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湛藍奇蹟:可點石成金的水產資源

相信嗎?毫不起眼的魚鱗卻擁有千萬身價;水深300公尺以下的燈籠魚能撫平你我臉上歲月的痕跡;海蟑螂能踢走血液中的血栓。海洋資源的多樣性使點石成金不是夢!
 
 
 
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!
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