全球水产品总产量已达1.58亿吨,其中加工副产物达到水产品鲜重的70%以上。鱼骨是鱼片和鱼糜加工中的主要副产物,约占鱼体总重的10%～15%。鱼骨富含胶原蛋白和矿物质等营养成分,和畜禽骨相比具有“高钙低脂”的营养优势,但多被废弃或加工成低价值的饲用鱼粉,未能有效提高其附加值。鱼骨被报道具有极高的钙生物利用率,是一种潜在的膳食钙补充剂,但鱼骨兼具较高的刚度和韧性,难以破碎和释放营养物质。而且,不完全粉碎带来的大粒径鱼骨（≥100μm）还会降低食品的感官品质,因而亟需将鱼骨颗粒进一步破碎至超微米或纳米尺度,以提高其口感和钙的生物利用率。湿法高能球磨是目前最常用的纳米研磨方法,尽管已有学者利用该技术,以鲢鱼脊骨为原料制备出平均粒径110 nm左右的纳米鱼骨（NFB）颗粒,但目前尚未研究热处理和层级结构对鱼骨物料特性的影响,尚未掌握鱼骨纳米研磨过程中的破碎动力学和钙释放动力学,也并未对纳米尺度下鱼骨的钙生物利用率和生物安全性进行评价。本课题以白鲢（Hypophthalmichthys molitrix）鱼骨为原料,采用热处理、微粒化和湿法高能球磨（即湿法纳米研磨）等工艺制备出NFB,研究了热处理方式和结构差异对鱼骨物料特性和纳米研磨动力学的影响;以双边去卵巢手术诱导的骨质疏松（OVX-OS）大鼠为模型,研究了NFB的钙生物利用率及其对骨质疏松症的治疗效果;同时以大鼠为模型,对NFB进行了单剂量急性口试毒性和重复剂量亚急性口试毒性评价。本课题旨在为NFB作为钙强化剂或补充剂的开发和应用提供理论依据,以推进水产品加工副产物鱼骨的高值化利用与产品创新。具体的研究内容和结果如下:1.热处理方式对鱼骨物料特性和纳米研磨动力学的影响以白鲢脊骨为原料,采用不同温度（55～130°C）和时间（20～60 min）的热处理以及微粒化和湿法纳米研磨等工艺制备NFB,研究了热处理温度和时间对鱼骨物料特性的影响,并分析了热处理温度和时间对鱼骨纳米研磨过程中破碎动力学和钙释放动力学的影响。结果表明,热处理温度和时间显著地影响了鱼骨的物料特性和微粒化效率。较高温度的热处理（≥120°C）使鱼骨胶原蛋白发生皱缩,导致胶原蛋白的主要二级结构从α-螺旋转变为无规卷曲,进而使鱼骨的层板状结构产生层间分离,紧密、有序的表面微观结构变得疏松、无序,同时力学强度减弱,从而显著降低了粗粉碎后的微米鱼骨（MFB）的平均粒径（p＜0.05）。延长热处理时间虽然不会明显改变鱼骨的有机相形态和FT-IR光谱,但显著降低了MFB的平均粒径（p＜0.05）,提高了MFB的比表面积（p＜0.05）。热处理方式对鱼骨的纳米研磨过程中的破碎动力学和钙释放动力学均有显著影响。热处理温度的升高会显著降低鱼骨的各项力学性能（p＜0.05）,提高了鱼骨的纳米研磨效率和钙释放速率（p＜0.05）;而热处理时间的延长也能软化鱼骨的结构,显著降低其力学参数（p＜0.05）,但对鱼骨的纳米研磨效率和钙释放速率无明显影响（p＞0.05）。120°C处理20 min是最适宜鱼骨纳米研磨的热处理方式。鱼骨在120°C热处理20 min后,再经绞碎、微粒化和湿法纳米研磨制得的NFB平均粒径为110.61 nm,钙释放度为100.70 mg/g鱼骨。与100°C处理相同时间的鱼骨样品相比,经120°C热处理的鱼骨样品达到极限平均粒径所需的纳米研磨时间缩短了2/3,纳米研磨1 h后的钙释放度提高了32.27 mg/g鱼骨。2.结构差异对鱼骨物料特性和纳米研磨动力学的影响以白鲢头骨、脊骨和肋骨为原料,采用热处理、微粒化和湿法纳米研磨等工艺制备NFB,在采用光学显微观察三种鱼骨热处理前后层级结构的基础上,研究了层级结构差异对三种鱼骨的物料特性的影响、层级结构差异对三种鱼骨纳米研磨过程中破碎动力学和钙释放动力学的影响以及鱼骨的材料性质与纳米研磨参数之间的相关性。结果表明,鱼头骨、脊骨和肋骨具有明显不同的层级结构（板层骨堆叠结构、层状包结构和羽层状结构）,这种层级结构差异影响了MFB/NFB的物料特性,使热处理后三种鱼骨的粗蛋白含量和粗粉碎后制得的MFB的平均粒径均表现为鱼肋骨＞鱼脊骨＞鱼头骨（p＜0.05）。尽管三者制备的MFB/NFB的表面微观结构、FT-IR光谱和蛋白质二级结构均无明显差异,但在悬浮液色度（明度和白度）上表现为鱼头骨＞鱼脊骨＞鱼肋骨（p＜0.05）,在分散稳定性上表现为鱼头骨=鱼脊骨＞鱼肋骨（p＜0.05）,在纳米研磨过程中的破碎效率和钙释放速率上表现为鱼头骨=鱼脊骨＞鱼肋骨（p＜0.05）。三种不同结构的鱼骨纳米研磨过程中的破碎行为和钙释放行为可分别用一阶衰减指数方程和一级动力学方程表征。Pearson相关性检验的结果也表明,鱼骨的弹性模量与鱼骨纳米研磨的特征破碎时间常数τp呈显著正相关关系,与钙释放速率常数k呈显著负相关,具有最强的相关性（p＜0.05）。鱼头骨和鱼脊骨具有相似的力学特性（弹性模量、弹性极限、屈服应力和断裂强度）和纳米研磨动力学参数(特征破碎时间常数τp、极限平均粒径dlim、钙释放速率常数k和极限钙释放度Rlim)（p＞0.05）。使用鱼头骨和鱼脊骨为原料均能在纳米研磨2～4 h后制备出平均粒径100～120 nm的NFB。3.NFB在OVX-OS大鼠中的钙生物利用率评价以白鲢脊骨为原料制备出MFB和NFB,采用雌性Wistar大鼠构建OVX-OS模型,研究了NFB、MFB和Ca CO3三种钙剂在OVX-OS大鼠中的生物利用率及其对OVX-OS大鼠骨骼性质和钙代谢的影响,并研究了重复剂量水平(5～500 mg钙/kg体重)与NFB对OVX-OS大鼠骨质疏松症治疗效果之间的量效关系。结果表明,NFB比MFB对OVX-OS大鼠的骨质疏松和钙代谢状况具有更好的治疗效果,灌胃NFB的OVX-OS大鼠的骨骼具有更致密的骨小梁网络和更小的骨髓腔,更高的密度、钙含量和矿物盐含量（p＜0.05）,以及更高的力学强度（更高的弹性应力和最大应力）（p＜0.05）和更优化的骨量分布（更大的骨截面惯性矩）（p＜0.05）。灌喂NFB(50mg钙/kg体重)的OVX-OS大鼠的钙表观吸收率和存留率分别达到67.30%和63.77%。并且,NFB的灌胃剂量(5～500 mg钙/kg体重)与OVX-OS大鼠的钙生物利用率、骨组织形态、骨基本理化性质和生物力学特性、骨代谢标志物水平、血清钙磷浓度以及脏器钙含量均表现出明显的量效关系（p＜0.05）。与Ca CO3相比,MFB具有更高的钙生物利用率,对OVX-OS大鼠的骨质疏松和钙代谢状况具有更好的改善效果,灌喂MFB的OVX-OS大鼠具有更高的钙存留率（p＜0.05）、更致密的骨组织形态以及更低的血清ALP和BALP水平（p＜0.05）。灌喂MFB(50 mg钙/kg体重)的OVX-OS大鼠的钙表观吸收率和存留率分别为64.03%和61.51%。4.NFB的急性和亚急性口试毒性评价以白鲢脊骨为原料制备出NFB,采用SD大鼠为动物模型,系统性地对NFB进行了单剂量急性口试毒性和14 d重复剂量亚急性口试毒性评价。结果表明,单次灌胃0～2000 mg/kg剂量的NFB对雄性和雌性SD大鼠的体重增长、饲料利用率和器官系数均无显著影响（p＞0.05）,对心脏、肝脏、脾脏、肺脏和肾皮质的组织病理学观察未发现与纳米颗粒相关的病变,实验期间也未发现明显的临床异常体征和大鼠死亡状况。因此,该剂量范围的NFB不具有急性口试毒性,NFB的LD50高于2000mg/kg。重复灌胃0～2000 mg/kg剂量NFB的14 d内,雄性和雌性SD大鼠的体重增长、饲料利用率和器官系数无显著差异（p＞0.05）,对心脏、肝脏、脾脏、肺脏和肾皮质的组织病理学观察未发现与纳米颗粒相关的病变,实验期间也未发现明显的临床异常体征和大鼠死亡状况,实验大鼠的尿液化学指标、血液学指标和血液生化指标均处于正常参考范围（p＞0.05）。因此,该剂量的NFB也不具有亚急性口试毒性。