食品中嘌呤的降低方法及低嘌呤產(chǎn)品研究進(jìn)展

劉建林，孫學(xué)穎，辛?xí)早?，杜梅，王倩，趙麗華，靳燁

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010020）

嘌呤（C5H4N4）是含有兩個(gè)相鄰碳氮環(huán)的雜環(huán)芳香化合物，是生物體內(nèi)核酸的重要組成成分，是存在于所有人體細(xì)胞和多數(shù)食物中的一種天然的活性生物堿[1]。嘌呤類物質(zhì)對人體內(nèi)部的能量供應(yīng)、代謝調(diào)節(jié)及輔酶合成等方面都起著十分重要的作用[2]。嘌呤類物質(zhì)主要包括腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、次黃嘌呤（H）和黃嘌呤（X），其中腺嘌呤（A）和鳥嘌呤（G）是所有生物體內(nèi)DNA、RNA 組成的最小單元之一，也是在人體中以結(jié)合態(tài)存在最多的兩種嘌呤物質(zhì)，廣泛參與人體的多種生命活動(dòng)，比如遺傳、代謝等；次黃嘌呤（H）、黃嘌呤（X）是嘌呤合成和分解代謝的中間體、是尿酸（uric acid，UA）形成的必須前提物質(zhì)。尿酸則是嘌呤堿基的最終代謝產(chǎn)物，是人體內(nèi)所特有的一種可防止活性氧侵害的天然水溶性抗氧化劑，對維護(hù)機(jī)體免疫力、促進(jìn)傷口愈合、維持血壓等具有重要的作用[3-4]。

人體內(nèi)的嘌呤類物質(zhì)來源分為內(nèi)源性和外源性兩部分，體內(nèi)的合成代謝及人體組織中核酸的分解導(dǎo)致內(nèi)源性嘌呤代謝，每天約600 mg，占整體嘌呤代謝水平80%；動(dòng)物和植物來源的食物攝入導(dǎo)致體內(nèi)外源性嘌呤形成，約占整體嘌呤水平20%[5]。人體從食物中獲得的嘌呤類物質(zhì)極少會(huì)被機(jī)體直接或間接利用，幾乎全部轉(zhuǎn)化成尿酸，進(jìn)而通過腎臟等器官排出體外。但如果體內(nèi)嘌呤代謝發(fā)生紊亂、尿酸的排出與生成失衡，則會(huì)引起機(jī)體內(nèi)血清尿酸濃度升高，當(dāng)血清尿酸濃度＞68 mg/L 則會(huì)導(dǎo)致一些代謝疾病的發(fā)生，如高尿酸血癥、心腦血管疾病及胰島素抵抗等[6-8]。據(jù)研究表明食物中嘌呤含量＞150 mg/100 g 即為高嘌呤食品，但一般認(rèn)為導(dǎo)致病發(fā)的直接原因并不是高嘌呤飲食，而是間接誘發(fā)相關(guān)疾病發(fā)作和加重的原因，如果短時(shí)間內(nèi)大量攝入高嘌呤食物則可導(dǎo)致體內(nèi)血尿酸水平迅速升高，進(jìn)而誘發(fā)痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎等疾病的發(fā)作[9-10]。目前對于高尿酸血癥及其并發(fā)癥的治療主要是通過藥物治療以及嚴(yán)格控制病人的高嘌呤飲食，盡可能減少病人的外源性嘌呤類物質(zhì)攝入，但是限制這些食物中嘌呤成分的攝入是極其困難的，因?yàn)閯?dòng)植物細(xì)胞、食物調(diào)味劑中均含有嘌呤類成分[11]；毛玉濤等提出通過嘌呤降解酶酶促反應(yīng)或者微生物等方法可降低食物中嘌呤含量從而控制血清中的尿酸水平。因此，通過安全有效的方法研發(fā)低嘌呤食物不但對高尿酸血癥及其并發(fā)癥病人有利，同時(shí)也促進(jìn)了當(dāng)代社會(huì)綠色飲食的發(fā)展[2]。

目前關(guān)于嘌呤的綜述，多集中于嘌呤的前處理以及對比檢測方法不同方面，對于降低嘌呤的相關(guān)方法綜述較少?；诖?，本文擬綜述的內(nèi)容是目前常見降低食品中嘌呤的方法以及目前研究出的低嘌呤產(chǎn)品。

1 降低嘌呤物質(zhì)的方法

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)的嘌呤及其衍生物種類越來越多。但是針對于高嘌呤食品，人們對其嘌呤降低方法的要求越來越高，既要保證有較高的去除率又要保證食品的安全性。嘌呤類物質(zhì)的降低方法，根據(jù)不同的去除對象，降低方法也不盡相同。目前國內(nèi)外研究的去除方法有吸附法、鹽析-吸附法、外加酶法、超聲波處理法和微生態(tài)法。

1.1 吸附法

吸附法是一種后處理方法，是通過采用合適粒度和吸附性能的吸附劑從而直接降低食品中的嘌呤類物質(zhì)[12]，是降嘌呤研究中應(yīng)用面最廣的一種方法。目前常應(yīng)用于食品中的吸附劑有：殼聚糖、硅藻土、硅膠、活性炭和人造沸石等。根據(jù)王海榮等[13]試驗(yàn)得出殼聚糖、活性炭和人造沸石對嘌呤的吸附效果更優(yōu)于其他種類吸附劑，不同吸附劑的具體操作方法和條件見表1。

表1 嘌呤吸附劑Table 1 Purine adsorbent

由表1 可知，對比殼聚糖、人造沸石和活性炭3 種常見吸附劑的吸附效率發(fā)現(xiàn)，活性炭粉的吸附效率較低于其他兩種；但同時(shí)對比5 種不同種類活性炭對樣品的吸附率發(fā)現(xiàn)，200 目活性炭的吸附效率達(dá)到最高92.1%。由于活性炭的性價(jià)比優(yōu)于殼聚糖和人造沸石，故常應(yīng)用于食品中。

1.2 鹽析-吸附法

鹽析-吸附法是鹽析法和吸附法相結(jié)合進(jìn)而降低嘌呤的一種方法。鹽析的原理一方面在于鹽可以降低體系的疏水作用，破壞了維持嘌呤親水膠的水膜，從而使得部分嘌呤物質(zhì)沉淀；另一方面在于鹽的二價(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[19]。謝俊旭[20]通過對大豆加工工藝中溫度和鹽濃度兩個(gè)變量進(jìn)行控制。在 0.6 mol/L 的 NaCl 濃度，pH 6.5，80 ℃下攪拌10 min，從而使得大豆中的嘌呤去除率達(dá)到了78.5%，且大豆蛋白的回收率可以維持在84.7%。毛玉濤等[21]研究對比了6 種無機(jī)鹽對豆?jié){中的嘌呤及其衍生物的去除效果，結(jié)果表明，相比其它5 種無機(jī)鹽對豆?jié){中嘌呤類物質(zhì)的去除效果，CaCl2的去除效果是最好。當(dāng)CaCl2的添加濃度為0.6 mol/L、pH 值為6.0、于90 ℃下恒溫?cái)嚢?5 min 時(shí)，CaCl2對豆?jié){中嘌呤類物質(zhì)的去除效果呈現(xiàn)最佳，去除率為45.33%。在鹽析的基礎(chǔ)上再結(jié)合使用吸附劑，則對嘌呤具有良好的吸附作用。李慧慧[19]則對比了吸附、鹽析、鹽析-吸附以及吸附-鹽析4 種方法對豆?jié){中嘌呤類物質(zhì)的去除效果，結(jié)果研究表明，鹽析-吸附法相比其它3 種方法的嘌呤去除效果最好。當(dāng)CaCl2的添加濃度為0.4 mol/L，pH 7.0，70 ℃恒溫?cái)嚢?20 min，活性炭添加量為2.0 g/L，pH 6.0，60 ℃恒溫靜置60 min 時(shí)，豆?jié){中的嘌呤去除率最佳，為59.70%。鹽析-吸附法目前較多應(yīng)用于豆?jié){中，未見推廣至其他食品中。

1.3 外加酶法

酶法是利用基因工程的手段將所需要的酶類生產(chǎn)開發(fā)出后加入到產(chǎn)品中，進(jìn)而達(dá)到降低嘌呤的效果。日本三得利公司使用從選育的細(xì)菌和真菌菌株中生產(chǎn)的核酸酶，使的核酸酶分解降低了啤酒中的嘌呤含量[22]；李玉淼等[23]將開發(fā)得到的一種具有水解核苷能力的嘌呤核苷磷酸化酶添加到制作啤酒的糖化醪液中，從而使得麥汁中的游離嘌呤堿基質(zhì)量濃度增加，在后續(xù)發(fā)酵階段中酵母對游離嘌呤堿基的利用率提高，最終啤酒中的嘌呤質(zhì)量濃度減少。利用外加酶的方法分解食品中的嘌呤類物質(zhì)，既高效又快捷。有國外學(xué)者已經(jīng)開發(fā)出降低食品中嘌呤濃度的酶系統(tǒng)-腺嘌呤脫氨酶、鳥嘌呤脫氨酶、黃嘌呤氧化還原酶和尿酸氧化酶4 種嘌呤降解酶組成。并有學(xué)者將此酶系統(tǒng)應(yīng)用到食物中進(jìn)行初步功能試驗(yàn)，結(jié)果表明所有嘌呤濃度皆有降低趨勢[8，24-27]。使用外加酶法降解產(chǎn)品中的嘌呤類物質(zhì)，既高效又快捷，但是王吉龍[28]認(rèn)為外加酶屬于食品添加劑，而食品添加劑或多或少都會(huì)引起食品的安全問題，因此使用外加酶類是對低嘌呤食品安全性的一個(gè)挑戰(zhàn)。但是如果酶類使用得當(dāng)，將其合理應(yīng)用于食品加工過程中，未來也是一個(gè)可以研究的課題，但就目前為止此方法應(yīng)用面還是較少。

1.4 超聲波處理法

超聲波是指在頻率20 kHz～1 MHz 下與媒介相互作用，從而對產(chǎn)品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及組成成分產(chǎn)生一定破壞，增加細(xì)胞內(nèi)溶物的滲出，通過降解高分子物質(zhì)，提高對目標(biāo)物的提取效率。劉少林[29]僅研究了超聲波溫度與超聲波時(shí)間對大豆中嘌呤類物質(zhì)的脫除率影響，結(jié)果表明超聲波溫度和超聲波時(shí)間分別為40 ℃、30 min 時(shí)，嘌呤的脫除率達(dá)到65.02%。而徐琳[30]利用超聲波處理和吸附劑吸附法研制出高蛋白、低脂肪的低嘌呤脫脂大豆粉，并研究證明不同的超聲波條件可以對低嘌呤脫脂豆粉的功能特性和理化性質(zhì)起到改善作用。但是超聲波處理法由于其特殊的空化作用，在大豆膳食纖維、大豆蛋白、海帶多糖、番茄紅素、花生蛋白、蕓豆蛋白等食品領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛[31-33]，由于超聲波的熱作用、機(jī)械作用、空化作用，此方法可在研究低嘌呤產(chǎn)品方面實(shí)施推廣。

1.5 微生態(tài)法

目前微生態(tài)法主要是通過將篩選出的具有特定生理活性的益生菌制成各種微生態(tài)制劑，從而使人服用后以實(shí)現(xiàn)其有效的生理作用[34]。益生菌是指“一種可以改善宿主腸道內(nèi)微生態(tài)平衡從而對宿主有正面效益的微生物添加物”[35]。而在益生菌中，乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）和雙歧桿菌是最為常用的是一群能產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌。LAB 是指一群能利用可發(fā)酵碳水化合物并產(chǎn)生大量乳酸的一類無芽孢、革蘭式染色陽性球菌或桿菌的統(tǒng)稱[28]。目前對于將微生物應(yīng)用到食品中從而達(dá)到降低食物中的嘌呤含量的目的研究較少。但是已經(jīng)有相關(guān)研究表明部分菌株可在體外吸收利用嘌呤，使得嘌呤含量降低。國外學(xué)者[36-38]研究發(fā)現(xiàn)加氏乳桿菌PA-3 是一株具有強(qiáng)烈降解嘌呤核苷能力的細(xì)菌菌株，在體外實(shí)驗(yàn)中PA-3 可顯出比沒有嘌呤時(shí)更大的增殖量；在進(jìn)行大鼠實(shí)驗(yàn)后證明，PA-3 菌株可減少大鼠食物中嘌呤的吸收，從而降低體內(nèi)血清尿酸濃度。研究人員[39]使用含有PA-3 乳酸菌的酸奶對25 名痛風(fēng)和高尿酸血癥患者進(jìn)行治療，研究結(jié)果表明患者在食用了含有PA-3 菌株的酸奶后，患者體內(nèi)的血清尿酸濃度得到了明顯的遏制效果。而且在進(jìn)行將PA-3 菌株放入含有嘌呤的培養(yǎng)皿中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，研究人員也確認(rèn)了這種乳酸菌能夠?qū)⑧堰饰盏骄w內(nèi)為己用。楊殿斌[34]通過定向篩選，從55 株供試乳酸菌中篩選出一株DM9218 菌株，它在體外對核苷具有最高的降解能力，研究者進(jìn)一步做動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后表明：Wistar 大鼠在食用了DM9218 菌株后，對其高尿酸血癥具有了一定防治的作用。Jen-Tao Chen 等[40]從食用安全的202 株菌落里篩選出了7 株米曲（根）霉，將其活化三代后接種到香菇提取液、豆奶以及啤酒中進(jìn)行培養(yǎng)后測定，研究結(jié)果顯示以嘌呤類物質(zhì)及尿酸為碳源的7 株菌株中只有部分菌株對嘌呤類物質(zhì)的去除率可達(dá)100%；金方等[11]從30 株實(shí)驗(yàn)益生菌株中首次篩選到一株具有降解核苷酸與核苷能力且降解速率較高的干酪乳桿菌ZM15，并利用高尿酸血癥模型大鼠驗(yàn)證其具有降血尿酸的作用?？蹈粠浀萚41]采用ARTP 法誘變選育出了低嘌呤釀酒酵母菌株B-4 啤酒酵母，其制得發(fā)酵啤酒的總嘌呤含量最低降到76.26 mg/L，且與正常發(fā)酵啤酒品質(zhì)相同。

乳酸菌是人體的有益菌。今后將益生菌應(yīng)用到食品加工過程中降低嘌呤類物質(zhì)的含量從而造福痛風(fēng)及相關(guān)疾病患者是一個(gè)發(fā)展趨勢，可進(jìn)一步進(jìn)行研究。

2 低嘌呤產(chǎn)品

目前國內(nèi)外學(xué)者研究的低嘌呤產(chǎn)品種類較少，主要是集中在液體類較多。低嘌呤產(chǎn)品屬于保健功能產(chǎn)品類，是針對于痛風(fēng)及其并發(fā)癥患者研發(fā)的一種功能性產(chǎn)品。低嘌呤食品的研發(fā)不但使病人從單一進(jìn)食轉(zhuǎn)化到多樣進(jìn)食，并且可以使正常人預(yù)防高尿酸血癥的發(fā)生，從而降低高尿酸血癥及其并發(fā)癥的發(fā)病率。目前國內(nèi)外研究的低嘌呤產(chǎn)品主要有低嘌呤啤酒和低嘌呤豆制品等。

2.1 低嘌呤啤酒

低嘌呤啤酒是目前學(xué)者最為普遍的一類研究對象。研究方向主要是通過在啤酒釀造過程中原輔料的選擇、糖化配比以及優(yōu)化工藝等方面進(jìn)行或者是通過物理吸附等方法從而降低啤酒中嘌呤類物質(zhì)的含量，并通過相應(yīng)方法對嘌呤含量進(jìn)行檢測，如高效液相色譜法等。林先軍[14]研究表明當(dāng)成品啤酒中總嘌呤含量降低的同時(shí)，其苦味質(zhì)和色度也有一定程度的降低，但是成品啤酒的風(fēng)味卻沒有較大的變化，是能夠被消費(fèi)者接受的。王吉龍[28]也初步研究形成了低嘌呤啤酒的生產(chǎn)工藝。王晟楠[16]對其研發(fā)的低嘌呤啤酒進(jìn)行風(fēng)味品評，結(jié)果顯示，啤酒的泡沫細(xì)膩持久、色澤淺黃、口味純正且有明顯的酒花香氣。李慧萍等[17]通過對比不同原輔料及后處理工藝，從而研制出一種低嘌呤啤酒，其嘌呤去除率達(dá)65%。李雅文等[42]將其公司研發(fā)的低嘌呤啤酒與已在市場上熱銷的一款低嘌呤啤酒進(jìn)行研究對比，結(jié)果表明其嘌呤含量要低于市售低嘌呤啤酒；同時(shí)對這款低嘌呤啤酒與兩款普通啤酒皆進(jìn)行隨機(jī)口感測試，結(jié)果表明其公司研發(fā)的低嘌呤啤酒比普通啤酒更受消費(fèi)者喜愛。

研究表明[43-44]啤酒是痛風(fēng)發(fā)作的一個(gè)相關(guān)獨(dú)立因素。因此低嘌呤啤酒的研制，既滿足了喜愛飲酒但患有痛風(fēng)的病人的需求；又一定程度上解決了酒類高嘌呤的問題。

2.2 低嘌呤豆制品

據(jù)研究表明大豆中嘌呤含量為180 mg/100 g 左右，屬高嘌呤食品，患有痛風(fēng)病的患者不宜長期食用[45]。為了解決豆制品中嘌呤過高的問題，則有學(xué)者研究豆及其制品中嘌呤的去除，但是相比啤酒較少。目前存在的低嘌呤豆制品有低嘌呤大豆粉、低嘌呤脫脂豆腐及豆腐粉、低嘌呤豆?jié){及其速溶粉、低嘌呤脫脂內(nèi)酯豆腐。但是由于實(shí)際生產(chǎn)等原因，低嘌呤豆制品鮮有推廣到市場上的。

劉少林[29]初步降低了大豆粉中的嘌呤含量，但對低嘌呤大豆粉的開發(fā)利用卻未作進(jìn)一步的研究。謝微[46]制得的低嘌呤脫脂豆腐粉中嘌呤含量為123.5 mg/100 g，蛋白質(zhì)含量為56.2%、總糖含量為28.4%、脂肪含量0，符合高營養(yǎng)、脫脂的要求。其色澤、外觀、氣味與滋味、雜質(zhì)等也都感官符合標(biāo)準(zhǔn)。也確定了低嘌呤脫脂豆?jié){的最佳煮漿條件為煮漿溫度95 ℃，煮漿時(shí)間為10 min。崔素萍等[47]采用超聲波處理低嘌呤脫脂豆腐粉，改善了蛋白質(zhì)的營養(yǎng)功能，從而提高了小鼠對低嘌呤豆粉的蛋白質(zhì)消化率。許琳[30]研制出了符合高蛋白、低脂肪、低嘌呤要求的低嘌呤脫脂大豆粉，其總嘌呤、蛋白質(zhì)、總糖、脂肪含量分別為145.00 mg/100 g、54.30%、29.31%、1.32%。李慧慧[19]研發(fā)的低嘌呤豆?jié){中蛋白質(zhì)、總糖、脂肪含量分別為2.9%、0.1%、0.31%；低嘌呤豆?jié){粉中蛋白質(zhì)、總糖、脂肪含量分別為28.75%、1.48%、2.96%，經(jīng)試驗(yàn)表明二者皆具有豆香味、營養(yǎng)、安全，可以進(jìn)一步推廣到市場上；毛玉濤等[45]以低嘌呤豆?jié){為原料采用噴霧干燥法制得蛋白質(zhì)、總糖及總嘌呤含量分別為24.62%、45%、100.34 mg/100 g 的低嘌呤豆?jié){速溶粉，其為患有消化性潰瘍和痛風(fēng)病患者提供了一種含有多種維生素和礦物質(zhì)的營養(yǎng)食物。

大豆及其制品是深入大眾日常生活中的一類普遍食品，其不但含有豐富的植物蛋白，而且還具有人體內(nèi)不能合成需要通過食物補(bǔ)充的8 種必需氨基酸。但是大豆及其制品皆屬于高嘌呤食物，因此低嘌呤豆制品的研發(fā)，對于痛風(fēng)患者的飲食治療是有益處的。

綜上所述，食品中嘌呤降低的方法各不相同，并且每種方法可能針對的食品也不一樣，各有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此建議研究人員應(yīng)根據(jù)具體情況選擇降低方法以達(dá)到對高嘌呤食品中嘌呤降低的目標(biāo)。與此同時(shí)，應(yīng)增大研究的樣本量，根據(jù)合適的降嘌呤方法進(jìn)而研究出多樣的低嘌呤產(chǎn)品。

3 展望

隨著高尿酸血癥及其并發(fā)癥的發(fā)病率逐年上升，人們對飲食的營養(yǎng)和選擇也開始有了新的要求，在控制高嘌呤食物攝入的條下，低嘌呤食物成為人們新的選擇和向往，低嘌呤食物的出現(xiàn)，既解決了高嘌呤飲食的弊端，又為痛風(fēng)患者解決了由于限制魚、肉等高嘌呤飲食而導(dǎo)致身體缺乏營養(yǎng)的問題。但是目前低嘌呤食物種類稀少，因此研究出安全可靠的降嘌呤方法，進(jìn)而應(yīng)用到食品的實(shí)際生產(chǎn)過程中以達(dá)到對嘌呤合理有效的去除。例如嘌呤含量較高的發(fā)酵肉制品，可以微生態(tài)法降低其嘌呤含量，因?yàn)榘l(fā)酵肉制品本以不同菌株做為發(fā)酵劑進(jìn)行生產(chǎn)，可以考慮通過篩選誘變得到具有降嘌呤能力的菌株從而應(yīng)用到生產(chǎn)過程中，以達(dá)到降嘌呤效果。另外，大多數(shù)水產(chǎn)品都屬于高嘌呤食品，據(jù)研究表明[48]食品中嘌呤的總含量：水產(chǎn)品＞畜禽肉類＞植物性食品。因此可以考慮在加工過程中對制作工藝進(jìn)行優(yōu)化或者篩選誘變適于水產(chǎn)品類的有益菌株，從而達(dá)到降嘌呤的效果?？傊?，隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)者對嘌呤的不斷研究，低嘌呤飲食的開發(fā)也需要進(jìn)一步的深入探討研究。