鱼类加工副产物零废弃资源化：肥料生产与胶原蛋白回收的优化策略比较研究

本研究针对鱼类加工废弃物利用率低的可持续管理难题，创新性地开发了鲤鱼和鲭鱼残渣（骨、皮、头肉）的双重利用策略。通过优化碱水解（7.5% KOH，80°C，固液比1:1）和酸水解（60% H2 SO4 ，100°C）工艺，实现肥料生产与胶原蛋白提取的协同增效。短期植物试验显示，20%氮剂量下茎秆生长提升70%，同时水解液互中和使氮含量较传统方法提高1.0%。该研究为循环经济提供了技术支撑，发表于《Biomass and Bioenergy》。

　　

在全球鱼类消费量激增的背景下（年人均达20公斤），鱼类加工产生的废弃物占比高达70%，传统填埋或海洋倾倒不仅造成资源浪费，更导致温室气体排放加剧。面对这一挑战，波兰研究人员开展了一项突破性研究，通过整合胶原蛋白回收与肥料生产的双重工艺，实现了鲤鱼和鲭鱼加工副产物的全组分利用。这项发表于《Biomass and Bioenergy》的研究，为水产废弃物管理提供了可工业化的解决方案。

研究团队采用响应面法(RSM)优化了化学水解参数，结合SDS-PAGE电泳和圆二色谱(CD)技术评估胶原蛋白质量。针对鲤鱼和鲭鱼头部分别设计了两套方案：方案I在胶原提取后对残渣进行酸水解，方案II直接优化两阶段水解工艺。植物试验选用巴黎小黄瓜(Cornichon de Paris)验证肥效，通过WinRHIZO系统量化根系发育指标。

3.1 水解工艺优化
通过Box-Behnken实验设计，确定碱水解最佳条件为7.5% KOH、80°C、固液比1:1（R²
=0.993），酸水解需60% H₂
SO₄
、100°C。温度调节至80°C既保证效率又降低能耗，Durbin-Watson检验(1.77)证实模型可靠性。

3.2 肥料组分分析
优化水解工艺使氮含量达1.20%，较胶原提取法提高253%。鲤鱼原料含氮量(7.74%)显著高于鲭鱼(5.49%)，但中和后钾(2.44% K₂
O)和硫(1.27%)含量稳定。重金属检测显示所有样品符合农用标准。

3.3 胶原蛋白特性
SDS-PAGE显示鲤鱼胶原呈现典型α1(130kDa)/α2(120kDa)链，而鲭鱼胶原严重变性。CD光谱证实鲤鱼胶原保持三螺旋结构，熔解温度35°C，具备医用潜力。

3.4 植物试验
20%剂量组表现最优：茎长增长76%(KO20)，根表面积增加46%(KW20)。鲤鱼胶原提取法的KW20组根系体积提升39%，且干物质含量(0.495g)显著高于50%剂量组。元素分析显示钾吸收增加4%，证实了营养转运效率。

该研究首次建立了鱼类废弃物的全组分利用体系，其中互中和工艺使氮回收率提升1.0%，短期植物试验证实其促生长效果。特别值得注意的是，鲤鱼胶原提取过程中温和的碱水解条件(2% KOH，3°C)反而比优化参数更利于保持生物活性，这一发现挑战了传统工艺强化理念。研究提出的双轨策略——既可生产医用级胶原蛋白又能获得高效有机肥料，为水产加工行业提供了符合循环经济原则的解决方案。未来需通过30天长期试验验证肥效持续性，并开展氨基酸谱分析以完善质量评估体系。

（注：所有数据均源自原文，技术细节保留H₂
SO₄
、K₂
O等专业表述，作者单位"Poland"在中文语境下表述为"波兰"）