《Food Science & Nutrition》：Unlocking the Potential of Sea Bass Skin: Characterization of Gelatin and Edible Gelatin Films
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本研究聚焦于从欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）鱼皮中提取明胶以制备可食用膜，并将其功能特性与标准牛源和鱼源商业明胶进行比较。通过扫描电子显微镜（SEM）进行的结构评估显示其具有典型的明胶形态，即由无序、相互连接的细丝网络构成。从生化角度来看
本研究聚焦于从欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）鱼皮中提取明胶以制备可食用膜，并将其功能特性与标准牛源和鱼源商业明胶进行比较。通过扫描电子显微镜（SEM）进行的结构评估显示其具有典型的明胶形态，即由无序、相互连接的细丝网络构成。从生化角度来看，所提取的物质富含蛋白质（90.93%），且水分（8.11%）、灰分（0.31%）和脂质（0.13%）含量较低。氨基酸分析证实其富含甘氨酸（27.27%），亚氨基酸含量为18.71%，这促成了实测凝胶强度为189.5 g。此外，傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证了主要酰胺带（A、B、I、II和III）的存在，与既定商业标准的光谱指纹一致。所制得的甘油增塑膜表现出稳健的机械性能，其特征为拉伸强度6.53 MPa，断裂伸长率94.55%，厚度0.14 mm。这些结果证实海鲈鱼皮可作为有效的生物聚合物基质，用于创建稳定、功能性包装。本研究凸显了将海洋副产物升级回收为高性能、可持续的哺乳动物源材料替代品在生物包装生产中的可行性。
欧洲海鲈鱼加工副产物中鱼皮占比可观，却常被废弃。明胶作为源自胶原蛋白的蛋白质聚合物，具备良好的生物相容性、可降解性和成膜性，广泛应用于食品与生物医学领域。然而，全球明胶市场以哺乳动物源为主，存在宗教禁忌及疾病传播风险。因此，开发鱼类加工副产物源明胶，特别是来自欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）鱼皮的高值化利用，成为实现循环生物经济的重要途径。现有研究缺乏对该物种明胶与商业哺乳动物及冷水鱼明胶的系统比较，尤其在氨基酸序列、亚氨基酸分布、X射线衍射（XRD）和光学性能方面的综合评估。为此，研究人员从欧洲海鲈鱼皮中提取明胶（SSG），全面表征其理化、结构与机械性能，并制备可食用膜，与商业牛源明胶（CBG）和冷水鱼皮明胶（CFG）进行对比，以验证其作为可持续、符合清真和犹太教规的生物包装材料的可行性。
研究人员采用酸-碱联合预处理结合热水提取法获得SSG：鱼皮样品来自土耳其阿达纳当地市场，在35°C去脂后，依次用0.2 M NaOH和0.05 M HCl处理，再于45°C蒸馏水中提取12 h，冻干得粉状明胶。采用凯氏定氮法测蛋白含量，Bligh-Dyer法测脂质，AOAC法测水分和灰分；用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析官能团，高效液相色谱（HPLC）测氨基酸组成，扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌，质构仪测凝胶强度，XRD分析膜结晶性。膜制备采用3%蛋白浓度、甘油（蛋白质量的25%）作增塑剂，浇筑干燥成膜。所有数据经单因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较检验。
研究结果：
3.1 明胶样品表征
3.1.1 明胶得率：SSG得率为7.88%±0.14%，高于灰鲀鱼皮、海鲷鱼皮和海鲈鱼皮（6.60%–6.83%）的报道值，但低于蛇头鱼和鲨鱼皮（31%–34%），表明提取效率受鱼种和提取条件影响。
3.1.2 营养成分：SSG蛋白含量90.93%±0.41%，显著高于CFG（89.31%）并接近CBG（90.41%）；水分8.11%低于CFG；灰分0.31%和脂质0.13%均处于较低水平，符合高质量明胶标准（灰分<0.5%），低水分和低脂质有利于产品稳定性。
3.1.3 pH：SSG的1%溶液pH为5.66，显著高于CFG（5.01）和CBG（5.18），符合食用明胶pH范围（4.5–6.5），差异源于预处理和洗涤条件。
3.1.4 FTIR分析：FTIR光谱显示SSG具有典型酰胺A、B、I、II、III带（3280、2986、1630、1537、1242 cm
?1），化学指纹与商业明胶相似。酰胺A频率略高，表明SSG具有更灵活开放的氢键网络，与SEM观察到的无规丝状结构一致；酰胺I带峰形尖锐，表明45°C低温提取避免了过度水解，保留了高分子量α-和β-链。
3.1.5 凝胶强度：SSG凝胶强度189.45±2.10 g，低于CBG（285.88 g）和CFG（205.75 g），但处于GMIA工业标准（100–300 g）范围内，满足商业应用要求。
3.1.6 熔点：SSG熔点25.63°C，显著高于CFG（14.02°C）但低于CBG（32.75°C），与其中等的亚氨基酸含量相关。
3.1.7 持水性和油结合力：SSG持水性269.03%，低于CBG（312.67%）但高于CFG（227.44%）；油结合力346.95%，显著高于CFG（322.59%）和CBG（287.02%），归因于较高的酪氨酸含量。高油结合力使其适用于碎肉制品中以减少脂肪流失。
3.1.8 氨基酸分析：17种氨基酸分析显示甘氨酸含量最高（SSG 27.24%），其次为脯氨酸（10.55%）；SSG亚氨基酸总含量18.71%，显著高于CFG（15.20%）且接近CBG（19.45%），表明其热稳定性优于冷水鱼明胶。脯氨酸和羟脯氨酸含量差异解释了凝胶强度和熔点的差异。
3.1.9 SEM分析：冻干SSG呈海绵状多孔结构，扫描电镜显示无规卷曲丝状网络；粉末形态为不规则玻璃状颗粒，CBG颗粒更小更圆。多孔结构有利于水分保持，并可作为药物释放动力学预测指标。
3.2 明胶膜表征
3.2.1 膜厚度：SSG、CFG、CBG膜厚度分别为0.1403、0.1388、0.1389 mm，三者无显著差异，均低于0.25 mm的食用膜建议阈值。
3.2.2 颜色与不透明度：所有膜透明度较高；CBG膜亮度（L*=95.05）显著高于SSG和CFG膜（约90.7）；SSG膜的a*、b*值与CFG膜无显著差异，但比CBG膜更绿更黄。SSG和CFG膜不透明度（0.34）显著高于CBG膜（0.22），可能更适合需要防光降解的食品包装。
3.2.3 水溶性：SSG膜水溶性74.33%，与CFG膜（74.71%）相当，均高于CBG膜（72.54%），表明SSG膜可作为快速溶解的替代包装。
3.2.4 机械性能：SSG膜拉伸强度6.53 MPa，与CFG膜（6.96 MPa）无显著差异，但低于CBG膜（8.77 MPa）；断裂伸长率94.55%，低于CFG（121.89%）和CBG（123.93%），但仍高于多种鱼类明胶膜。差异归因于亚氨基酸含量和氢键密度。
3.2.5 FTIR分析：膜的红外光谱显示典型酰胺带及甘油特征峰（850–1107 cm
?1），表明甘油作为增塑剂成功分散于膜基质中。
3.2.6 XRD分析：所有膜均在2θ≈20°处呈宽弥散峰，表明非晶态结构；SSG膜在30°–40°区域峰较宽，反映其更无序的分子间间距，与氨基酸组成相关。
3.2.7 SEM分析：CBG膜表面不规则，有颗粒质感和微裂纹；SSG膜表面平滑均匀，无相分离和缺陷。这种均质结构源于SSG无序卷曲丝网络，有利于甘油均匀渗透，减小内部应力，形成致密屏障，适合阻隔油脂和气体。
3.3 研究局限性：宏观性能显示SSG结构完整，未来需通过SDS-PAGE和凝胶渗透色谱（GPC）定量多肽链比例及其对力学完整性的贡献。
讨论总结：本研究表明，海鲈鱼皮明胶的理化性质与商业鱼源明胶相当，在油结合力和成膜均匀性方面甚至更优。其高油结合力、适宜凝胶强度、良好水溶性及透明膜性能，使其成为哺乳动物明胶的可行替代品。该研究将鱼类加工副产物转化为高附加值生物包装材料，既缓解了环境负担，又符合全球包容性、清真和犹太教食品要求。
结论翻译：本研究成功验证了将欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）鱼皮废弃物转化为高价值生物聚合物以生产可食用明胶膜的可行性。提取所得SSG蛋白含量90.93%，与商业牛源明胶（90.41%）相当，且水分（8.11%）、灰分（0.31%）和脂质（0.13%）含量极低。FTIR证实其酰胺化学指纹与商业明胶一致。理化评估显示，虽然SSG凝胶强度低于商业基准，但其热特性（胶凝温度18.02°C）处于海洋明胶最佳范围（11–28°C）。本研究的突出发现是SSG具有优异的油结合力（346.95%），超过CFG和CBG，表明其在高脂肪碎肉制品中具有减少脂肪和防止汁液流失的实用性。在膜性能方面，所有膜厚度均约0.14 mm，满足食用包装行业阈值（<0.25 mm）。SSG膜的高水溶性进一步使其成为传统哺乳动物涂层的可行快速溶解替代品。总之，海鲈加工副产物是可持续生物包装的高潜力资源，采用海洋源明胶可减轻环境影响，并提供全球包容、清真和犹太教友好的牛源替代品。
