼皮制革前景与应用

3.1 绿鳍马面鲀鱼皮产量与开发潜力

3.1.1鱼皮来源。市场购买不同规格冷冻或冰鲜的绿鳍马面鲀。

3.1.2剥皮方法。采用人工剥皮的方法,在操作台上将解冻和冰鲜鱼先用剪刀从尾部沿着背脊线或腹底线剪至鱼的嘴部,然后切断鱼鳍与鱼皮的联系,从背部或腹部将皮与鱼体分开,保证鱼皮的完整性以提高鱼皮的成革率。

3.1.3鱼皮产量测定。表1给出了不同样品鱼皮与鱼体重的对应数据,拟合方程为:y=0.060 2x+0.921 5,R2=0.990 1,说明鱼体重与鱼皮重呈线性关系(图4)。计算鱼皮的得率为5.37%～8.11%,平均得率为6.50%左右。

表1 绿鳍马面鲀体重、皮重与鱼皮面积 Table 1 Body weight,skin weight and skin area of T.septentrionalis

鱼皮产量计算公式:

Wp=Wt×Rg

(1)

式(1)中,Wp为鱼皮重(t),Wt为鱼体重(t),Rg为鱼皮重占鱼体重的平均比率(%)。

图4 绿鳍马面鲀体重与鱼皮重的关系Fig.4 The relationship between body weight and fish skin weight of T.septentrionalis

3.1.4鱼皮面积测定。利用ImageJ软件通过拍照计算每张鱼皮的平铺面积(表1)。鱼皮面积与鱼体重拟合方程为:y=1.236 9x+39.267,R2=0.996 8,说明鱼皮面积与体重也呈线性关系(图5)。由表1数据,求得单位重量鱼皮的面积(Rs)约为21.91 cm2/g。

鱼皮面积计算公式:

Sp=Wp×Rs

(2)

式(2)中,Sp为鱼皮面积(cm2),Wp为鱼皮重(g),Rs为单位重量的鱼皮面积(cm2/g)。

图5 绿鳍马面鲀体重与鱼皮面积的关系Fig.5 The relationship between body weight and fish skin area of T.septentrionalis

我国绿鳍马面鲀消费市场未来需求量在100万t以上,“三去”加工后会产生大量的鱼皮,如果将这些鱼皮资源用作制革,每年可用于制革的绿鳍马面鲀鱼皮将达到64 963 t,鱼皮面积将达1.42亿m2。若将绿鳍马面鲀鱼皮革制品的参考价格定为100元/m2,则绿鳍马面鲀制革创造的价值将达142亿元。

3.2 绿鳍马面鲀鱼皮制革的优势已有学者研究鲈鱼、鲑鱼、鳗鱼、草鱼、鲤鱼、鲟鱼等鱼皮制革,但这些革制品都没形成稳定的产品和应用市场。分析认为,一个最重要的原因是它们的原料皮来源不稳定,与绿鳍马面鲀鱼皮相比,它们的鱼皮可食用,一般不进行剥皮处理,直接整体售卖,所以导致原料皮的供给难以形成一个稳定的规模,而绿鳍马面鲀鱼皮质地硬,食用价值低,市面上大部分绿鳍马面鲀为了方便食用、贮藏、运输,一般都是做“三去(去头、去皮、去内脏)”处理。因此,绿鳍马面鲀鱼皮的来源相较于其他鱼皮更稳定。其次,“三去”后的绿鳍马面鲀鱼皮大部分被当作废弃物丢弃,若是能将绿鳍马面鲀鱼皮和现代制革工艺相结合,就能及时解决目前大量绿鳍马面鲀鱼皮带来的污染问题。所以,利用绿鳍马面鲀鱼皮制革不仅是废物利用,而且还能减少对环境的污染。第三,我国沿海一带每年都会捕捞大量的绿鳍马面鲀,加上人工养殖的绿鳍马面鲀,绿鳍马面鲀渔业资源十分丰富[6]。第四,绿鳍马面鲀鱼皮主要由胶原组成,其鱼皮张幅虽小,但是厚度均匀且较为平整,在制革剪裁时拼接方便,可利用率高,是一种很好的制革原料[26]。所以,开发利用绿鳍马面鲀鱼皮制革不仅非常有前景而且具有实际意义。

3.3 绿鳍马面鲀鱼皮革价值与应用如今服饰品已经变成商业化的艺术品,皮革制品作为服饰品中的一种,近年来,也深受人们的喜爱。绿鳍马面鲀鱼皮属于细杂皮类中的一种特种鱼皮,有着优秀的物理性能,可作为制作高档皮革的重要原料皮。通过现代加工工艺制作的鱼皮革服饰品不仅拥有天然独特的美丽花纹,而且还要比其他动物皮革更加环保。首先,绿鳍马面鲀鱼皮有着天然的鱼鳞纹理及独特的触感,是一种非常适合用于制作服装的鱼皮,可用于制作成皮大衣、皮裙、皮裤等。其次,绿鳍马面鲀鱼皮具有透气、防水的特性,因此可以开发泳装产品,如防水服、泳衣、泳裤等。第三,绿鳍马面鲀鱼皮因为其耐磨、防污性,不仅可用来制作服装,同样也适合制作服饰配件,如鱼皮腰带、手套、皮包、皮夹等。

4 展望

随着渔业养殖业和水产品深加工的不断发展,以及市场需求的增加,鱼皮革产业也将会被更多的人熟知[29]。据专家预测,在未来的几十年里,鱼皮革制品将会占据真皮制品总量的30%[30]。绿鳍马面鲀自2011年突破繁育技术以来[31-33],人工养殖和增殖放流资源修复技术越来越成熟[34-38],绿鳍马面鲀产量也在迅速上升,未来绿鳍马面鲀的捕捞和养殖产量有望达到100万t,其皮将会成为皮制品原料的一个重要来源。绿鳍马面鲀鱼皮虽然属于水产品加工副产物,食用价值低,但是它外观独特,物理性能好,资源量大,易保存,组织货源方便,具有优良的制革特性。利用绿鳍马面鲀鱼皮制革不仅是将其变废为宝,丰富皮革材料市场,使皮革市场多元化,以其替代鳄鱼、蛇类等其他珍稀动物皮革,还可以减少对珍稀物种资源的破坏。开发利用绿鳍马面鲀鱼皮制革,不仅会产生巨大的经济效益,而且还会带来显著的社会和生态效益。