低膽固醇蛋品加工方法的研究進(jìn)展

楊金初，李斌，許沙沙，汪師帥，黃婷，吳曉芳，馬美湖

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北 武漢 430070）

低膽固醇蛋品加工方法的研究進(jìn)展

楊金初，李斌*，許沙沙，汪師帥，黃婷，吳曉芳，馬美湖

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北 武漢 430070）

食用禽蛋是否會(huì)導(dǎo)致因高膽固醇攝入而引發(fā)的心血管疾病，仍然是懸而未決的科學(xué)問題。但人們對(duì)其安全性的擔(dān)憂，卻在產(chǎn)業(yè)上限制了禽蛋的消費(fèi)。因此，開發(fā)低膽固醇蛋品，以確保人們的飲食健康，成為產(chǎn)業(yè)的必然命題。綜述食品中膽固醇脫除或降低的物理方法、化學(xué)方法和生物方法。重點(diǎn)論述有較大開發(fā)前景的超臨界流體萃取法、β－環(huán)糊精包埋法和微生物法。

膽固醇；蛋品；超臨界萃??；β-環(huán)糊精；膽固醇氧化酶

禽蛋被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家們譽(yù)為人體營(yíng)養(yǎng)的“寶庫”，這幾乎已是眾所周知的事實(shí)，在人們?nèi)粘５氖称分校捎谇莸八臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富且均衡，因而備受人們的歡迎，但唯一不足的是：禽蛋蛋黃中膽固醇的濃度高，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，高膽固醇食物的大量攝取易導(dǎo)致血液膽固醇含量升高，從而引起動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗塞和冠心病等疾病的發(fā)生，這使得20世紀(jì)50年代以來歐美的雞蛋市場(chǎng)始終不景氣。近年來，科研工作者為生產(chǎn)低膽固醇蛋制品作了大量實(shí)驗(yàn)研究，并取得了一定的成果?，F(xiàn)把國(guó)內(nèi)外的一些先進(jìn)方法及其機(jī)理作一概論，供同行參考。

1 膽固醇脫除的物理方法

1.1 吸附法

吸附法就是利用吸附劑對(duì)食品體系中膽固醇的物理吸附作用而脫除膽固醇的過程。吸附法脫除膽固醇常用的吸附劑有活性炭、活性白土、硅膠、氧化鋁等特定的化學(xué)吸附劑。以色列耶路撒冷希伯諾大學(xué)卡薩林應(yīng)用化學(xué)研究院，研究出了一種除去禽蛋中膽固醇（CHOL）的方法，效果較好，可除去60%～80%以上的CHOL。該法是將蛋液倒進(jìn)裝有特殊吸附物質(zhì)的空心柱內(nèi)，當(dāng)?shù)耙和ㄟ^這根空心柱內(nèi)，CHOL經(jīng)表面有活力的大分子吸附從蛋液中除去[1]。美國(guó)Oakenfull等[2]已經(jīng)研制出一種固體吸附柱，可減少殘留物，且在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這種方法去除CHOL的能力與游離β-環(huán)糊精相當(dāng)。

1.2 超臨界萃取

超臨界CO2具有性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、無污染、費(fèi)用低，具有較高的分子專一性并且能保留食品風(fēng)味等許多優(yōu)點(diǎn)，因而常用于蛋品加工。

1990年，F(xiàn)roning等[3]系統(tǒng)研究了蛋黃粉中膽固醇的超臨界CO2萃取對(duì)蛋黃粉功能特性的影響，實(shí)驗(yàn)表明隨著萃取溫度和壓力的上升，膽固醇含量明顯降低。在30.6 MPa、45℃條件下，約2/3的膽固醇被脫除。1997年盧明春等[4]在40℃、CO2流量3 kg/h下按不同的萃取壓力和萃取時(shí)間萃取蛋黃粉中的膽固醇，結(jié)果表明萃取壓力為30 MPa時(shí)膽固醇的脫出效果最佳，膽固醇的脫出率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加。張佳程等[5-6，9]對(duì)超臨界萃取法脫除蛋黃膽固醇的機(jī)理及其應(yīng)用做了大量的工作。2000年，他們研究了超臨界CO2脫除蛋黃膽固醇的機(jī)理，結(jié)果表明蛋黃粉中的膽固醇與磷脂在超臨界CO2中的溶解性規(guī)律呈相反趨勢(shì)，對(duì)萃取處理的蛋黃粉電鏡掃描表明超臨界CO2具有較強(qiáng)的滲透性和溶解能力，可將蛋黃粉顆粒內(nèi)部的脂類選擇性地溶解，這樣導(dǎo)致蛋黃粉顆粒的破裂，其破裂程度與超臨界CO2的密度和溶解能力有關(guān)。同年他們又通過實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論：由于β-環(huán)糊精在脫除蛋黃中CHOL的同時(shí)，也脫除了較多的磷脂成分，降低了蛋黃的乳化能力，用它制作的蛋黃醬表觀黏度較低，感官品質(zhì)較差。而超臨界萃取法能選擇性脫除蛋黃粉中CHOL，保留了較多的磷脂和蛋白質(zhì)成分。因此，用它制作的蛋黃醬具有良好的物理狀態(tài)和感官品質(zhì)。2004年，張佳程又著重研究了裝填系數(shù)和萃取時(shí)間對(duì)超臨界CO2萃取蛋黃粉中膽固醇的影響。結(jié)果表明,在萃取溫度為40℃，萃取壓力為30 MPa時(shí)隨著裝填系數(shù)的減少和萃取時(shí)間的增加,蛋黃粉的產(chǎn)率降低,脂肪脫除率和膽固醇脫除率增加。胡衛(wèi)軍等[7]采用超臨界CO2萃取對(duì)去除蛋黃粉中膽固醇和甘油三酯進(jìn)行了研究，通過正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)萃取壓力為31.5 MPa、萃取溫度40℃、被萃取蛋黃粉重300 g、萃取時(shí)間3 h，所得蛋黃粉中膽固醇的殘留質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.019%。Miranda等[8]研究超臨界CO2萃取的蛋黃粉的流變學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)膽固醇等脂質(zhì)從蛋黃粉中脫除后，蛋黃的黏度和流變特性有所增加。

超臨界CO2萃取法安全衛(wèi)生，不會(huì)有任何有害物殘留，且對(duì)膽固醇選擇性脫除效果較好，磷脂損失率相對(duì)較低，但一次性設(shè)備投資大。

2 膽固醇脫除的化學(xué)方法

2.1 溶劑抽提法

溶劑萃取方法研究時(shí)間最早，采用的是相似相溶的原理。由于膽固醇是一種脂溶性物質(zhì)，因此在脫除食品中膽固醇的研究中，有機(jī)溶劑萃取是首選的一種技術(shù)。

1981年Larsen等[10]首先用正己烷-異丙醇混合溶劑萃取蛋黃油，所得毛油經(jīng)過脫膠、精煉和脫色以后，膽固醇減少了40%。隨后許多研究者探索利用其他有機(jī)溶劑抽提各種蛋制品中的膽固醇。Paraskevopoulou[11]采用石油醚和石油醚-甲醇從脫水蛋黃中萃取膽固醇，發(fā)現(xiàn)用石油醚可以將蛋黃粉中膽固醇由18.7 mg/g降低到5.7 mg/g；而用石油醚-甲醇萃取蛋黃膽固醇時(shí)，其膽固醇幾乎全部去掉。2003年，陜西師范大學(xué)張京芳[12]對(duì)低膽固醇鵪鶉蛋黃粉的制備工藝進(jìn)行了研究，結(jié)果表明最佳工藝參數(shù)為：有機(jī)溶劑脫除膽固醇的時(shí)間為3.0 h，溫度50℃，石油醚：鵪鶉蛋黃粉為10 mL∶1 g，此時(shí)膽固醇脫除率達(dá)89.5%，磷脂損失率為11.8%，產(chǎn)率為73.0%，磷脂含量為29.0%，膽固醇含量為3.1 mg/g。從脫除效果來看，食品原料和有機(jī)溶劑的種類是主要影響因素，同一有機(jī)溶劑對(duì)不同食品原料的處理效果不同，同一食品原料對(duì)不同有機(jī)溶劑的反應(yīng)效果也不同，但總體來講，混合溶劑的萃取效果優(yōu)于單一溶劑，液體食品的處理效果優(yōu)于固體食品。

2.2 β-環(huán)狀糊精包合法

β-環(huán)糊精的特殊的結(jié)構(gòu)使它可以作為主體與膽固醇形成穩(wěn)定的膽固醇-β-環(huán)糊精包合物。這種包合物既不溶于水也不溶于油脂，可以通過離心的方法從液體食品中去除。Vollbrecht等[13]研究證明利用β-環(huán)狀糊精包埋法從蛋黃體系中脫除膽固醇時(shí)具有很強(qiáng)的選擇脫除能力。曹勁松等[14-15]采用β－CD包合法處理蛋黃，結(jié)果顯示此法能脫除蛋黃中92.4%的膽固醇，且產(chǎn)品得率可高達(dá)85%，脫除膽固醇后的產(chǎn)品其理化性質(zhì)基本不變。Smith等[16]用β-環(huán)糊精包埋法降低蛋黃膽固醇近90%。張佳程等[17]經(jīng)過實(shí)驗(yàn)提出β-環(huán)糊精脫除蛋黃液中膽固醇的最佳工藝流程。該流程不僅操作簡(jiǎn)單，防止蛋黃的膠凝化，而且在產(chǎn)品中保持較多的磷脂成分。于景華等[18]利用β-CD法處理蛋黃液，膽固醇脫除率為92%。2000年，無錫輕工大學(xué)的王勤等[19]進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模β-環(huán)糊精脫除雞蛋中膽固醇工藝的研究。在優(yōu)化的工藝參數(shù)條件下，此法能以較低的環(huán)狀糊精添加量（15%），獲得較高的蛋黃中膽固醇的去除率（85%），同時(shí)保證低膽固醇蛋制品具有原蛋黃的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功能性質(zhì)，并在擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)中得到了膽固醇去除率達(dá)85%、原料回收率達(dá)90%的低膽固醇蛋黃粉。

雖然β-環(huán)糊精處理食品的過程中它還會(huì)包埋如磷脂等其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且離心設(shè)備要求高，離心處理后β-環(huán)糊精在食品中會(huì)有殘留，但是由于β-環(huán)糊精的生產(chǎn)成本不斷降低，而且能夠回收利用，其安全性也大大高于一般有機(jī)溶劑，因此采用β-環(huán)糊精包合法制備低膽固醇食品將具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和工業(yè)化前景。

3 膽固醇脫除的生物方法

膽固醇脫除的生物方法一般包括2種：一是微生物的直接培養(yǎng)；二是利用微生物膽固醇氧化酶的轉(zhuǎn)化作用。

3.1 微生物法

能夠降解膽固醇的微生物種類很多，主要報(bào)道的有：諾卡氏菌（Nocardia erythrophis）、假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）、鏈霉菌（Streptomyces sp.）、紅球菌屬（Rhodococcusequi）、節(jié)桿菌屬（Arthrobactersimplex）、短桿菌（Brevibacterium sp.）、芽孢桿菌 （Baccillus sp.）、棒狀桿菌屬（Corynebacterium sp.）等，這些微生物許多都含有能氧化降解膽固醇的膽固醇氧化酶（Cholesterol Oxidase COD）；其中以紅球菌屬和假單胞菌屬的膽固醇降解能力最強(qiáng)[20]。1988年Aihara[21]把從黃油中分離的Rhodococcus equi菌株接種在雞蛋蛋黃中發(fā)現(xiàn)其降解膽固醇效果明顯。Watanabe[22]從奶油、豬油、雞油和培根等動(dòng)物性食品中分離出幾株紅球菌，其中R.equi NO.23培養(yǎng)于加有蛋黃的培養(yǎng)基中，3 d后蛋黃中的膽固醇降低了70%。江南大學(xué)呂陳峰等[23]用Brrevibacterium sp菌株轉(zhuǎn)化蛋黃中膽固醇,發(fā)現(xiàn)蛋黃中的一般成分在處理前后變化不大,但脂類降低了3.54%。王成濤等[24]通過實(shí)驗(yàn)研究得出，乳酸融合子C-T24-8，S-T13-37對(duì)CHOL的降解率約為54.0%～78.0%。2005年，他們[25]又將篩選出的紅球菌R14-2和短桿菌R22-4對(duì)膽固醇底物溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果其降解率分別為97.5%和94.7%；并在低溫（0℃～10℃）時(shí)仍表現(xiàn)出一定的酶活性；將這2種菌株的粗酶液應(yīng)用于乳、蛋及香腸制作中，降膽固醇效果明顯且未見有不良風(fēng)味。蔣丹丹等[26]研究發(fā)現(xiàn)，以馬紅球菌為代表的微生物，可以利用膽固醇作唯一的碳源生長(zhǎng)，使用該微生物對(duì)雞蛋黃中膽固醇進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，等到發(fā)酵24 h后，膽固醇降解率為48.63%。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)叢云峰[27]從供試的10種乳酸菌中篩選出了具有較強(qiáng)的降解膽固醇能力的4株乳酸菌：雙歧桿菌（Bb）、保加利亞乳桿菌（Lb）、嗜酸乳桿菌（La）和嗜熱鏈球菌（St），并通過正交試驗(yàn)確定4株降膽固醇乳酸菌的理想組合為L(zhǎng)b＆St。經(jīng)過試驗(yàn)得出最佳作用參數(shù)為：菌種混合比例為1.5∶1，接種量為5%，發(fā)酵時(shí)間為24 h，發(fā)酵溫度為42℃，乳酸菌為1.6×108cfu/mL，膽固醇降解率為16.77%。北京農(nóng)學(xué)院劉慧等[28]利用產(chǎn)膽鹽水解酶（BSH）的乳酸菌、酵母菌，通過2次發(fā)酵制備了一種降膽固醇蛋乳發(fā)酵飲料，其配方為:全蛋液15%，牛奶35%，料水比1∶1（g/mL），蔗糖7%，CMC-Na 0.3%，卡拉膠0.2%；原料膽固醇降低率最高達(dá)89.3%。

雖然微生物直接轉(zhuǎn)化降解食品中膽固醇的成本較低，近年來受到研究者的青睞，但是由于微生物種類和來源不同，處理食品所提供的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件不同，微生物在不同食品中的代謝活動(dòng)和代謝產(chǎn)物不同，這種不確定性和各種代謝產(chǎn)物對(duì)人體影響研究的缺乏，使微生物發(fā)酵脫除食品中的膽固醇一直處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，而且微生物對(duì)膽固醇的降解率也有待提高。

3.2 酶法

微生物直接轉(zhuǎn)化膽固醇時(shí)，由于菌體酶濃度、純度以及酶體系復(fù)雜性的限制，使轉(zhuǎn)化膽固醇的時(shí)間延長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物復(fù)雜化。因此，需將微生物膽固醇氧化酶分離后再應(yīng)用。近年來，隨著一些高膽固醇氧化酶菌株的發(fā)現(xiàn)以及膽固醇氧化酶的獲得，對(duì)膽固醇氧化酶在低膽固醇蛋制品制備中的應(yīng)用也隨即展開。Ailhara等[29]由紅球菌R.equi No.23制備了3種胞外酶溶液，并利用這3種酶液進(jìn)行了降蛋黃中膽固醇的實(shí)驗(yàn)，研究證明在利用酶液轉(zhuǎn)化蛋黃膽固醇時(shí)，膽固醇氧化酶和磷脂酶C共存可以促進(jìn)膽固醇的降解作用。隨后，Johnson等[30]利用紅球菌的超聲處理提取液降解蛋黃中的膽固醇，其降解率達(dá)到40%。澳大利亞的Christodoulou等[31]利用從諾卡氏菌（Ne）、鏈霉菌（Ss）、短桿菌（Bs）和假單菌（Pf）中分離純化的膽固醇氧化酶來降低蛋黃中的膽固醇，經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，這4種酶降解蛋黃膽固醇的能力為:Pf>Ne>Ss>Bs，其中Pf酶在4℃條件下48 h后仍可使蛋黃膽固醇降低64.9%。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的牛天貴等[32]研究指出，以CHOL為唯一碳源和能源，利用食肉動(dòng)物腸道的19份樣品經(jīng)過篩選和培養(yǎng)，最終選出CHOL降解酶活性較高的菌株T12-1，菌株T12-1發(fā)酵上清液應(yīng)用在蛋黃CHOL降解中作用顯著。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，T12-1菌株在食品中應(yīng)用安全、無毒。呂陳峰等[33-34]研究了用響應(yīng)面分析法（RSM）優(yōu)化酶法轉(zhuǎn)化蛋黃膽固醇的工藝，在最優(yōu)條件下（反應(yīng)時(shí)間為14.15 h，蛋黃粉稀釋率為3.54，COD為5.39 U/g），膽固醇轉(zhuǎn)化率達(dá)85.61%。

與微生物直接作用法相比，酶法不僅轉(zhuǎn)化效率高，而且轉(zhuǎn)化產(chǎn)物相對(duì)單一，應(yīng)用前景廣闊。但是由于其中間氧化產(chǎn)物復(fù)雜且有些中間產(chǎn)物穩(wěn)定存在，而目前有關(guān)這些穩(wěn)定中間產(chǎn)物和氧化終產(chǎn)物對(duì)人體健康的影響研究不足，所以這種方法用于低膽固醇蛋品的開發(fā)還有很長(zhǎng)的路要走。

4 結(jié)語

隨著人們對(duì)飲食健康的日益關(guān)注，低膽固醇蛋品的研究無疑已經(jīng)成為了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。與其他方法相比，利用膽固醇氧化酶降低蛋品中的膽固醇有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：膽固醇的脫除率高；不影響食品的風(fēng)味；應(yīng)用于工業(yè)對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，筆者認(rèn)為利用無毒微生物或膽固醇氧化酶轉(zhuǎn)化或降解膽固醇以生產(chǎn)低膽固醇蛋品將成為一種趨勢(shì)。但這種方法由于酶的來源以及酶反應(yīng)體系等的研究還只是處于起步階段，所以它的工業(yè)化道路還很漫長(zhǎng)。就目前來說，β-環(huán)糊精包埋法和超臨界流體萃取法將長(zhǎng)期處于主導(dǎo)地位。

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Review of Manufacturing Techniques of Low-cholesterol Egg Food

YANG Jin－chu，LI Bin*，XU Sha－sha，WANG Shi－shuai，HUANG Ting，WU Xiao－fang，MA Mei－h(huán)u
（College of Food Science，HuaZhong Agricultural University，Wuhan 430070，Hubei，China）

Whether eating eggs will cause cardiovascular illness for a high intake of cholesterol，is still an unresolved scientific question.But concerns about its safety has limited the consumption of eggs.Therefore，exploiting low－cholesterol egg food to ensure people's diet health has becoming an inevitable trend in the industry.This article reviewed the physical method、chemistry method and biology method of cholesterol lowing or removing.But mainly introduced those method that researched a lot and that have a great exploiting prospect，such as supercritical fluid extraction，β－cyclodextrin embed and Cholesterol－degrading microorganism.

cholesterol；egg food；supercritical extraction；β－cyclodextrin；cholesterol oxidase

楊金初（1987—），男（漢），碩士研究生，主要從事食品大分子化學(xué)與工藝學(xué)研究。

*通信作者：李斌（1972—），男（回），教授，主要從事食品大分子化學(xué)與工藝學(xué)研究。

2011-03-14