《Energies》：Valorization of Fish Waste via Anaerobic Digestion: A Systematic Literature Review and Future Research Agenda
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鱼类加工和水产养殖废弃物是富含蛋白质和脂质的副产物，可用于生产可再生能源。然而，关于其厌氧增值的证据有限。本文献计量与系统综述（bibliometric and systematic review）绘制了该领域的研究图谱，并综合了关于鱼类废弃物厌氧消化（ana
鱼类加工和水产养殖废弃物是富含蛋白质和脂质的副产物，可用于生产可再生能源。然而，关于其厌氧增值的证据有限。本文献计量与系统综述（bibliometric and systematic review）绘制了该领域的研究图谱，并综合了关于鱼类废弃物厌氧消化（anaerobic digestion, AD）和暗发酵（dark fermentation, DF）的证据。根据PRISMA 2020指南，对2000年至2025年的Scopus记录进行了筛选。共164篇文章构成文献计量语料库，120篇研究论文为定性综合提供信息。年度发文增长率为13.29%，其中65%的论文发表于2019年至2025年间。多数实验采用实验室规模批式试验、中温条件和共消化。鱼内脏、青贮饲料和循环水养殖系统污泥的甲烷产量为48至1174 mL CH4/g VS。这些差异反映了原料组成和制备、鱼类废弃物比例、共底物选择以及操作条件的变化。过程性能主要受氨、挥发性脂肪酸（volatile fatty acids, VFAs）和长链脂肪酸（long-chain fatty acids, LCFAs）的限制。修正的Gompertz模型占主导地位，而多步动态模型仍然罕见。微生物研究主要采用基于批式的16S rRNA基因调查，将鱼类废弃物消化与降解蛋白质和脂质的细菌以及氢营养型产甲烷菌联系起来。然而，群落响应取决于原料、接种物和负荷率的组成。仅识别出三项暗发酵研究，其中两项使用了鱼类来源的底物。总体而言，向工业实施的进展需要特定组分的表征、连续系统验证、氢和甲烷生产的整合、动态建模、多组学、消化物安全性评估以及基于中试和工业规模数据的综合技术经济与生命周期评估。为评估潜在的数据库覆盖偏差，在Scopus中重复了检索，并在Web of Science中运行了等效检索。识别出五项额外符合条件的研究。
1. Introduction
全球渔业和水产养殖产量持续增长，鱼类加工产生大量富含蛋白质和脂质的副产物，其厌氧消化（AD）可实现废弃物管理与能源回收。然而，由于原料异质性强，现有证据有限，因此有必要采用文献计量分析（BA）与系统文献综述（SLR）相结合的方法来绘制领域知识图谱并识别研究空白。研究问题包括发文格局、原料类型、甲烷产率、暗发酵研究现状及未来方向。
2. Materials and Methods
2.1. Search Strategy, Eligibility Criteria and Study Selection
综述遵循B-SLR框架，在Scopus中检索2000-2025年关于鱼类废弃物厌氧消化和暗发酵的文章。经过PRISMA 2020流程筛选，最终164篇文献用于文献计量分析，120篇全文用于定性综合。同时进行了数据库覆盖敏感性分析，在Web of Science中重复检索，额外识别出5篇符合条件的研究。
2.2. Bibliometric Analysis
使用Bibliometrix R包进行文献计量分析，包括年度发文趋势、Pettitt突变检验、国家机构分布、期刊影响力、关键词共现网络等。利用VOSviewer构建关键词网络，识别主要研究主题。
2.3. Methodological Limitations
局限性包括仅纳入Scopus中英文文章，可能遗漏其他数据库或语言文献；44篇全文无法获取可能带来可得性偏差；原始引用计数受文章年龄影响，因此同时使用每年引用数和标准化引用分数；综述未前瞻性注册，但已在OSF后补登记。
3. Results
3.1. Performance Analysis and Science Mapping
3.1.1. Publication and Citation Dynamics
共164篇论文，年均增长13.29%，2015年后加速，2019-2025年占65%。Pettitt检验在2011-2012和2018-2019发现断点，划分出三个发文阶段。年引用率早期高但受少量高被引论文影响，近年下降部分源于引用窗口偏差。
3.1.2. Country and Institutional Footprint
作者来自51个国家，挪威、中国、意大利、韩国和以色列发文最多。63.6%的论文来自高收入经济体。高产机构包括内盖夫本古里安大学和挪威生命科学大学等。顶级水产养殖生产国与研究活动重叠有限（Jaccard指数=0.25）。
3.1.3. High-Impact Works and Journals Overview
85种期刊中前五种贡献了29%的论文和46%的引用，其中《Bioresource Technology》发文量和影响力领先。期刊分布高度碎片化，71种期刊仅发表一篇。高被引论文和本地引用集中于标准方法和抑制性综述。
3.1.4. Keyword Co-Occurrence Mapping
关键词共现网络由79个关键词、279条链接组成，分成五个主题簇：红色簇涉及水产养殖废弃物消化与循环经济；绿色簇包含厌氧膜生物反应器和暗发酵；蓝色簇聚焦青贮与挥发性脂肪酸回收；黄色簇关注共消化与动力学优化；紫色簇涉及循环水养殖系统与升流式厌氧污泥床反应器。暗发酵在数据集中连接度弱，仅有3项研究。
3.2. Fish Waste and By-Products
3.2.1. Classification of Fish-Derived Feedstocks, Co-Substrates and Inoculum
鱼类废弃物分为四类：软内脏（offal）、加工副产物（如青贮、鱼油提取残渣）、循环水养殖系统（RAS）污泥、废水及粪便。常见缩写包括FW、FCOW、FPW等。接种物主要来自废水处理厂中温消化器或工业颗粒污泥，也有复合接种物。共底物包括木质纤维素生物质、淀粉/糖类废弃物、富氮/脂质物料及生物炭等添加剂。
3.2.2. Biogas and Biomethane Yield from Fish Waste
多数研究为实验室规模批式试验，以中温共消化为主。鱼内脏甲烷产率120-890 mL CH
4/g VS，青贮为200-729，鱼加工废水以COD计为290-600 mL CH
4/g COD，RAS污泥为48-690。产率差异源于原料组成、预处理、共底物比例和操作条件。
3.2.3. Kinetic and Mechanistic Modeling of Gas Production During Anaerobic Digestion of Fish Waste
常见经验动力学模型有修正Gompertz、一级、修正logistic、转递和修正Chen-Hashimoto模型。修正Gompertz最常用且拟合优度高，logistic有时更优，一级模型通常欠佳。模型比较多依赖R
2，缺乏残差分析和不确定性评估。仅一项研究采用基于ADM1-R3的机理模型，模拟鱼青贮与牛粪共消化，优化后甲烷产率提高。
3.2.4. Stability and Inhibition Mechanisms in the Anaerobic Digestion of Fish Waste
主要抑制机制包括：蛋白质水解产生的氨氮/游离氨抑制产甲烷；VFAs积累导致pH下降；长链脂肪酸吸附于生物质表面阻碍传质。高负荷或低接种比加剧抑制，共消化可改善碳氮比，但成功单消化也有报道。
3.2.5. Microbial Communities During Anaerobic Digestion of Fish Waste
微生物分析主要采用16S rRNA基因扩增子测序，少数结合qPCR、真菌ITS、代谢组学。群落组成随原料类型、接种物、负荷率及外部干预而变化，涉及蛋白质和脂质降解菌、互营乙酸氧化菌和氢营养型产甲烷菌。多数研究为批式取样，连续系统的时间解析证据有限。
3.2.6. Dark Fermentation of Fish-Derived and Related Seafood Residues Highlighted by Bibliometric Analysis
仅识别出3项暗发酵实验研究，其中2项使用鱼类底物（沙丁鱼酸水解物、鲑鱼养殖污泥），1项使用蟹壳几丁质。研究均在实验室批式条件下证明产氢可行性，但缺乏连续系统和两阶段氢-甲烷整合研究。
3.3. Economic Feasibility and Life Cycle Assessment
部分研究进行了技术经济评估（TEA）和生命周期评估（LCA）。TEA案例包括鱼废生物炼制、鲑鱼副产品加工等；LCA应用于冷水供应链、RAS污泥处理、鳟鱼养殖等。结果受功能单位、边界、规模等影响，直接比较受限。综合环境和经济评估仍稀缺，且多基于模型而非中试/工业数据。
3.4. Database Coverage Sensitivity Analysis
Web of Science额外检索发现59条唯一记录，其中5篇符合纳入标准。若纳入，定性语料库将增加约4%，但不改变主要结论。文献计量图谱仅代表Scopus语料库。
4. Future Research Directions
未来需开展组分特异性表征、半连续/连续系统验证、预处理优化、暗发酵与AD两阶段整合、时间分辨微生物组与多组学分析、多步动态建模、消化物安全评估、逐步生物精炼以及基于中试数据的TEA-LCA。
5. Conclusions
领域快速增长但分散；大多数证据来自中温实验室批式共消化；甲烷产率波动大；抑制机制包括氨、VFAs和LCFAs；修正Gompertz模型占主导，但动态建模不足；暗发酵研究极少。向工业实施仍需多方面的系统性研究。
