通过修整、粉碎和抗氧化洗涤提升整条鲱鱼(Clupea harengus)价值：增强其食品应用中的稳定性和色泽

《Future Foods》：Valorization of whole herring ( Clupea harengus) through trimming, mincing and antioxidant washing: Enhancing stability and color for food use

本研究针对小型鲱鱼从饲料资源向高价值食品配料转化过程中面临的脂质氧化、色泽深暗及加工损耗等问题，探讨了修整（去头及部分/全部去内脏）结合机械分离肉（MSM）洗涤的改善策略。研究发现，修整可逐步降低血红蛋白（Hb）含量和脂氧合酶（LOX）活性，但所有样品在冰藏1天内仍启动氧化。单次或两次洗涤（1:3比例）能进一步降低促氧化因子，但对延缓氧化起始效果有限。在洗涤水中加入0.5%的迷迭香基抗氧化剂混合物（Duralox）可将氧化起始时间延迟至11天以上。单次抗氧化辅助洗涤即可实现充分的氧化稳定性，并最大限度地减少水耗及蛋白质和脂质损失。色泽方面，修整和连续洗涤逐步提高了亮度，而抗氧化辅助洗涤还有助于保持贮藏期间的红色度。相关性分析表明，脂质氧化与Hb、LOX及预形成氢过氧化物的关联强于总脂质含量，凸显了这些因素是食品工业重要的调控靶点。该研究为小型中上层鱼类的可持续高值化利用提供了有效途径。

　　

鲱鱼（Clupea harengus）是一种营养丰富的海洋资源，富含蛋白质、长链n-3多不饱和脂肪酸（LC n-3 PUFAs）、维生素（如维生素D和B12）以及必需的微量营养素（如铁、锌、碘、硒和钙）。尽管其营养价值高，但全球范围内大量鲱鱼，特别是小型个体，被用于生产鱼粉和鱼油，而非直接供人类食用。例如，2022年全球约有1700万吨小型中上层鱼类（包括鲱鱼）被加工成鱼粉和鱼油，占野生鱼类总捕捞量的22%，其中超过55%是整条未处理的鱼。在瑞典等国家，这种用于饲料的情况更为突出，2024年上岸的小型中上层物种（按降序排列为鲱鱼、黍鲱、玉筋鱼）中有91%用于饲料，其中87%是整条鱼。将这类资源转向直接的人类消费，对于促进可持续的"蓝色食品"体系和降低食物链的环境足迹具有重要意义。

然而，利用整条鲱鱼生产食品配料面临巨大挑战。传统的鱼片加工会产生约60%的副产物（如头、内脏、骨和皮），而直接使用整鱼或部分修整过的小型鲱鱼可以避免这些损耗，提高生物质利用率。但整鱼包含的头部、内脏、鳃、皮肤和血液等部位，富含促氧化因子，如血红蛋白（Hb）和脂氧合酶（LOX），它们会迅速催化脂质氧化，导致产品酸败、色泽变暗（尤其是Hb带来的深红色和黑色素带来的暗色），从而影响消费者接受度。脂质氧化是影响水产品品质和保质期的关键问题。因此，开发有效的加工策略来稳定整条鲱鱼及其制品，是实现其高值化利用的关键。

以往的研究多集中于鱼片加工副产物的增值利用，而对整条中上层鱼类（如鲱鱼）的关注相对较少。在鱼糜生产中，多次水洗是改善碎肉色泽和凝胶特性的常用方法，但会增加水耗和营养损失。抗氧化剂辅助洗涤可能是一种更高效的替代方案，它能在洗涤过程中直接引入保护成分，减少洗涤次数。目前，关于从整条鲱鱼生产洗涤碎肉的研究很少，且缺乏对脂质氧化和仪器测色分析的深入探讨，也未见整合预修整以降低色素和促氧化剂水平的报道。

为此，发表在《Future Foods》上的这项研究，旨在探索通过修整（去头、去内脏）、机械分离和洗涤（结合抗氧化剂）这一系列加工步骤，提升整条小型鲱鱼的氧化稳定性、改善色泽，并尽可能保持高加工得率。研究的基本假设是，修整和洗涤本身可以改善色泽，但由于初始促氧化剂水平极高以及内源性抗氧化剂可能被洗脱，这些操作本身不足以阻止脂质氧化，需要引入外源抗氧化保护。

为开展研究，研究人员主要应用了以下关键技术方法：以来自丹麦利姆海峡的小型鲱鱼（<50克）为原料，制备了整条（W）、去头（H）以及去头和内脏（HG）三种修整规格的样品；使用机械骨肉分离机（BAADER 601）生产机械分离肉（MSM）；对MSM进行单次或两次洗涤（料液比1:3），并评估在洗涤液中加入0.5%的迷迭香基抗氧化混合物（Duralox）的效果；通过冰藏实验（添加链霉素硫酸盐）监测脂质氧化发展；测定了样品的基本成分（蛋白质、脂质、水分、灰分）、血红蛋白（Hb）含量（采用Hornsey法）、脂氧合酶（LOX）活性、色泽（CIE Lab*）、脂质氧化指标（过氧化值PV和硫代巴比妥酸反应物TBARS）以及抗氧化剂（鼠尾草酸和鼠尾草酚）的留存率；并进行了统计分析（ANOVA，相关性分析）。

结果与讨论

proximate composition of raw materials, MSM, and washed MSM

研究首先分析了原料、MSM及洗涤后MSM的基本成分。机械分离过程导致蛋白质干基含量显著上升，而脂质和灰分（代表矿物质和骨含量）下降，这是因为去除了骨骼、皮肤和皮下脂肪。洗涤进一步提高了蛋白质的干基浓度，并增加了水分含量，这归因于肌原纤维蛋白在等渗盐水洗涤后持水能力增强。整条鲱鱼（W）的灰分含量最高，因其包含骨骼密集的头部。值得注意的是，本研究中采用的过滤脱水法（使用干酪布）对脂质的去除效果不如离心法，因此洗涤后脂质含量下降不明显。

mass, protein, and lipid recovery through mechanical separation and washing

质量、蛋白质和脂质的回收率分析显示了加工步骤的影响。修整（去头、去内脏）本身就会造成质量损失。随后的机械分离步骤，整鱼（W）的MSM得率（湿重）为75.5%，而去头（H）和去头及内脏（HG）的MSM得率相对更高（约80%），因为去除了非肌肉部分。但从整鱼开始计算的总得率则较低（H-MSM为60.6%，HG-MSM为54.6%）。洗涤过程因持水性增加，湿重回收率暂时上升，但干物质回收率随洗涤次数增加而下降，表明水溶性营养物质（如蛋白质、矿物质）的损失。脂质回收率在机械分离后显著降低，洗涤进一步加剧了损失。

heme pigments in raw material, MSM, and washed MSM

血红蛋白（Hb）是主要的促氧化剂和色素。分析发现，整条鲱鱼（W）的Hb含量最高。去头（H）去除了富含血液的鳃、心脏和肝脏，使Hb含量降低了约2.2倍。进一步去除内脏（HG）又使Hb含量有所下降。机械分离后，MSM中的Hb出现浓缩现象，尤其是W-MSM，因为骨骼和皮肤的去除使得肌肉和残留血液成分相对集中。洗涤能有效降低Hb含量，两次洗涤后，W-MSM和H-MSM的Hb去除率分别达到约94%和86%。

lipoxygenase activity in raw material, MSM and washed MSM

脂氧合酶（LOX）是另一个关键促氧化酶。其活性在整条鱼（W）中最高，依次为去头（H）和去头及内脏（HG）鱼。机械分离后，由于去除了LOX活性较高的皮肤，MSM的LOX活性有所变化。洗涤能显著降低LOX活性，单次洗涤可去除约40-50%的活性，第二次洗涤可进一步去除约20-30%。添加Duralox对LOX活性本身没有影响。

initial color, pH and IS of MSM, and MSM washed with different solutions

色泽分析表明，W-MSM的红色度（a值）最高，与其高Hb含量一致。洗涤，特别是两次洗涤，能显著降低a值，提高亮度（L*值），但难以完全去除不溶于水的黑色素（如眼部和腹腔中的真黑素）的影响。所有MSM样品的初始pH在6.8-6.9之间，属于典型鱼肌肉死后pH范围。两次洗涤后pH略微升高至7.0，可能与酸性代谢物被洗脱有关。而添加Duralox（含抗坏血酸、柠檬酸等酸性成分）的洗涤则使pH降至6.4-6.7。未洗涤MSM的离子强度（IS）异常高（约200-240 mmol/L NaCl当量），推测与捕捞过程中鱼鳞大量脱落导致鱼体渗透压调节失效、海水盐分侵入有关。所有洗涤样品均控制在等渗条件（~154 mmol/L）。

lipid oxidation development in MSM as a function of trimming

考察修整对MSM氧化稳定性的影响发现，所有未洗涤的MSM（W-MSM, H-MSM, HG-MSM）在冰藏1天内即启动脂质氧化，过氧化值（PV）和TBARS值迅速上升，滞后期小于1天。尽管W-MSM的Hb和LOX水平远高于H-MSM和HG-MSM，但其氧化程度并未按比例增高，PV峰值反而较低。这可能是因为W-MSM中包含的心脏、肝脏等器官富含内源性抗氧化酶（如SOD、CAT、GPx），在一定程度上抵消了高促氧化剂水平的影响。相关性分析也证实，氧化程度与Hb含量和预形成氢过氧化物的关联性最强。

lipid oxidation development in MSM as a function of washing

洗涤处理能有效延缓氧化。随着洗涤次数增加，MSM的初始PV和TBARS值降低，氧化峰值也减小。单次洗涤对W-MSM氧化的延缓作用不如对H-MSM明显，可能需要两次洗涤才能显著改善W-MSM的稳定性。这再次证明了整鱼MSM体系的复杂性。然而，即使经过两次洗涤，残留的Hb（1.8–16.3 μM/kg）和LOX活性（23.6–69.2 mU/g）仍足以在短期内引发氧化。色泽变化与氧化进程相符，红色度在贮藏期间下降，亮度增加。洗涤也造成了内源性抗氧化物质的损失。

antioxidant strategies to improve oxidative stability

关键发现在于抗氧化剂辅助洗涤的效果。在洗涤液中加入0.5% Duralox，能极大地抑制脂质氧化，将滞后期从小于1天延长至11天以上。无论是对W-MSM还是H-MSM，单次抗氧化洗涤的效果与两次洗涤相当，均能提供充分的保护。Duralox中的有效成分（如鼠尾草酸和鼠尾草酚）具有清除自由基、螯合金属离子和还原作用。此外，抗氧化洗涤还有效保持了样品在贮藏期间的红色度，减缓了因Hb氧化导致的褐变。

carnosic acid and carnosol incorporation during washing with Duralox

分析显示，洗涤过程中Duralox的有效成分（鼠尾草酸CA和鼠尾草酚C）能够被MSM吸收。在两次均使用Duralox的洗涤中，MSM吸收的CA+C含量最高。即使在单次Duralox洗涤中，吸收的CA+C含量也足以起到显著的抗氧化效果，并且其最终含量远低于欧洲食品安全局（EFSA）设定的安全限值（150 mg/kg）。这表明抗氧化剂辅助洗涤是一种安全有效的强化方式。

trade-offs by trimming and by washing MSM

研究最后权衡了不同加工路线的利弊。深度修整（如HG）能得到色泽较浅、组成相对简单的MSM，但生物质和营养素的得率较低。对整鱼（W）进行MSM生产后再洗涤，可以避免修整步骤的损耗，但需要处理更复杂的原料。多次洗涤虽能更好地改善色泽和去除促氧化剂，但会增加水耗、加工时间，并导致更多水溶性营养素（包括生物利用率高的血红素铁）的损失。本研究的一个重要结论是，对整鱼MSM进行单次抗氧化辅助洗涤，能够在实现充分氧化稳定性、适度改善色泽的同时，最大限度地减少水耗和营养损失，平衡了产品质量、营养价值和加工可持续性。这为小型鲱鱼及其他类似的中上层鱼类直接用于食品开发提供了灵活且资源效率更高的策略。

结论

本研究系统评估了通过修整、机械分离和抗氧化辅助洗涤提升整条小型鲱鱼价值的加工策略。结果表明，机械分离能浓缩蛋白质，但保留的促氧化剂（Hb, LOX）足以导致产品快速氧化。洗涤能有效降低这些促氧化剂水平和改善色泽，但残留量仍可引发氧化，且多次洗涤增加资源消耗。将迷迭香基抗氧化剂（Duralox）整合进洗涤过程是关键创新点，它能极有效地延缓氧化，单次洗涤即可达到与多次洗涤相当的稳定效果，且抗氧化剂残留量在安全范围内。相关性分析再次确认Hb、LOX和预形成氢过氧化物是脂质氧化的主要驱动因素。

该研究的重要意义在于，它证实了一种最小化加工途径：直接利用整条或简单修整的小型鲱鱼生产MSM，并结合单次抗氧化辅助洗涤，即可获得氧化稳定、色泽得到改善的产品。这种方法避免了复杂的修整设备，提高了生物质利用率，保留了更多营养素（如高生物利用度的血红素铁），同时降低了水耗和加工成本。这为将目前主要用于饲料的小型中上层鱼类转向直接人类消费提供了切实可行的技术方案，支持了低营养级、可持续的蓝色食品发展策略。未来研究可关注产品的感官品质、微生物安全性，并在中试或工业规模下验证不同脱水方式（如螺旋压榨、旋转筛）的效果。