豆制品中嘌呤去除方法的研究進(jìn)展

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(1.南昌大學(xué) 資源環(huán)境與化工學(xué)院 鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330031；2.南昌大學(xué) 食品學(xué)院，南昌 330031；3.南昌大學(xué) 中德聯(lián)合研究遼，南昌 330031)

1 概述

大豆是世界上罕見的高蛋白和高脂肪含量的作物，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn)，大豆中含有多種有利于人體健康的物質(zhì)，例如大豆蛋白、大豆異黃酮、大豆皂苷、大豆低聚糖、大豆多肽等[1-5]。 其中大豆蛋白含量很高，通常在40%左右，是谷類作物中小麥、水稻、玉米的3～4倍，甚至高于肉類、蛋類和奶類。這些物質(zhì)可以抗氧化、防衰老、抗癌變，男女老少皆宜，深受廣大消費(fèi)者的喜愛，市場需求量很大，發(fā)展前景廣闊。

大豆產(chǎn)品種類齊全，主要分為以豆腐為主的傳統(tǒng)大豆產(chǎn)品和以大豆蛋白為主的新型大豆產(chǎn)品，它們都是營養(yǎng)價(jià)值極高的植物性食品，富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。大豆產(chǎn)品中還含有多種無機(jī)鹽，特別是富含鈣，是人體補(bǔ)充鈣質(zhì)很好的食物來源。此外，大豆產(chǎn)品中含有微量元素，這些微量元素在大豆產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中相對穩(wěn)定，并且大部分都以原化學(xué)成分留在大豆產(chǎn)品中，大豆及大豆制品中氨基酸含量見表1。

表1 大豆及大豆制品中氨基酸含量Table 1 Content of amino acids in soybean and soybean products mg/100 g

2 嘌呤與痛風(fēng)

2.1 痛風(fēng)的形成

嘌呤是核酸的主要組成部分，是生物體新陳代謝過程中的關(guān)鍵物質(zhì).在食物和飲料中，核酸是主要的嘌呤來源[6，7]。人體內(nèi)的嘌呤堿基有腺嘌呤、鳥嘌呤、次黃嘌呤和黃嘌呤；次黃嘌呤和黃嘌呤為嘌呤分解代謝過程中的中間產(chǎn)物，最終在不同酶的作用下轉(zhuǎn)化生成尿酸。

痛風(fēng)為高尿酸血癥。血尿酸越高，痛風(fēng)發(fā)作越頻繁，發(fā)病年齡越早。研究表明：血尿酸≥600 μmol/L時(shí)，痛風(fēng)的發(fā)生率為30.5%，血尿酸<420 μmol/L時(shí)，痛風(fēng)的發(fā)生率僅為0.6%；當(dāng)血尿酸<420 μmol/L時(shí)，痛風(fēng)發(fā)作的平均年齡為55歲，血尿酸≥520 μmol/L時(shí)，痛風(fēng)發(fā)作的平均年齡為39歲。

2.2 食品中嘌呤含量

根據(jù)食物中嘌呤的含量，我們可將食物分為低嘌呤食物(每100 g食物中含嘌呤低于25 mg)、中等嘌呤食物(每100 g食物中含嘌呤25～150 mg)和高嘌呤食物(每100 g食物中含嘌呤150～1000 mg)三類。普通人每日嘌呤攝入量可達(dá)600～1000 mg，而痛風(fēng)病人在發(fā)病時(shí)每日嘌呤攝入量不宜超過100～150 mg。

表2 常見食品中嘌呤含量Table 2 Content of purine in common foods (mg/100 g,mg/dL)

注：表中“-”表示未檢測到；液態(tài)食品嘌呤含量單位為mg/dL，固態(tài)食品嘌呤含量單位為 mg/100 g。

由表2可知，大豆、雞肝中嘌呤含量很高，痛風(fēng)病人應(yīng)限制食用；而啤酒、豆腐等食品中嘌呤含量偏高，痛風(fēng)病人應(yīng)減少攝入量；但香蕉、胡蘿卜等食品中嘌呤含量相當(dāng)?shù)停酝达L(fēng)病人可以放心地食用。

2.3 食療對痛風(fēng)的指導(dǎo)意義

大多數(shù)富含嘌呤的食物中含有豐富的營養(yǎng)和生物活性物質(zhì)[15]。豆制品因?yàn)猷堰屎科?，通常高達(dá) 300 mg/100 g，限制了痛風(fēng)病人的食用。所以，研究如何降低食品中嘌呤的含量對痛風(fēng)病人有很好的指導(dǎo)意義。痛風(fēng)飲食的原則為低嘌呤、低糖、低脂肪、低能量和多喝水[16]。更應(yīng)該禁止飲酒，針對不同食品選擇合適的烹調(diào)方式，并堅(jiān)持低鹽飲食。食療是控制痛風(fēng)發(fā)作很好的方法，能降低痛風(fēng)的發(fā)作次數(shù)，預(yù)防尿酸結(jié)石的發(fā)生，減少抗痛風(fēng)藥物的服用。

同時(shí)應(yīng)該叮囑病人多飲水，多吃綠色蔬菜和新鮮水果，并且保證每天尿量在2000～2500 mL，特別是服用排尿酸藥時(shí)，應(yīng)多飲水，這有助于尿酸隨尿液排出，同時(shí)，可以有效避免腎結(jié)石[17]。

3 豆制品中嘌呤去除方法研究進(jìn)展

豆制品中的嘌呤既有以核苷酸等形式存在的小分子，也有以DNA等形式存在的大分子，如何去除嘌呤也成為了一個(gè)主要的難題[18，19]。在前人的不斷探索和努力下，已有了初步成果，但是低嘌呤產(chǎn)品的研發(fā)還沒有達(dá)到理想的高度，還有很多問題及難點(diǎn)要解決。以下總結(jié)了幾種嘌呤的去除方法，并進(jìn)行了分析討論，為嘌呤的去除工藝和低嘌呤食品的研發(fā)提供了更全面的理論依據(jù)。

3.1 簡易化學(xué)法

謝俊旭[20]采用簡易化學(xué)方法對大豆中的嘌呤物質(zhì)進(jìn)行去除。發(fā)現(xiàn)在溫度為 80 ℃，NaCl濃度為0.6 mol/L，pH為6.5的條件下，攪拌豆?jié){10 min，結(jié)果嘌呤脫除率高達(dá)78.50%，并且大豆蛋白回收率為84.70%。這種方法很好地降低了嘌呤的含量，但損失了一部分大豆蛋白，至于其他營養(yǎng)物質(zhì)的回收率作者沒有做說明。因此，需要研究者們進(jìn)一步深入探究，比如對比其他鹽與NaCl的脫除效果以及對營養(yǎng)物質(zhì)的回收率，在保證嘌呤脫除率的同時(shí)，也要降低食品中營養(yǎng)成分的損失。

3.2 吸附劑吸附法

嘌呤屬于大分子量的物質(zhì)，含有極性基團(tuán)，能被一些吸附劑吸附[21]。所以，去除食品中的嘌呤類物質(zhì)，可以利用吸附劑吸附的方式脫除嘌呤類物質(zhì)。食品工業(yè)上常用的吸附劑有：硅藻土、硅膠、活性炭、沸石、分子篩和殼聚糖等。

毛玉濤等[22]做了吸附劑對豆?jié){嘌呤的吸附作用實(shí)驗(yàn)，首先進(jìn)行了吸附劑篩選實(shí)驗(yàn)。由表3可知，8種吸附劑都對嘌呤有不同程度的吸附作用，其中活性炭的吸附效果最好，這可能跟活性炭的成分、自身的孔隙結(jié)構(gòu)以及分子間的作用力有關(guān)。所以，作者又選用活性炭作為吸附劑進(jìn)行了深入研究，結(jié)果表明：在活性炭添加濃度為1.5 g/L，pH值為6.0，60 ℃恒溫靜置60 min時(shí)，可以很好地脫除豆?jié){中的嘌呤物質(zhì)，吸附率達(dá)到48.878%。但是作者未對處理后的豆?jié){產(chǎn)品進(jìn)行研究分析，例如去嘌呤豆?jié){的口感如何，有無豆腥味，安全性問題等需要繼續(xù)探究。

表3 不同吸附劑對4種嘌呤的吸附效果Table 3 Adsorption effect of four purines by different adsorbents %

王海容等[23]也探究了不同吸附劑對啤酒中嘌呤的吸附效果，經(jīng)實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)：活性炭在最優(yōu)化的條件下對啤酒中嘌呤的吸附效果最好，吸附率達(dá)到68.2%；殼聚糖在最優(yōu)化的條件下對啤酒中嘌呤的吸附率達(dá)到42.8%。經(jīng)過總結(jié)分析兩者的研究成果發(fā)現(xiàn)，活性炭對食品中的嘌呤去除效果最好，而且得出最佳的吸附劑在最優(yōu)條件下對嘌呤的去除率很高，達(dá)到了降低食品中嘌呤的作用，給研發(fā)低嘌呤食品提供了科學(xué)依據(jù)，也為后人在物理吸附領(lǐng)域的進(jìn)一步研究打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)，還可以探究混合搭配使用吸附劑，可能會(huì)有不同的結(jié)果。

3.3 鹽析法

隨著鹽濃度的不斷增加，大量的水分子與鹽分子相互結(jié)合，導(dǎo)致嘌呤沒有充足的水分保持溶解狀態(tài)，破壞了維持嘌呤親水膠的水膜，容易沉淀；此外，加入的鹽離子中和了嘌呤分子，相互磁撞時(shí)會(huì)發(fā)生相互聚集而沉淀出來，這樣就形成了“鹽析”現(xiàn)象。

毛玉濤等[24]通過添加不同的鹽NaH2PO4·2H2O，MgSO4·7H2O，(NH4)2SO4·2H2O，K2SO4，CaCl2和NaCl，探究不同鹽對豆?jié){中嘌呤物質(zhì)的脫除率。其中CaCl2對嘌呤的去除效果最好，這是因?yàn)镃aCl2除了具有以上鹽析效果以外，其自身的特殊結(jié)構(gòu)還起到吸附劑的作用，導(dǎo)致其對嘌呤的去除率相比其他鹽類更高一些。

李慧慧[25]利用CaCl2和活性炭對豆?jié){分別進(jìn)行了吸附、鹽析、吸附-鹽析以及鹽析-吸附處理，其豆?jié){的嘌呤脫除率分別為25.88%，35.85%，39.22%，59.70%,其中采用鹽析-吸附處理效果最好，嘌呤脫除率最高。因?yàn)镃aCl2溶解在豆?jié){中，降低了整個(gè)體系的疏水作用，致使嘌呤物質(zhì)得到了一定的去除；另外，由于鹽的二價(jià)陽離子破壞了核酸與蛋白質(zhì)之間的氫鍵使核蛋白解離，再加上活性炭的吸附作用及CaCl2自身的吸附特點(diǎn)，大幅度提高了嘌呤的脫除率。作者在前人的基礎(chǔ)上，綜合利用了吸附、鹽析兩種方法，使嘌呤的去除率進(jìn)一步提高。啟示研究者們在找出最優(yōu)去除條件的同時(shí)，可以思考多種去除方法共用，或多次交叉重復(fù)使用來達(dá)到更好的效果。但是，利用吸附、鹽析等方法處理的產(chǎn)品能否有效地保留原有的營養(yǎng)物質(zhì)，能否長時(shí)間儲(chǔ)藏？作者并未做出說明，需要在科研推動(dòng)下繼續(xù)前進(jìn)。

3.4 超聲波法

超聲波具有機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)等，可增大分子間的運(yùn)動(dòng)速度及介質(zhì)的穿透力，因此常被用于提取生物堿等成分。劉少林采取二因素實(shí)驗(yàn)，研究了溫度和時(shí)間對超聲波提取大豆中嘌呤的影響，結(jié)果表明：溫度對超聲波提取的影響較顯著，樣品在 40 ℃條件下超聲30 min，脫除率相對較高，可達(dá) 65.02%。超聲波法有極端的物理特性，提取效率高，提取時(shí)間短。但其對設(shè)備要求高，難以控制超聲功率的穩(wěn)定，可能會(huì)造成誤差。而且利用超聲波的物理性質(zhì)來提取嘌呤，不能保證經(jīng)過超聲波處理的食品中其他功能性成分不被改變，以及產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等能否能夠滿足消費(fèi)者的需求。

4 展望

隨著科學(xué)的前進(jìn)和人們對生活品質(zhì)的追求不斷提高，人們對飲食的要求不僅僅停留在安全管飽上，而是逐漸趨向于營養(yǎng)保健方面。大豆產(chǎn)品正是一類營養(yǎng)保健功能明顯、市場需求量大的食品，但其嘌呤含量偏高，困擾著很多痛風(fēng)病人。因此，低嘌呤食品的研發(fā)迫在眉睫。

目前，存在三大問題：第一是嘌呤的檢測方法不固定，缺乏穩(wěn)定的檢測方法，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。第二是目前的嘌呤去除停留在實(shí)驗(yàn)室等小范圍內(nèi)，沒有形成低嘌呤食品工業(yè)化生產(chǎn)，不能滿足痛風(fēng)病人的需求。未來可以找出嘌呤快速檢測的方法，第一時(shí)間了解食品的嘌呤含量，為廣大消費(fèi)者提供數(shù)據(jù)參考，也為去除嘌呤提供可靠的數(shù)據(jù)來源。對于嘌呤的去除，在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，可以利用高壓電場的驅(qū)動(dòng)力，將食品中的嘌呤分離去除，研發(fā)可以降低嘌呤的食品添加劑。第三是研究不夠徹底，對于低嘌呤食品，不僅是降低嘌呤，更應(yīng)該兼顧到產(chǎn)品的口味、色澤、營養(yǎng)價(jià)值以及保質(zhì)期等。下一步，我們可以通過體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)判斷各種去除方法所產(chǎn)生的最終效果，還可以對去除嘌呤后的產(chǎn)品進(jìn)行保藏實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證不同去除方法對食品貨架期的影響。總之，隨著科研的深入，相信食品中嘌呤的去除難題一定會(huì)得到解決。