魚鱗也有大用處

在參加社區垃圾分類活動時，我發現水產市場每天都會產生大量魚鱗廢棄物。受外婆制作魚鱗美食的啟發，結合文獻中有關“魚鱗含羥基磷灰石”的結論，我萌發了將魚鱗應用于制作口腔護理用品的創新設想。

實驗設計

1.繪制魚鱗牙膏制作流程圖，如圖1所示。

2.提取魚鱗摩擦劑和明膠，配制樣品。

3.測試樣品。

②提取摩擦劑①清潔魚鱗③提取明膠④土豆淀粉 增稠劑保濕劑 山梨糖醇防齲齒劑 —木糖醇 1 ⑥配制成品⑤其他可食用 抑菌劑 殼聚糖、茶籽粉材料 防腐劑 苯甲酸鈉、VC起泡劑 椰子油衍生物口味劑 草莓提取物⑨對比評價 ⑧優化改進 ⑦性能測試

實驗過程

1.魚鱗預處理及成分提取

魚鱗經過三次清洗（除雜、除油、除腥）后，冷凍備用。通過脫膠、烘干、粉碎、研磨篩選、超聲處理等步驟提取摩擦劑，如圖2所示。

通過脫灰、酶解、脫色除味、離心分離、煮沸濃縮等步驟提取明膠，如圖3所示。

2.優化配方

根據提取的魚鱗摩擦劑和明膠的特性，添加適量的增稠劑、保濕劑、起泡劑、抑菌劑、口味劑等，配制20g 牙膏樣品，通過反復試驗，確定最佳配方比例。

優化后的魚鱗牙膏配方如下：用土豆淀粉膠體與明膠膠體配伍，作為增稠劑；將山梨糖醇作為保濕劑；將木糖醇作為牙齒防齲齒劑；用殼聚糖和天然茶籽粉配伍，作為天然抑菌劑和抗敏劑；用食品級苯甲酸鈉與食用VC配伍，作為防腐劑；將草莓提取物作為口味劑。優化后的魚鱗牙膏原料最佳配比如表1所示。

3.國標符合性測試

牙膏感官、理化指標評價參照現行 牙膏國家標準GB/T8372—2017。根據國 標，對牙膏膏體、pH值、過硬顆粒、穩定性等進行測試。經測試，魚鱗牙膏各項指標均滿足國標要求，結果如表2所示。

4.清潔能力測試

取一只染色雞蛋，用筆沿蛋殼中間畫一條線，將其表面分為左右兩邊。在一支牙刷上擠 1g 市售某品牌牙膏，在另一支牙刷上擠 1g 魚鱗牙膏，用這兩支牙刷分別在蛋殼左右來回摩擦10次，測試結果如圖4所示。

從圖4可以看出，與市售某品牌牙膏相比，魚鱗牙膏具有同樣優秀的清潔能力。

5.口腔抑菌能力測試

在抑菌性能檢測過程中（選取大腸桿菌作為測試菌群，以國標GB14934一2016提供的方式進行測試），魚鱗牙膏展示出良好的抑菌性能，

6.魚鱗牙膏對牙齒修復效果模擬 評估

通過雞蛋劃痕修復實驗，模擬魚鱗牙膏對牙齒的修復效果。結果顯示，魚鱗牙膏對蛋殼劃痕具有一定的修復功能，如圖5所示。

7.過敏性測試

招募10名年齡為6歲至12歲的志愿者（6女4男）進行過敏性測試，結果表明魚鱗牙膏未引起任何過敏反應。

8.銅耗值與表面粗糙度（Ra）的測試

牙膏摩擦劑對牙齒的磨損程度一般采用磨損值（RDA）來評估，磨損值越高，代表摩擦劑對牙齒的磨損越大。由于RDA值的測定操作比較復雜，實驗要求比較高，而銅耗值與RDA值之間存在一定的正向關系，且其測定過程更加便捷，可操作性更強，所以我通過測試銅板的銅耗值來評估魚鱗牙膏對牙齒的磨損情況。

從空白樣測試結果來看，不用牙膏時，在牙刷10000次的摩擦下，銅板的銅耗值為 1mg 。一般來說，普通牙膏的銅耗值在 2.0mg 以內；中等摩擦型牙膏的銅耗值在 2.0～10.0mg ；高摩擦型的牙膏銅耗值則大于 10.0mg ，以不超過 20.0mg 為宜，否則易磨損牙釉質。銅耗值測試結果顯示，魚鱗牙膏的銅耗值為 7.0mg ，屬于中等摩擦力，可長期使用。

同時本研究還測試了銅板的表面粗糙度（Ra）。結果顯示，魚鱗牙膏具有一定的清潔能力。

9.成本核算

魚鱗牙膏的總成本如表3所示，為0.82元／ _100g ，遠低于普通牙膏的市場價，具有市場競爭力。

機理探討

1.魚鱗的微觀形貌

魚鱗的微觀形貌掃描電子顯微鏡（SEM）照片如圖6所示，左圖為低倍視圖，右圖為高倍視圖。從圖中可以看出，魚鱗顆粒呈現不規則、有棱角形態，且棱角不鋒利。魚鱗的微觀形貌驗證了魚鱗牙膏的銅耗值實驗，說明長期使用這種牙膏不會磨損牙齒。

2.魚鱗成分測試

在老師的幫助下，我對魚鱗的成分進行了X射線衍射測試（XRD），結果如圖7所示。從與XRD卡片庫比對

實驗結論

的結果可以看出，魚鱗的主要成分是羥基磷灰石。由于羥基磷灰石可作為骨骼或牙齒的誘導因子，所以在口腔保健中對牙齒具有較好的再礦化作用。該測試也從側面驗證了魚鱗牙膏對劃痕蛋殼具有修復作用的實驗。

魚鱗含有豐富的蛋白質和礦物質，其中羥基磷灰石是人體骨骼和牙齒的主要成分，具有再礦化、脫敏及美白作用。魚鱗牙膏不僅健康安全，還展示了優良的口腔清潔、抑菌以及牙齒修復能力。這項研究不僅提供了一款健康、安全、新型口腔護理用品，也為廢棄魚鱗找到了一種再利用途徑，為環境保護作出了貢獻。感謝揚州大學倪魯彬教授在SEM和XRD測試方面的指導與幫助，感謝所有參與實驗和測試的志愿者。（指導老師：陳珍余飛劉潔）

點評專家

張平柯

湖南第一師范學院教授、湖南省青少年科技教育協會常務副理事長

從貝殼、魚鱗等物體中提取羥基磷灰石的技術已經很成熟，也早有實際應用，在牙膏中使用羥基磷灰石作為摩擦劑的“羥基磷灰石牙膏”也早已市場化。但作者繞開復雜的羥基磷灰石提取過程，直接把經過處理的魚鱗粉碎作為牙膏的摩擦劑，并通過實驗證明它有與羥基磷灰石摩擦劑相似的功能。這種做法可以簡化工藝，降低加工成本，具有方法上、工藝上的創新性，有一定實用價值。實驗步驟完整，流程圖清晰明了，研究報告書寫規范。

值得注意的是，優化后的配比各成分的含量應該是固定的（或在一個很小的范圍內），表1中魚鱗摩擦劑等成分的含量范圍過大。此外，開發牙膏這種口腔清潔產品，建議通過衛生部門的權威檢測。

（欄目編輯田春憶）