氢氧化钠强化罗非鱼骨源生物钙生物利用度的作用机制研究

本研究针对全球钙缺乏问题及水产加工废弃物的可持续利用需求，系统探究了不同浓度氢氧化钠（0.5?M、1?M、2?M）处理对罗非鱼骨源生物钙理化特性及钙生物利用度的影响。结果表明，2?M NaOH处理可显著提升生物钙的亮度（L*值96.84）、灰分含量（70.41%）及钙生物利用度（8.57%），较对照组（7.26%）和碳酸钙（0.72%）分别提高18%和12倍，为水产废弃物高值化利用及功能性钙制剂开发提供了新策略。

　　

钙是维持骨骼健康、肌肉功能和神经传导的关键矿物质，然而全球范围内钙摄入不足的问题日益突出，尤其是骨质疏松等疾病的高发凸显了开发高效钙补充剂的紧迫性。传统钙源如碳酸钙（CaCO₃）虽广泛应用，但其生物利用度低（仅0.72%），且开采过程缺乏可持续性。与此同时，水产加工行业每年产生大量鱼骨废弃物，其中富含与人体骨骼成分类似的羟基磷灰石（hydroxyapatite），若能将其转化为生物钙（bio?calcium），既可实现废物资源化，又能提供更易被人体吸收的天然钙源。然而，鱼骨中残留的蛋白质和脂质会阻碍钙的释放，如何通过绿色高效的提取工艺平衡有机组分去除与矿物结构保留，成为当前研究的难点。

为破解这一难题，泰国梅州大学的研究团队在《Food Chemistry: X》发表了题为“Improving calcium bioavailability from fish bone waste: the role of sodium hydroxide in bio?calcium extraction from tilapia (Oreochromis niloticus) bones”的论文，系统评估了氢氧化钠（NaOH）浓度对罗非鱼骨源生物钙品质的影响。研究通过调控NaOH浓度（0.5?M、1?M、2?M）处理鱼骨30分钟，结合多尺度表征技术，揭示了碱性处理提升钙生物利用度的内在机制。

本研究的关键技术方法包括：以生物絮团系统养殖8个月的罗非鱼轴向骨骼为原料，通过NaOH溶液脱蛋白、乙醇脱脂、过氧化氢漂白及球磨筛分制备生物钙粉末；采用色差仪、水分活度仪分析物理特性，通过化学组分分析（AOAC法）、羟基脯氨酸（hydroxyproline）含量测定及硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值评估化学性质；利用扫描电镜（SEM）观察微观结构，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和能量色散X射线光谱（EDS）解析矿物组成；最后通过体外模拟胃肠消化模型量化钙生物利用度。

3.1. 生产得率

NaOH处理显著降低了生物钙得率（对照组85.23% → 2?M NaOH组73.75%），但同步提升了灰分含量（65.76% → 70.41%），表明高浓度碱液有效去除了有机基质，使矿物相更纯净。

3.2. 物理性质

随着NaOH浓度升高，生物钙亮度（L值）从91.01提升至96.84，色差（ΔE）从13.43降至6.83，水活度从0.38降至0.29。SEM显示2?M NaOH处理后的样品表面形成均匀多孔结构，为消化液渗透提供了更大接触面积。

3.3. 化学性质

蛋白质和脂肪含量随NaOH浓度增加而下降（分别从30.23%→27.54%、2.24%→0.17%），但羟基脯氨酸含量显著升高（27.8?mg/g → 40.5?mg/g），表明胶原蛋白被选择性保留。TBARS值从130?μg MDA/kg降至20?μg MDA/kg，证实脂质氧化稳定性增强。

3.4. 结构特性

FT-IR谱图显示所有样品均保留羟基磷灰石特征磷酸基团吸收峰（560–600?cm^?1、1020–1120?cm^?1），且Ca/P摩尔比稳定在1.64–1.67，与理想羟基磷灰石结构（1.67）一致。粒子尺寸分布分析表明，2?M NaOH处理使颗粒粒径分布向小尺寸方向移动，进一步促进了溶解效率。

3.5. 钙生物利用度

体外模拟消化实验证明，2?M NaOH处理的生物钙钙生物利用度达8.57%，显著高于对照组（7.26%）和碳酸钙（0.72%）。其提升机制归因于有机基质去除后暴露的矿物晶体、增大的比表面积以及胶原蛋白协同促进钙离子溶出。

本研究通过精准调控NaOH浓度，实现了罗非鱼骨废弃物向高生物利用度钙补充剂的绿色转化。2?M NaOH处理在去除90%以上脂质和部分蛋白质的同时，保留了胶原蛋白活性及羟基磷灰石结构，使生物钙的理化特性、氧化稳定性和钙释放效率均达到最优。该策略不仅为水产加工废弃物高值化利用提供了技术支撑，也为开发优于传统钙源的功能性食品指明了方向。未来研究可进一步探索生物钙与肠道菌群互作、长期摄入安全性及其在特定人群（如骨质疏松患者）中的实际功效，推动其向产业化应用迈进。