湛藍奇蹟：可點石成金的水產資源
99/04/06
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蔡慧君｜
行政院農業委員會水產試驗所水產加工組
吳純衡｜
行政院農業委員會水產試驗所水產加工組
還記得嗎？買魚時，當魚販刮起四處飛濺的魚鱗時，基於本能，媽媽們會離得遠遠的，深怕魚鱗黏在身上，因為記憶中，老人家曾告誡我們：「小心喔！魚鱗黏在皮膚上不易去除。」魚市裡，吆喝聲此起彼落，不遠的角落處靜靜堆放著臭氣薰天的魚鱗。魚販們不敢直接把魚鱗沖進水溝，怕堵塞水管，刮魚鱗時得對準垃圾袋。這些既臭又不起眼的魚鱗，誰也沒預料到竟然會帶著千萬身價，為水產生技產業投下一枚震撼彈。現在就來掀起魚鱗的神祕面紗，告訴你它的傳奇。
身價不斐的魚鱗
大多數魚類的皮膚上，有一層由鈣質組成的堅韌外骨骼，那就是鱗片或鱗片的衍生物。魚鱗約占魚體總重的 1 ~ 5％，是一種多功能的組織，具有偽裝、維持魚體外形、保護和避免微生物侵害以抵抗疾病等的作用。然而為適應環境的差異，有的魚魚鱗明顯易見，如草魚、鰱魚等；有的魚卻只在某部分皮膚的表層上顯現魚鱗，如鱘魚；有的魚鱗非常細且被黏液裹住，一般不易發現，如黃鱔；有的魚鱗則已退化，如鯰魚等。
在一般觀念裡沒有價值且不易處理的魚鱗，主成分中含有 45％ 的膠原蛋白和 55％ 的氫氧基磷灰石。膠原蛋白是一種非水溶性、纖維狀含醣蛋白質，分子量約為 283,000 Da，長約 300 奈米，直徑約 1.5 奈米，含有由 3 條多肽鏈緊密結合所形成的 3 股螺旋結構，是構成組織的重要蛋白質。膠原蛋白約占人體蛋白總量的 1/3，主要分布於結締組織中，是構成骨骼、軟骨、血管、皮膚等的基質。
身體內的膠原蛋白可由真皮層的纖維母細胞合成增生，但隨著年齡增加及自由基的產生，膠原蛋白的結構會發生變化並漸漸流失。一般而言，正常人體內每年會流失約 1％ 的膠原蛋白，因而使皮膚的外觀產生鬆弛、皺紋等老化現象。
氫氧基磷灰石是一種磷酸鈣化合物，也是人體或動物骨骼及牙齒的主要無機成分，在骨骼中約占 60 ~ 70％，而在牙齒結構的琺瑯質和象牙質中，也分別占有 90％ 和 70％。氫氧基磷灰石對骨骼有良好的生物親和力，對牙齒有再石灰化的功能，因具有良好的生物活性，在臨床上廣被應用在骨科及牙科用的生醫材料上，例如人工骨頭、人工牙齒、硬骨補綴、人工關節等。
「環保」、「綠色」等概念，在 21 世紀的環保產業—資源的有效利用—中被廣泛討論。而資源的有效利用，使得膠原蛋白更受矚目。原因是經常被視為廢棄物的魚鱗、魚皮、魚骨等，都可以做為膠原蛋白的原料而回收再利用，由此產生新價值的「環保產業」，在膠原蛋白業界獲得極佳的回響。在水產廢棄物的有效利用中，以魚鱗的附加價值最高，也是值得開發的海洋性機能保健新素材。魚鱗的有效利用可概分為 3 項：
魚鱗粉
把魚鱗粉碎製成的魚鱗粉，因成分中含有天然、健康的膠原蛋白和氫氧基磷灰石，經研究證實對於人類或動物不會產生排斥反應，具有生物相容性、食用安全性，且無副作用。
在日本已把魚鱗粉當作健康輔助食品，依功能性與專利類別可區分為：角質層代謝促進劑及皮膚老化防止劑的機能性食品和動物飼料（特開 2000－247894）；抗骨質疏鬆症劑（特開平 10－231250）；毛髮髮質和光澤改善的健康食品（特開平 10－155428）；壓力舒緩的機能保健食品（特開2005－306761）。由此可見魚鱗粉具有美肌、抗骨質疏鬆症、緩和關節炎、治酸痛、改善髮色、舒緩壓力等功能。
把魚鱗製成魚鱗粉，主要關鍵技術是「去蕪存菁」和「微細化工程」。魚鱗對魚體有保護的功能，但也隱含養殖藥物的殘留或重金屬汙染的疑慮。因此「去蕪存菁」關鍵技術在於如何利用科學的方法，使魚鱗中的機能成分在無殘留藥物或重金屬的條件下，保留下來且不含魚腥味。另外，一般乾燥粉碎的魚鱗大都呈棉絮狀，難以製成粉末狀，「粉碎工程」就是利用關鍵技術把魚鱗片製成粉末。
這兩項工程無法有效施行，可能是目前魚鱗粉的利用尚未在國內打開知名度的原因之一。不過在研究人員的努力下，行政院農委會水產試驗所已把魚鱗粉的粒徑粉碎至 0.074 mm，技術性優於日本專利（P2004－59568A）所製得的魚鱗粉（僅 18.8％ 粒徑小於 1 mm）。或許將來國內可見魚鱗粉應用做為保健食品、營養輔助食品、保健飼料及除溼、芳香劑等的素材。
魚鱗膠原胜肽
膠原蛋白是維持皮膚與肌肉彈性的主成分，但是最主要的魅力還是「抗老化」的神奇效能，可有效地改善肌膚彈性、細紋及毛孔細緻等問題。目前市售抗老化的醫美保養品中幾乎都加入膠原蛋白，以增加皮膚真皮層膠原蛋白的含量，使皮膚緊緻、有彈性，並減少皺紋及縮小毛細孔，「讓人可以更靠近一點」。
目前國內美容保養品市場所使用的膠原蛋白，除少數廠商宣稱有製造能力外，約 90％ 來自國外，潛在著供貨的不穩定性。此外，市售膠原蛋白原料大都從牛豬羊、禽鳥類等動物組織萃取。但自從爆發狂牛症、口蹄疫及禽流感後，生技廠商轉向研究從其他生物中萃取膠原蛋白，而魚鱗中含有 45％ 的膠原蛋白，使魚鱗成為膠原蛋白市場的超偶（super idol）。
然而膠原蛋白的 3 股螺旋多肽鏈結構並無法直接穿越皮膚屏障，做為保養品時只有保溼的功能，並不能活化真皮層的纖維母細胞，進而促進膠原蛋白的合成增生，使皮膚「ㄉㄨㄞ、ㄉㄨㄞ」有彈性。因此膠原蛋白必須奈米化、借助載體，或經由適度水解成短鏈胜肽，才能順利穿越皮膚屏障到達真皮層。
膠原蛋白可經由酵素或酸、鹼作用而形成蛋白水解物，包含二肽、三肽、寡胜肽（2 ~ 20 個胺基酸）及多胜肽（20 ~ 50 個胺基酸)。人體內因欠缺膠原蛋白分解酵素，膠原蛋白難被消化酵素所分解，以往常被認為是一種低營養價值的蛋白質，由此顯見膠原蛋白與蛋白分解酵素的專一性。但以市售膠原蛋白分解酵素每公斤高達 9,800 元的行情，水解魚鱗製備膠原胜肽既不符合環保概念，也因製造成本過高而喪失經濟價值。因此如何挑選適合的酵素，是左右產品品質及回收率的關鍵因素。
此外，膠原胜肽的分子量大小會影響經皮吸收的速率。一般而言，胜肽的分子量越小，穿越皮膚屏障的速率越快，越能活化真皮層的纖維母細胞，進而促進膠原蛋白的生合成。經皮吸收試驗已證實，利用螢光標識的魚鱗膠原胜肽可穿透裸鼠皮到達真皮層，並呈現出多皺摺、捲曲狀的分子構形。
文獻指出，經由人體試驗發現口服膠原胜肽可提高真皮層纖維母細胞的密度，促進膠原纖維直徑及密度的增加，進而改善膚質。動物試驗也發現，餵食膠原胜肽可提升大鼠皮膚的代謝速率，增加皮膚保溼屏障機能和促進彈力，減輕關節炎症狀與預防骨質疏鬆。由這些研究可發現，魚鱗膠原胜肽不僅可製成肌膚保養品，也可廣泛應用於機能性保健食品中。
魚鱗氫氧基磷灰石
氫氧基磷灰石是魚鱗萃取膠原蛋白後剩下的主成分，由於它對骨骼有良好的生物親和力，對牙齒有再石灰化的功能，有良好的生物活性，在臨床上可應用做為骨科及牙科用的生醫材料，同時也獲得每公斤高達 175 萬的身價。此外，氫氧基磷灰石也是純天然、溫和、物理性的去角質劑，可去除老廢角質使皮膚光滑，且不會破壞皮膚酸鹼值，很適合用在沐浴乳、潔膚皂中，也可做為保健牙膏中的研磨劑，以去除牙齒表面色素、白斑、牙菌斑等物質。
原本不起眼的加工副產物──魚鱗，如今成了「神奇寶貝」，不僅魚鱗粉可做為健康輔助食品，自魚鱗萃取的膠原蛋白可廣泛應用在美容保養品、保健食品、醫學與生醫材料上，氫氧基磷灰石也可做為強化骨質或牙齒的醫療輔助品原料。在台灣，每年約產生 3 ~ 4 萬公噸的魚鱗，把它做全面而有效的利用，不僅可達到減廢的目的，也能充分發揮點鱗成金的實質效益。
遨遊深海的裸鰛
裸鰛是一種棲息於水深 300 ~ 1,200 公尺的小型深海發光魚類，因為被捕獲時魚鱗容易掉落而被稱為「裸」鰛，一般俗稱燈籠魚、七星魚或光魚，屬於燈籠魚科，廣泛分布於世界三大洋的熱帶及亞熱帶沿岸海域。目前全世界的裸鰛類計有 240 種，數量估計在數億至數十億噸之間。臺灣的裸鰛類則有 18 屬 49 種，在西南部、東部、東沙群島等周邊水域都可發現牠的蹤跡。
裸鰛常與櫻花蝦一起洄游而被漁民捕獲，但牠的身價卻遠不及櫻花蝦。因為裸鰛的口感和味道不好且容易腐敗，因此漁民捕獲後多做為下雜魚或飼料，甚至丟棄，幾乎不具經濟價值。可是裸鰛的機能成分卻是耀眼的，讓你我不得不忽略牠的其貌不揚與易腐性。
近年來研究發現，動植物性蛋白質可藉由水解作用，產生具有生物活性與調節身體機能的生物活性胜肽。這些胜肽因結構組成的不同，已證實具有降血壓、抗氧化、降低膽固醇、加強免疫調節等功能。裸鰛體內成分中最主要的是蛋白質，利用酵素使裸鰛水解製成的含有 91.7％ 分子量小於 3,000 Da 的小分子胜肽，經試驗證實具有高抗氧化能力，抗氧化活性相當於 200 ppm 維生素Ｃ及 400 ppm 乙二胺四乙酸（EDTA）。這結果表示裸鰛胜肽可以清除或螯合自由基，進而降低自由基對身體的氧化損傷，有延緩老化的效果。
此外，俗話說腸胃好、人不老，腸道中益生菌數量對於腸道保健是一項重要的評估指標，因此能增加腸內益生菌數量的益生物質，也常做為保健食品的素材。裸鰛胜肽配合乳酸菌發酵的產物，不僅能促進比菲德氏菌的生長，也可活化免疫細胞並促進免疫球蛋白（IgM）抗體的分泌。這些研究證實，裸鰛胜肽可以研發做為抗氧化、延緩老化、健胃整腸，並具免疫調節功能的機能性食品。
此外，裸鰛胜肽經細胞試驗證實可活化人類纖維母細胞，並促進真皮層膠原蛋白的合成和增生。利用這項特性把裸鰛胜肽製成美容保養品，由 30 位受試者試用1個月後再以膚質檢測儀分析，結果顯示受試者皮膚的黑色素平均減少 21％，但含水量增加 38％、彈性增加 22％、皮膚緊實度提升 33%，顯見裸鰛胜肽美容保養品對於皮膚具有緊實、抗皺、美白、保溼等功能。因此，利用生物技術，水深 300 公尺以下的燈籠魚也能撫平你我臉上歲月的痕跡。
快腳精靈海蟑螂
在海邊的石頭或消波塊附近，常會看到一群群聚的黑色生物，但還來不及看清牠們的長相，一溜煙地就失去蹤影。這群海邊的快閃族就是海蟑螂，牠是一種海洋生物，又名海蛆或海岸水蝨，屬甲殼綱，海蟑螂科，海蟑螂屬，常棲於海邊高潮線附近，以岩石上及水邊的小型生物、動物屍體、有機物碎屑等為食，雜食性，水陸兩棲，是海邊重要的清道夫。此外，海蟑螂喜食紫菜，常成群刮取海藻為食，是紫菜養殖上的一大困擾。
「海蟑螂」並不是海洋中的「蟑螂」，因為海蟑螂不僅有雙靈活的大眼，且當遇到壓迫時，身上似乎有股難以形容的香氣，這些特色都不同於「住家小強──蟑螂」。相信嗎？海蟑螂不僅可以食用，還具有療效。依據《中藥辭海》記載，海蟑螂有清疳、活血、解毒等功效，可治小兒疳積（意指營養不良）、膿瘡腫毒等。
海蟑螂的胺基酸組成中，富含甘胺酸、丙胺酸、牛磺酸、麩胺酸、精胺酸等誘引性胺基酸，常做為海釣用的釣餌。把海蟑螂酵素水解物以胃管餵食大白鼠，進行 14 天急毒性安全評估並配合基因毒性試驗，結果顯示海蟑螂酵素水解物不具毒性或致突變性，且具有食用安全性。
此外，海蟑螂酵素水解物不僅具有超氧歧化酶（SOD）酵素活性、亞鐵離子螯合能力與還原力，又可活化免疫細胞，顯示其抗氧化及免疫調節的功能。另文獻顯示，海蟑螂具有活血化淤的功效。經研究發現，以活化部分凝血酶時間和凝血酶原時間做為評估抗凝血的指標時，海蟑螂確實可延長血液凝固的時間。海蟑螂的酵素水解物則可使抗凝血的有效濃度由 275 mg/ml 降為 40 mg/ml，顯示海蟑螂經適度地酵素水解，可以提升抗凝血的功效。
此外，利用納豆菌發酵海蟑螂，可產生兼具清除血栓及高抗氧化能力的雙重效果。這些研究發現，海蟑螂可應用做為抗氧化、抗凝血及清血栓機能保健食品用的新素材。因此當你下次在海邊偶遇海蟑螂時，別輕看牠！牠們可是潛藏多項機能成分的快腳精靈。
無論是廢棄的魚鱗、深海裸鰛，或是海邊的閃靈俠—海蟑螂，都屬於數量豐富卻低度利用的海洋資源。利用生物技術加上研發者的創意巧思，並循著科學的腳步，以「安全性」、「功效性」、「無異味」、「溶解性」等做為主要開發重點，可把低度或未利用水產資源重新組裝，轉換成為開啟身體健康與美麗之鑰。若能更加妥善利用海洋資源的多樣性與豐富性，點石成金將不是夢！
