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1我國水產品加工業的現狀 2009年我國水產品產量達5120萬t，其中養殖水產品產量3635萬t，捕撈水產品產量1485萬t，連續21年居世界第一位［1］。人均占有量是世界平均水平的1．6倍，雖然與西方發達國家還有很大的差距，但也較成功地解決了中國水產品供給問題。水產品動物優質蛋白供給中占了1/3，為解決中國糧食安全、食品安全發揮了重要作用。同時，水產品質量也有了很大的提升，滿足了人們營養、生活質量提高的需求。我國豐富的水產資源為水產品加工提供了充足的原料。近20年來，我國水產加工業在水產品加工能力、加工企業發展、加工產品的種類和產量、加工技術及裝備建設發展等成效顯著，一個包括漁業制冷、冷凍制品、魚糜、罐頭、熟食品、干制品、腌熏品、魚粉、藻類食品、海洋保健品、調味休閑食品和海洋藥物等加工產品體系己基本形成，其中一些水產加工品的質量已達到或接近世界先進水平，成為推動我國漁業生產持續發展的重要動力，成為漁業經濟的重要組成部分［2］。目前我國水產品加工業總體呈現加工利用率低、精深程度不高、產品附加值低、廢棄物利用水平不高、污染較大等特點。 1．1加工利用率低 我國的水產品以鮮活銷售為主，加工比例僅占水產品總量的30%左右，同時加工過程中產生大量的廢棄物，沒有得到很好的利用，浪費資源，污染環境;而歐美、日本等發達國家水產品產量的75%左右是經過加工而后銷售的，鮮銷的比例只占總產量的1/4［3－4］。 1．2精深程度不高 水產品精深加工的比例不到20%，在水產品精深加工總產值構成中，以海產品為主，海水產品精深加工產值占到80%～90%，淡水產品精深加工產值占到10%～20%［5］。 1．3廢棄物利用水平不高 在水產品加工過程中往往會產生許多廢棄物，例如魚品加工時會有魚頭、內臟、魚鱗和魚骨等廢棄物，蟹、蝦類加工往往會有大量的蝦頭和蟹、蝦殼產生。對這些廢棄物的利用，目前我國主要用來生產價值不高的飼料魚粉、蝦粉，對其中很有價值的成分尚未充分利用［6］。1．4產品附加值低大部分加工品由于技術含量低而附加值不高，只有烤鰻、精加工紫菜、模擬食品、魚油和保健品等因其技術含量較高，產品附加值也較高［7］。1．5污染較大水產品加工產生的污染主要有兩個方面，一是廢棄物未及時處理，引起微生物的繁殖而腐敗變質;一是加工用水未經處理無序排放。 2低碳技術與水產品加工 2．1低碳技術 資源、能源短缺和環境污染問題已經成為當今世界經濟發展的焦點問題和熱門話題?；诖?，聯合國把2008年世界環境日的主題定格在“轉變傳統觀念，推行低碳經濟”。隨著全球溫室氣體排放量的日益增多，溫室效應對全球氣候帶來的負面影響越來越嚴重。因此，研發工農業生產低碳技術，發展低碳經濟，減少溫室氣體的排放，己經成為世界各國的共識低碳經濟是以低能耗、低排放、低污染為基礎的經濟模式，是人類社會繼原始文明、農業文明、工業文明之后的又一大進步其實質是提高資源、能源利用效率和創建清潔能源結構，核心是技術創新、制度創新和發展觀的轉變［8－10］。“低碳”的實施措施主要集中在:提升高能耗工業的能效水平、提倡生產清潔能源、增加可再生能源的開發和利用、減少交通和建筑等領域［11－12］。另外，低碳技術的發展趨勢，短期內以現有的節能技術應用為主，中長期將側重于技術流程創新和設備升級［13－14］。 2．2低碳與社會經濟發展 隨著氣候變化越來越被大家所認識，國際社會應對氣候變化的共同意愿越來越強烈，低碳未來已經成為社會經濟發展的一個重要方向。發展低碳經濟是一種經濟發展模式的選擇，它意味著能源結構的調整、產業結構的調整以及技術的革新［15－16］。發展低碳經濟對所有國家而言，不僅僅只是應對氣候變化、承擔國際責任的問題，而且也是社會經濟發展的內在要求。低碳經濟是一種以能源的清潔開發與高效利用為基礎，以低能耗、低排放為基本經濟特征，順應可持續發展理念和控制溫室氣體排放要求的社會經濟發展模式［17］。低碳經濟是新的經濟發展形態。低碳經濟本質上就是可持續發展經濟。低碳經濟的核心是低碳產業、低碳能源、低碳技術和低碳消費，它是繼農業革命、工業革命、信息革命之后，世界經濟形態新出現的革命浪潮，即低碳革命。低碳經濟已成為由工業文明向生態文明過渡的主要特征，成為未來社會經濟發展和人民生活質量改善的主流模式［18］。發展低碳經濟成為新的經濟增長點。發展低碳經濟實質上就是對當代社會經濟發展進行一場深刻的能源經濟、能源技術和消費行為的低碳革命，是構建一種二氧化碳排放量最低限度的現代社會經濟發展模式與消費方式。低碳革命的基本目標是努力推進兩個根本轉變:一是將社會經濟發展由高度依賴能源消費向低能耗、可持續發展方式的根本轉變;二是將能源消費結構由高度依賴化石燃料向低碳型、可再生能源的根本轉變。實現兩個根本轉變的中心環節是加快構建新型經濟體系和產業結構，著力推進低碳能源與低碳技術發展，使整個經濟社會活動低碳與無碳化［19］。 2．3低碳技術在水產品加工中的應用 隨著世界經濟的快速發展，自然資源越來越不能滿足工業化發展的需求。鑒于此，對現有自然資源的高效利用顯得尤為重要。在發展綠色經濟中，漁業低碳技術作為碳匯漁業的重要手段，發揮著重要作用，其涵蓋面廣，技術內容豐富，涉及水產高效養殖、資源養護、漁業工程技術裝備和水產品精深加工等多個領域。在水產品加工方面，水產品原料的高效利用，降低了能耗，提高產出效率。越來越多的漁業低碳技術逐步應用于水產品加工業中，正在為我國提高水產加工業的生產效率、發展現代水產加工業發揮著重要作用［20］。低碳技術在水產品加工中的應用集中于水產資源高效綜合利用、新型冷凍冷藏技術、加工工藝設備的優化和節能。廣東海洋大學在對蝦資源的低碳高效綜合加工利用方面取得了巨大的成績。#p#分頁標題#e# 3對蝦低碳加工技術 3．1我國的對蝦加工 對蝦是人類食物蛋白質的重要來源，是我國大宗水產品之一。近年來，我國對蝦養殖迅猛發展。2009年全國對蝦產量達130萬t，主要集中在華南地區，其中廣東38%、廣西21%、海南16%、福建4%［21］。對蝦產量的增長帶動了對蝦的加工和出口。目前對蝦加工的產品主要是凍去頭蝦和凍蝦仁，出口目的地主要是美國、日本和歐盟。在對蝦加工過程中產生了大量的蝦頭、蝦殼(約占原料的1/3)下腳料［22］。據統計，僅是廣東省每年產生蝦頭廢棄物就達10萬t以上。蝦頭含粗蛋白60%以上(干基)，還含有豐富的礦物元素、胡蘿卜素和維生素B12等［23］。蝦頭廢棄物主要用來生產經濟價值不高的蝦粉，還有很大一部分因腐敗變質后丟棄。這不僅浪費資源，而且造成環境污染問題。針對這一問題，我們開展了以凡納濱對蝦蝦頭高效綜合利用技術為代表的對蝦低碳加工技術研究。 3．2對蝦低碳加工高效利用技術 自溶技術高效回收蝦頭蛋白質等內含物對蝦的組織結構獨特，內臟位于頭部，分布有豐富的內源酶。蝦頭內源酶主要是蛋白酶、酯酶、幾丁質酶、多酚氧化酶等。水產品及其加工副產物組織在一定條件下由于內源酶作用會發生自溶作用，利用這種自溶作用可有效回收廢棄物中的蛋白質等營養成分。目前國外對水產品加工副產物中蛋白質的回收主要是利用酶解技術，添加商業用酶，對利用廢棄物中的內源酶進行自溶回收蛋白質的研究報道較少。我們在國內率先開發了“蝦組織快速自溶方法”，解決了蝦頭內含物提取用酶量大、生產成本高、提取率低問題等［24－25］。采用響應面中心組合設計對蝦頭恒溫自溶的工藝參數進行了優化，得到自溶的優化條件:pH7．85，溫度50℃，底物濃度23%(W/V)。在該優化條件下自溶反應在3h時基本完成，水解度可達45．06%。蛋白質的回收率在85%以上［26］。蝦頭梯度溫度自溶也可有效地回收蝦頭內的含氮成分，自溶3h，蛋白質的回收率可達87．4%。蝦頭梯度自溶產物可用于制備調味料、營養添加劑、飼料添加劑。自溶過程中，隨著自溶的進行，水解度的提高，分子量在5×103～1×103u之間的組分所占比重越來越高。自溶結束時低分子量的肽和氨基酸的產物在自溶產物中占最大比重［27］。 低堿體系回收蝦頭殼殼聚糖甲殼素和殼聚糖是近年來在醫藥領域應用十分廣泛的一類天然高分子化合物，它廣泛應用于膜劑、控釋緩釋制劑的藥用輔料、人工淚液、成膜劑、醫用敷料、醫用縫線等。同時，殼聚糖在醫學生物材料上還可作為人工腎膜和人造皮膚［28］。蝦頭殼自溶后剩下的殘渣可用來做生產殼聚糖的原料。蝦頭自溶后剩余的蝦殼殘渣主要成分為甲殼素，是制備甲殼素/殼聚糖的良好材料。利用蝦殼生產甲殼素/殼聚糖的傳統工藝是酸浸脫鹽(主要為鈣鹽)、堿煮脫蛋白和氧化脫色，然后再在60～100℃的40%～60%的堿中脫乙酰20h以上制得。要達到完全的脫乙酰，還必須進行多次的堿處理。傳統制備甲殼素/殼聚糖的工藝存在時間長、酸堿用量大、能耗大、環境污染嚴重等諸多缺點。針對這些問題，我們開發了“低濃度EDTA、NaOH中脫鈣脫蛋白制備甲殼素”和“醇堿混合體系制備殼聚糖”技術，堿用量降低1/2，同時大大降低了生產時間和生產成本，所得殼聚糖脫乙酰度可達90%以上［29－30］。對蝦低碳加工的產品及經濟效益評價利用對蝦加工的廢棄物蝦頭蝦殼的自溶酶解產物可開發營養蛋白添加劑、海鮮調味料等產品，在飼料工業上可開發飼料蛋白或飼料添加劑等產品。利用自溶殘渣可生產高純度的甲殼素和高脫乙酰度的殼聚糖，可用于生產藥用輔料、成膜劑、醫用縫線、骨組織修復工程支架等。由單純的對蝦加工，下腳料丟棄，轉變到對蝦的低碳高效加工利用，蝦頭、蝦殼變廢為寶，基本實現了對蝦資源加工的零廢棄。對蝦的低碳高效加工利用改造了加工企業落后的工藝、技術和管理方法，提升了對蝦加工企業產品的技術含量，提高了產品的附加值，降低了企業的生產成本，實現了對蝦資源高效綜合加工利用，減少了對環境的污染，提高了對蝦加工企業的競爭力。同時，也解決了企業周圍部分農民工的就業問題，促進了漁民養殖對蝦的積極性，帶動了對蝦養殖業的健康可持續發展。 3．3對蝦低碳加工技術產業化示范 在廣東恒興集團有限公司已建立了蝦頭綜合加工生產線1條，設計年產蝦頭粉、蝦油等飼料添加劑1000t，并制定了產品的企業標準和生產技術管理體系。2008年7月正式投產，其中2008年實現產值196．8萬元，利稅35．6萬元;2009年實現產值470．4萬元，利稅82．7萬元;2010年1－6月實現產值273．6萬元，利稅47．2萬元。在湛江市博泰生物化工科技實業有限公司建立了1條蝦頭開發生物飼料的生產線和1條蝦肽氨基酸系列肥料生產線，開發了新產品4個，制定了產品的企業標準和生產技術管理體系。以年加工2萬t對蝦蝦頭計算，投產后，新增產值5600萬元，綜合成本4407．64萬元，銷售利潤1161．02萬元，稅金634．97萬元，凈利潤870．78萬元。廣東興億海洋生物工程有限公司進行了利用蝦頭生產蝦調味料關鍵技術產業化示范。運用“蝦組織快速自溶方法”提取蝦頭內含物生產蝦味調味料工藝簡單、生產周期短，生產成本低，產品質量好。生產的蝦味調味料蛋白質含量高，總氮物質中游離氨基酸比例較高，營養豐富，蝦香濃郁，各項理化分析與衛生指標均達到了企業產品標準要求。生產出粉狀與膏狀兩類呈味基料產品3個;2004年投產以來共實現產值13220．5萬元，其中利稅1352．8萬元。呈味基料產品在國內已形成了完整的銷售網絡，廣泛應用于方便面、膨化食品、速凍食品等領域，深受康師傅集團、親親食品集團等國內著名食品企業的青睞。 3．4對蝦加工低碳高效利用技術對其它水產品的借鑒作用 對蝦是我國的大宗特色水產品，對其加工過程中產生的下腳料，以市場上需求量大的呈味基料、飼料添加劑以及科技含量高的天然生物醫藥材料、天然保健品等為出發點，按照清潔生產理念，開發其成套的高值化加工技術，并進行產業化，能顯著提高原料的附加值，解決其造成的環境污染問題，有利于促進產業的健康發展。雖然我國水產品總產量居世界第一位，但低值水產品所占比重大，每年生產的水產品很大一部分需要出口以換取外匯，此外我國人口眾多，水產品人均占有量與發達國家還有很大的差距，對水產資源的低碳高效加工利用顯得尤為重要。對蝦加工低碳高效利用技術對其它大宗水產品的加工利用具有很好的示范和借鑒作用。#p#分頁標題#e# 4水產品低碳加工技術的發展趨勢 4．1水產資源高值化高效綜合利用新技術的開發 水產加工業是漁業生產的延續，是優化漁業結構、實現漁業增效、漁農增收的有效途徑。我國是世界上水產品的生產和消費大國，每年有大量的水產品及其加工副產物，如何提高這些水產品及其加工副產物的利用效率，對于減少環境污染、提高加工企業經濟效益和水產資源的綜合利用率均具有重要意義。長期以來，我國水產加工以冷凍冷藏為主，從整體上與國外加工水平、加工技術還有很大的差距，直接導致我國水產資源不能得到低碳高效的利用。要加強高新技術在水產加工中的應用研究，如生物技術、柵欄技術、微波技術、微膠囊技術、超高壓技術、膜技術、超微粉碎技術、真空冷凍干燥技術等，提高水產原料的利用效率和產品的附加值［31］;要加強低值水產品加工利用技術的研究，由于海洋水產資源長期過度捕撈，使經濟生物資源逐漸衰退，而低值的資源生物產量不斷上升，加強對這類生物資源加工技術的研究，研究低值水產品的成份、魚肉結構等，提高其利用價值和附加值是當前面臨的迫切任務;要加強酶技術在水產廢棄物利用上的研究利用酶對蛋白質的特殊分解作用，研究提取多種肽、氨基酸及其混合產品的生產工藝，以提高水產加工廢棄物的利用價值和經濟效益。 4．2新型冷凍冷藏技術的開發 相比于其它食品原料，由于水產原料的特殊性，冷凍冷藏是水產品加工重要的環節之一。目前傳統冷凍冷藏的制冷技術，用到的制冷劑是各種氟利昂、氨、乙醇等。這些制冷劑在一定程度上會引起環境問題，如氟利昂會引起地球臭氧層的破壞。另一方面，冷凍冷藏也是水產加工過程中能耗最高的。在倡導低碳經濟的今天，開發新型節能型冷凍冷藏技術尤為迫切。例如，利用空氣工業制氧時可進一步制備液氮。利用液氮進行冷凍保藏對水產品品質具有較好的保持作用。目前已經進行了一些研究，取得了可喜的進展。但尚需進行液氮冷凍成套技術的開發才能滿足工業生產需求。 4．3加工工藝與設備的優化、節省能耗 高效、低碳、節能、環保是全世界高度關注的重要課題。我國傳統的食品加工產業如何進一步節能是一個非?，F實的問題。特別在開展水產深加工和副產品循環利用上，它是一把雙刃劍，既能高效利用水產資源，又能增加社會水產食品供應、確保國家糧食安全、增加企業經濟效益，同時又面臨水、電、汽的消耗和廢水處理排放的嚴峻挑戰，所以高效、低碳、節能、環保是水產加工業未來發展的又一重要趨勢。要從節能、提高產品質量的角度，對現有水產品加工的工藝、設備進行優化改良，進行加工技術的創新。