牦牛皮在食品領(lǐng)域的利用現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析

吳茜，劉芳芳，苗宇，呂莉莉，陳義，趙志峰

1(四川省雅士科技有限公司，四川 成都，610065) 2(四川大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都，610065) 3(四川米老頭食品工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，四川 廣漢，618311)

我國是世界上牦牛飼養(yǎng)量最大的國家，飼養(yǎng)牦?？倲?shù)約1 400多萬頭，占世界牦牛飼養(yǎng)總量的85%左右，占全國牛只總數(shù)的16.67%[1-2]。牦牛對于強(qiáng)輻射、大溫差和缺氧等極端環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)能力，主要分布在高海拔地區(qū)，具有極高的營養(yǎng)價值，享有“高原之舟”的美稱[3]。我國對牦牛的研究始于20世紀(jì)30年代，牦牛肉、奶、骨、絨毛乃至血和內(nèi)臟均已在食品和生物領(lǐng)域被研究利用，目前牦牛肉和牦牛奶的食品加工技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而牦牛皮作為牦牛相關(guān)產(chǎn)品加工的副產(chǎn)物，其加工利用大多集中在皮革行業(yè)，僅有少部分被用于制作牦牛皮膠。普通黃牛皮質(zhì)地較硬，口感差，同時具有粒面平細(xì)、部位厚度差較小、網(wǎng)狀層占真皮層厚度大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，更適用于加工皮革[4-5]。牦牛皮質(zhì)地較軟，口感好，但由于具有頸部皺紋較多、部位厚度差較大、乳頭層與網(wǎng)狀層差別大且兩層交界處膠原纖維少、易造成松面現(xiàn)象等特點(diǎn)，在皮革業(yè)屬于“低級材料”[6]。相比于黃牛皮，牦牛皮更適用于食品原料，其營養(yǎng)價值豐富，但其在食品領(lǐng)域并沒有得到重視和深度開發(fā)，這造成了牦牛皮營養(yǎng)價值的損失和資源浪費(fèi)，因此，對牦牛皮在食品領(lǐng)域的應(yīng)用展開深入探究具有重要意義。本文對牦牛皮的營養(yǎng)成分和特性、利用現(xiàn)狀及其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行綜述，以期為牦牛皮在食品領(lǐng)域的應(yīng)用和研究提供參考和依據(jù)。

1 營養(yǎng)成分及特性分析

牦牛皮中含有豐富的膠原蛋白、脂肪和礦物質(zhì)，還包含人體所必須的大量微量元素等[7-8]。陳渭[9]對新鮮牦牛皮的主要成分進(jìn)行了檢測，現(xiàn)已明確牦牛皮中的各組分的含量，檢測結(jié)果如表1所示。新鮮牦牛皮除去水分后，粗蛋白占牦牛皮干重的89.74%；脂肪占牦牛皮干重的5.27%；灰分和其他占牦牛皮干重的5.99%，其中膠原蛋白占粗蛋白含量的85%，是牦牛皮的主要營養(yǎng)成分[9]。膠原蛋白是一種生物高分子纖維蛋白，由多種氨基酸組成，包含7種人體必須氨基酸[10]。相比于普通蛋白質(zhì)，膠原蛋白具有更好的生物相容性、促凝血性、弱抗原性和可降解性，也更易于被人體所吸收利用[11]。膠原蛋白水解后可形成水解膠原蛋白，相比于普通膠原蛋白，水解膠原蛋白具有較好的保水性、溶解性、乳化性、吸水性和表面活性[12]。

表1 新鮮牦牛皮營養(yǎng)成分表

牦牛皮中豐富的礦物質(zhì)元素包括Ca、Na、Mg、K、Fe、Mn、Cu和Zn等， BURAGOHAIN等[13]對牦牛不同解剖部位皮膚中的礦物質(zhì)含量進(jìn)行了分析測定，結(jié)果表明，牦牛不同部位皮膚的礦物質(zhì)濃度變化明顯，具體濃度值如表2所示。牦牛皮中常量元素Ca、Na、Mg、K等是人體生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，具有促進(jìn)骨骼生長和加快人體新陳代謝等積極作用，微量元素Fe、Mn、Cu、Zn等是維持人體生命活動所不能缺少的重要元素，具有促進(jìn)人體生長發(fā)育和細(xì)胞合成等功能特性[14-15]。牦牛皮中Ca、Cu、Fe的含量與普通牛肉相近，基本可以滿足人體的正常需求[16]。

表2 牦牛皮礦物質(zhì)含量

2 牦牛皮食品領(lǐng)域利用分析

2.1 牦牛皮食品現(xiàn)狀分析

2.1.1 牦牛皮膠

牦牛皮膠，又稱牦牛皮明膠、牦犀膠，是以牦牛鮮皮為原料，經(jīng)酸、堿等作用破壞膠原纖維分子間和分子內(nèi)的離子交聯(lián)和氫鍵交聯(lián)，使膠原分子充分釋放，再通過加熱使維持膠原三螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵也斷裂，從而后分離純化得到食藥兩用膠劑[17-18]。牦牛皮膠含有豐富的膠原蛋白、氨基酸和礦物質(zhì)，張彩旗等[19]將牦牛皮膠與阿膠中的主要氨基酸和礦物質(zhì)含量進(jìn)行了對比分析(表3～表4)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者的氨基酸和礦物質(zhì)含量相近，無顯著差異。

表3 牦牛皮膠與阿膠主要氨基酸含量對比 單位：%

表4 牦牛皮膠與阿膠主要礦物質(zhì)含量對比 單位：mg/kg

牦牛皮膠具有良好的抗氧化活性、抗高血壓、補(bǔ)血止血以及抗疲勞功能，其功能性的研究現(xiàn)狀如表5所示。此外，XU等[26]通過對牦牛皮明膠進(jìn)行理化性質(zhì)和功能特性分析發(fā)現(xiàn)，牦牛皮明膠還具有良好耐熱性，可以在生物材料、耐熱穩(wěn)定劑等方面進(jìn)行應(yīng)用。丁晨旭等[27]通過小鼠試驗(yàn)的方法對牦牛皮膠進(jìn)行毒理學(xué)安全性評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)牦牛皮膠試驗(yàn)劑量為3.28～15 g/kg BW時可作為毒理學(xué)安全的保健食品。

表5 牦牛皮膠功能性研究現(xiàn)狀

2.1.2 牦牛皮膠原蛋白

牦牛皮膠原蛋白是以牦牛皮為原料，經(jīng)酸、堿、酶或鹽水法提取的一種功能性蛋白質(zhì)，其經(jīng)酸法和酶法提取出的酸溶性膠原蛋白(acid soluble collagen, ASC)和酶溶性膠原蛋白(pepsin soluble collagen, PSC)屬于I型膠原蛋白，經(jīng)熱水法提取出的水溶性膠原蛋白(hot water soluble collagen, HWSC)是三螺旋結(jié)構(gòu)被破壞的明膠，3種膠原蛋白的熱穩(wěn)定性好，明顯高于其他動物膠原蛋白[28]。

目前，關(guān)于牦牛皮膠原蛋白的研究主要集中在提取工藝和性能方面。陳渭[9]通過對堿性蛋白酶提取牦牛皮膠原蛋白工藝的研究，確定了牦牛皮膠原蛋白的最佳工藝條件為堿性蛋白酶用量1.5%、溫度36 ℃、固液比1∶35和浸提時間12 h；王杉杉等[8]通過提取ASC和PSC，對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，PSC的熱變溫度和熱收縮溫度均高于ASC，PSC的熱穩(wěn)定性較好，同時還對ASC和PSC的超微結(jié)構(gòu)和體外自組裝進(jìn)行了分析，結(jié)果表明,兩者表面結(jié)構(gòu)松散，呈不規(guī)則的纖維網(wǎng)狀形態(tài)，還具有一定的成纖維能力；2019年陳渭等[29]通過對木瓜蛋白酶提取牦牛皮膠原蛋白工藝進(jìn)行研究，確定了最佳酶解條件為木瓜蛋白酶用量2.5%、溫度50 ℃、pH 6、料液比15∶1、轉(zhuǎn)速500 r/min。

2.2 牦牛皮應(yīng)用前景分析

2.2.1 休閑食品領(lǐng)域

休閑食品是指閑暇時期所食用的快速消費(fèi)食品，隨著人們生活方式、食品技術(shù)和工業(yè)的快速發(fā)展，休閑食品已經(jīng)成為日常生活中不可獲缺的一部分[30]。

2.2.1.1 油炸產(chǎn)品

目前，市場上常見的炸皮產(chǎn)品有油炸豬皮和油炸雞皮，其加工工藝通常為整修、浸泡、水煮、油炸、調(diào)味等[31-32]。牦牛皮作為一種膠原蛋白含量高且性質(zhì)與豬皮和雞皮相似的食品原料，將其加工為油炸牦牛皮產(chǎn)品具有較高的可實(shí)現(xiàn)性。油炸牦牛皮產(chǎn)品可采用“先水煮后膨化”的步驟，利用油炸膨化技術(shù)進(jìn)行加工制備，形成具有獨(dú)特咀嚼感和特殊風(fēng)味的產(chǎn)品形態(tài)。其加工原理為水煮使牦牛皮脂肪游離、硬度降低，而后油炸膨化處理使膠原蛋白組織膨脹形成多孔結(jié)構(gòu)[33]，獲得酥脆的產(chǎn)品形態(tài)，此類產(chǎn)品風(fēng)味好、口感佳、易于被消費(fèi)者接受和喜愛。

2.2.1.2 皮凍產(chǎn)品

當(dāng)前最常見的皮凍類產(chǎn)品是用豬皮制成的水晶皮凍產(chǎn)品，其加工途徑一般為修整、脫脂、漂白、清洗、熬煮、成型等[34]。牦牛皮作為一種膠原蛋白含量極高的食品原料，同樣可被用作皮凍生產(chǎn)原料。牦牛皮皮凍產(chǎn)品可以在保留傳統(tǒng)加工技術(shù)的同時開發(fā)不同的產(chǎn)品口味或增加產(chǎn)品營養(yǎng)成分，包括黃酮等功能成分或黨參、當(dāng)歸等藥食同源成分，進(jìn)而提升產(chǎn)品的營養(yǎng)價值和功能特性[35]。此產(chǎn)品既富含膠原蛋白，又擁有脂肪含量低的特性，不僅具有美容、抗衰老及防癌等特殊功效，且色香味俱佳、質(zhì)地富有嚼勁、開袋即食、適用人群廣，是一種低脂肪、低熱量和高蛋白的保健美容食品。

2.2.1.3 其他產(chǎn)品

牦牛皮作為一種營養(yǎng)價值豐富的食品原料，除加工為油炸牦牛皮和皮凍外，還可以從原料調(diào)味方面入手，將其加工為不同風(fēng)味的特色食品，如泡椒牦牛皮、麻辣牦牛皮、鹵牦牛皮以及椒鹽牦牛皮等[36-37]。此外，我國南方有帶皮牛肉的食用方法，帶皮牛肉可以成為牦牛皮的另一食品加工途徑[38]。

2.3 營養(yǎng)保健食品領(lǐng)域

營養(yǎng)保健食品一般是指含有生理活性成分，具有促進(jìn)健康或防治疾病的功能性食品[39]。有學(xué)者曾提出牦牛皮膠可用作保健食品[27]。此外，膠原蛋白粉、膠原蛋白膠囊和膠原蛋白口服液等也可作為保健食品進(jìn)行食用，此類產(chǎn)品中膠原蛋白的常用提取方法有酶法、鹽法、酸法和堿法等，其原理是通過改變膠原蛋白外部環(huán)境而將不同特性膠原蛋白進(jìn)行分離[40]。膠原蛋白是牦牛皮的主要組成成分，因此牦牛皮是生產(chǎn)膠原蛋白營養(yǎng)保健品的最佳原料之一。郭兆鋒等[41]指出水解膠原蛋白可被應(yīng)用于保健食品領(lǐng)域，且效果顯著。水解膠原蛋白是膠原蛋白水解的產(chǎn)物，此產(chǎn)品較膠原蛋白更易于被人體吸收利用，其水解后的多種活性肽還具有良好的抗氧化活性，同時也擁有改善皮膚狀態(tài)和延緩皮膚衰老等功效[42-44]。

綜上可知，牦牛皮在保健食品領(lǐng)域中可應(yīng)用的產(chǎn)品種類繁多，形態(tài)多樣，其中包括牦牛皮膠、膠原蛋白粉、膠原蛋白膠囊、膠原蛋白口服液以及水解膠原蛋白等，由此可見，將牦牛皮應(yīng)用于保健食品領(lǐng)域不僅可以增加保健食品種類，還能使保健食品功能多樣化，同時還具有提升牦牛皮附加值，提升牦牛皮利用效益的作用。

2.4 食品添加劑領(lǐng)域

明膠又稱牛皮膠、動物膠等，依據(jù)用途和質(zhì)量可分為照相、藥用、食用以及工業(yè)明膠。其中食用明膠通常是以動物體內(nèi)膠原蛋白為原料，經(jīng)熱變性部分水解和一系列精細(xì)加工制得的可溶性蛋白質(zhì)，是一種具有良好凝膠性的食品添加增稠劑[45-46]。

牦牛皮作為高膠原蛋白的食品原料，符合提取明膠的基本要求，是明膠提取的最佳原料之一。同時經(jīng)熱變性和水解等工藝制備的明膠含有豐富的氨基酸，包括甘氨酸和酪氨酸等，其保留了牦牛皮原有的部分營養(yǎng)成分，能夠達(dá)到補(bǔ)充人體所必須物質(zhì)的基本要求。因此，將牦牛皮開發(fā)為食品明膠具有重要價值和深遠(yuǎn)意義[26]。此外，牦牛皮內(nèi)的膠原蛋白也可以通過酸水解或酶促水解反應(yīng)制備形成水解膠原蛋白，可將其用作營養(yǎng)強(qiáng)化劑，BILEK等[47]已對添加水解膠原蛋白的果汁飲料進(jìn)行研究，結(jié)果表明，添加2.5%水解膠原蛋白的果汁飲料配方具有明顯的優(yōu)越性。

2.5 可食性包裝膜領(lǐng)域

可食性包裝膜是食品包裝的一種，是指以蛋白質(zhì)、植物纖維或多糖等人體可消化吸收的天然可食性物質(zhì)為主，通過不同分子間相互作用而形成具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的包裝薄膜，此類包裝薄膜可直接食用且不破壞食品風(fēng)味，還具有易降解、質(zhì)輕、無污染以及附加值高等優(yōu)點(diǎn)[48]。

利用牦牛皮內(nèi)豐富的膠原蛋白，將牦牛皮制備成膠原蛋白漿料，而后添加可食性的成型劑、交聯(lián)劑或增塑劑，通過分子間的相互作用形成多孔網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使其成膜即可形成可食性蛋白膜或膠原腸衣，可食性蛋白膜和膠原腸衣作為可食性包裝膜，同時具有機(jī)械性能強(qiáng)、降解無污染、滲透性好以及抗微生物和抗氧化等優(yōu)點(diǎn)[49]，將牦牛皮應(yīng)用于可食性包裝膜領(lǐng)域，不僅可以解決產(chǎn)品包裝問題還能起到保護(hù)環(huán)境，推動食品產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵作用。

3 展望

牦牛皮作為食品市場的一大潛在資源，大部分用于生產(chǎn)皮革，一直未受到食品行業(yè)的關(guān)注和重視，造成了資源浪費(fèi)，因此如何提高產(chǎn)品附加值，深度探究牦牛皮在食品領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分重要。目前將牦牛皮應(yīng)用于食品領(lǐng)域存在如下問題：(1)牦牛皮膠具有抗氧化活性、補(bǔ)血止血以及抗疲勞等多種保健功能，但具體功效因子及其作用機(jī)理尚不明確；(2)關(guān)于牦牛皮膠原蛋白的研究主要集中在提取工藝和性能方面，其相關(guān)應(yīng)用研究較少；(3)牦牛皮在食品領(lǐng)域的產(chǎn)品種類稀缺，新產(chǎn)品研發(fā)僅依靠理論知識無法實(shí)現(xiàn)。

為解決牦牛皮在食品領(lǐng)域應(yīng)用存在的問題，首先，可以對牦牛皮膠的功能成分進(jìn)行深入研究，明確具體功效因子及其作用機(jī)理，以便于牦牛皮膠在食品領(lǐng)域尤其是功能性食品領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。其次，應(yīng)當(dāng)加深牦牛皮膠原蛋白的應(yīng)用研究，盡快探索牦牛皮膠原蛋白在食品領(lǐng)域的其他應(yīng)用形式，大力開拓牦牛皮膠原蛋白的應(yīng)用市場。最后，依據(jù)牦牛皮功能性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以在牦牛皮相關(guān)理論基礎(chǔ)上，加大產(chǎn)品開發(fā)力度，更多的投入實(shí)驗(yàn)研究精力，為牦牛皮在食品領(lǐng)域的發(fā)展提供參考借鑒。本文歸納了牦牛皮在食品領(lǐng)域的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，并對牦牛皮的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，旨在為牦牛皮在食品領(lǐng)域的發(fā)展提供依據(jù)，為相關(guān)食品企業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。