咸鴨蛋清的綜合利用研究進(jìn)展

魏美娟,陳紅兵,佟 平,高金燕

(1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047;2.南昌大學(xué)食品學(xué)院,江西南昌 330047;3.南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院,江西南昌 330047)

咸鴨蛋是以鮮鴨蛋為原料,經(jīng)過(guò)一定工藝腌制而成的蛋制品。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó) 90%的鴨蛋以咸鴨蛋制品消費(fèi),大約每年有上億枚咸鴨蛋黃用于制作月餅、粽子等傳統(tǒng)食品,由此產(chǎn)生的咸鴨蛋清約上萬(wàn)噸[1]。咸鴨蛋清含鹽量高達(dá)7%～10%[2],除了部分用于飼料中,絕大部分咸鴨蛋清因其高含鹽量而被廢棄,不僅造成蛋品資源極大浪費(fèi),也給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了提高咸鴨蛋清的附加值,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)咸鴨蛋清的再利用開(kāi)展了較多的工作,在生物活性成分的提取、酶解制備功能肽、咸鴨蛋清脫鹽后再利用以及咸鴨蛋清直接利用四個(gè)方面取得了階段性研究成果[3],進(jìn)一步深入研究還在進(jìn)行中。本文對(duì)咸鴨蛋清綜合利用研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié),目前關(guān)于咸鴨蛋清生物活性成分的提取集中于溶菌酶和抗生物素蛋白的提取兩個(gè)方面;以咸鴨蛋清為原材料制備如抗氧化肽、白蛋白肽、呈味料等功能肽時(shí),可先酶解后脫鹽,也可先脫鹽后酶解,也可以不脫鹽直接酶解;脫鹽或未脫鹽咸鴨蛋清可添加于產(chǎn)品中改善食品的質(zhì)構(gòu)特性同時(shí)增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

1 咸鴨蛋清營(yíng)養(yǎng)成分

咸鴨蛋清具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。有研究表明,咸鴨蛋清中的蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)含量等均高于新鮮鴨蛋清[4]。咸鴨蛋清蛋白質(zhì)的含量為11%～13%,容易被人體吸收,是一種優(yōu)質(zhì)蛋白[5]。表1列出了咸鴨蛋清所含的營(yíng)養(yǎng)成分。

表1 咸鴨蛋清的營(yíng)養(yǎng)成分[6]

2 咸鴨蛋清綜合利用

2.1 咸鴨蛋清的生物活性成分

目前關(guān)于咸鴨蛋清中生物活性成分的提取研究主要集中在溶菌酶以及抗生物素蛋白提取兩個(gè)方面。

2.1.1 溶菌酶 溶菌酶是一種天然的、安全性能很高的殺菌劑、防腐劑,可廣泛應(yīng)用于食品防腐、日用化工、醫(yī)藥制劑等行業(yè)[7]。研究表明,溶菌酶在禽蛋蛋清中的含量最為豐富,約占蛋清蛋白的3.4%～3.5%[8]。Chang等[9]、馮琬幀[10]發(fā)明了咸鴨蛋清溶菌酶的提取方法。根據(jù)溶菌酶耐酸耐熱、穩(wěn)定性好的特性,將咸鴨蛋清進(jìn)行酸、熱處理,經(jīng)離心得到含溶菌酶的上清液,上清液經(jīng)超濾、冷凍干燥得到溶菌酶。但采用該方法制備的溶菌酶得率不高,且提取的溶菌酶可能會(huì)因變性而使酶活性降低,需要進(jìn)一步優(yōu)化。王煒軍等[11]則以脫氨?；瘹ぞ厶悄z作為親和吸附介質(zhì),從咸鴨蛋清中分離出溶菌酶,所得酶的比活力大于70000 U/mg蛋白,遠(yuǎn)超食品級(jí)及醫(yī)藥級(jí)的要求,但回收率僅達(dá)70%,且該方法過(guò)程繁瑣,難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。Ding等[12]則發(fā)明了一種以L-甲狀腺素為親和配基的再生型親和沉淀劑,從咸鴨蛋清中純化出了溶菌酶,回收率達(dá)94.32%且酶活高。該方法簡(jiǎn)單操作,可適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)溶菌酶。此外,也可以通過(guò)調(diào)節(jié)等電點(diǎn)的方法使咸鴨蛋清中溶菌酶結(jié)晶析出,該方法簡(jiǎn)單、易于操作[13]。

2.1.2 抗生物素蛋白 抗生物素蛋白又稱親和素,最早發(fā)現(xiàn)于雞蛋清中,是一種小型四聚體糖蛋白[14],它與生物素具有高特異性緊密結(jié)合的能力。多種生物大分子如蛋白質(zhì)、核酸、多糖容易被生物素標(biāo)記進(jìn)而與抗生物素蛋白發(fā)生偶聯(lián),因而抗生物素蛋白被廣泛應(yīng)用于親和純化和藥物傳遞、生化檢測(cè)、醫(yī)療診斷等工作[15]。目前關(guān)于雞蛋清中抗生物素蛋白的分離純化工藝有很多,提取方法主要有離子交換色譜法、凝膠過(guò)濾層析,均可實(shí)現(xiàn)抗生物素蛋白與其它蛋白的分離[16]。而對(duì)咸鴨蛋清中抗生物素蛋白的提取研究鮮有報(bào)道。馮朝波等[17]首次利用2-亞氨基生物素,采用親和層析的方法,從咸鴨蛋清中分離了抗生物素蛋白,回收率達(dá)60.1%±5.0%。該方法操作簡(jiǎn)單,且蛋白純度高,為咸鴨蛋清中抗生物素蛋白的工業(yè)化提取提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ),但該方法過(guò)程較復(fù)雜,需要進(jìn)一步優(yōu)化。

以上文獻(xiàn)分析表明,咸鴨蛋清中生物活性成分的提取研究并不成熟。但關(guān)于雞蛋清中其它活性成分如卵轉(zhuǎn)鐵蛋白、卵白蛋白等蛋白的分離純化工藝已經(jīng)相對(duì)成熟[18]。因此,今后可借鑒其分離純化工藝,從咸鴨蛋清中提取更多的生物活性成分,將它們應(yīng)用于醫(yī)藥、化工以及食品等行業(yè),提高咸鴨蛋清附加值。

2.2 咸鴨蛋清功能肽

咸鴨蛋清蛋白經(jīng)酶水解可以生成多種生物活性的蛋清肽,具有抗氧化、降血壓、降膽固醇、抗炎癥、調(diào)節(jié)免疫力等多種生物活性[19]。通常采用中性蛋白酶、胰蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶等單酶或復(fù)合酶對(duì)咸鴨蛋清進(jìn)行酶解。咸鴨蛋清經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)拿附饧瓤梢蕴岣叩鞍椎纳锘钚?也可以改善蛋清液的乳化性、穩(wěn)定性等功能特性[20],同時(shí)可作為配料添加于飼料或食品中。關(guān)于以咸鴨蛋清為原料制備功能肽的方法主要集中于先酶解后脫鹽、先脫鹽再酶解以及不脫鹽直接酶解三個(gè)方面。

2.2.1 酶解后脫鹽制備功能肽 目前大多數(shù)學(xué)者將咸鴨蛋清用蛋白酶酶解脫鹽后制備抗氧化肽。如王曉玲[21]的研究表明,20 mg/mL的咸鴨蛋清抗氧化肽羥基自由基以及超氧陰離子清除能力分別為70.54%和64.71%,同時(shí)咸鴨蛋清抗氧化肽對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌具有明顯的抑制作用,最低抑菌濃度分別為0.6%、0.6%、0.4%。而杜永盛[22]用酸性蛋白酶將咸鴨蛋清首先酶解為和人血白蛋白具有極其相似氨基酸模式的白蛋白肽,再利用納濾除鹽后,制備了一種可維持血漿膠體滲透壓、調(diào)節(jié)免疫的白蛋白肽。另有學(xué)者將酶解后脫鹽的咸鴨蛋清與金屬離子螯合制備微量元素補(bǔ)充劑。如Li等[23]則將咸鴨蛋清用中性蛋白酶進(jìn)行酶解,研究發(fā)現(xiàn)酶解液中的Glu、Asp、Cys等氨基酸殘基有更多的鐵結(jié)合位點(diǎn),將其與亞鐵鹽進(jìn)行螯合后,制備的螯合物可促進(jìn)機(jī)體對(duì)鐵的吸收,研究為未來(lái)開(kāi)發(fā)一種新型補(bǔ)鐵劑提供了思路?？傊?酶解脫鹽后的咸鴨蛋清多肽具有多種生物活性,可進(jìn)一步制備成其它生物活性肽,拓展了咸鴨蛋清應(yīng)用前景,有望提高咸鴨蛋清的附加值。

2.2.2 脫鹽后酶解制備功能肽 有研究表明,經(jīng)脫鹽酶解制備的咸鴨蛋清多肽中的VSEE(Val-Ser-Glu-Glu)片段能與鈣形成可溶性配合物,進(jìn)一步阻止小腸內(nèi)鈣沉淀,更好地促進(jìn)機(jī)體鈣的吸收。如Zhao[24]、Hou等[25]的Caco-2細(xì)胞模型以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途C實(shí)脫鹽咸鴨蛋清肽可促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣的吸收,研究為未來(lái)研發(fā)一種預(yù)防骨質(zhì)疏松的保健品提供了新的思路。此外,也有學(xué)者將脫鹽咸鴨蛋清功能肽用于調(diào)味品的生產(chǎn)中。如周冰[26]就以真空超濾脫鹽后的咸鴨蛋清為原料,用酸水解4 h與酶水解2 h的方法對(duì)其進(jìn)行水解,經(jīng)測(cè)定此法蛋白水解度為52.66%,其中必需氨基酸的含量達(dá)到了36.95%,而且呈鮮甜味的氨基酸高達(dá)60.30%。將此酶解液添加于現(xiàn)有調(diào)味汁中可明顯改變其品質(zhì)。該研究為咸鴨蛋清源調(diào)味料的研發(fā)提供了新思路。部分學(xué)者還以脫鹽酶解后的咸鴨蛋清酶解液為原料,輔以其它配料制作保健品。如王建華等[27]利用酶解后咸鴨蛋清酶解液具有的功能特性,制備了一種保健食品。將脫鹽咸鴨蛋清酶解,酶解液噴霧干燥制粉后,以5%～15%的比例與3%～15%的獼猴桃凍干粉、5%～15%的香蕉凍干粉及其它食品添加劑混合,制成了一種新型的水果蛋清肽片。該水果蛋清肽片具有抗氧化、調(diào)節(jié)免疫、改善胃腸道健康的保健功效。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),蛋清蛋白是食源性抗凝血肽的主要來(lái)源之一[28],而且已有學(xué)者從蛋清蛋白中獲得了抗高血壓肽[29]。因此推理可知以脫鹽咸鴨蛋清酶解液為原料可以制備抗高血壓肽、抗凝血肽。實(shí)際上,李菁等[30]以新鮮雞蛋清粉為原料,采用堿性蛋白酶酶解,測(cè)得酶解液DPPH自由基清除能力為42.10%,隨后以25%的比例添加檸檬酸4%、蔗糖12%等輔料,制備了一種新型的蛋清肽飲料。由此提示,將脫鹽咸鴨蛋清酶解液添加其它輔料或與發(fā)酵技術(shù)聯(lián)用,可以制備新型的功能飲料。

2.2.3 不脫鹽酶解制備含鹽功能肽 目前,已有一些研究發(fā)現(xiàn),未脫鹽咸鴨蛋清的酶解液可用作水產(chǎn)品的保水劑。如Yang[31]、Kaewmanee等[32]的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),咸鴨蛋清經(jīng)蛋白酶或酸輕度水解后,可部分替代或全部替代磷酸鹽作為新型保水劑,改善蝦處理過(guò)程中磷的殘留而不影響其質(zhì)構(gòu)。原因可能是因?yàn)橄跳喌扒迕附夂蟮亩嚯姆肿恿啃?結(jié)構(gòu)疏松,可充分進(jìn)入肌肉纖維分子中,由于它本身的親水性,從而提高了蝦肉的保水性,該研究拓寬了咸鴨蛋清在水產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。此外,也有學(xué)者以咸鴨蛋清酶解液為原料,制備肉類食品添加劑。如黃群等[33]采用風(fēng)味蛋白酶將咸鴨蛋清酶解7.0 h,調(diào)節(jié)酶解液初始pH為9.5,隨后添加3.5%葡萄糖,控制溫度和時(shí)間為110 ℃、80 min,進(jìn)行美拉德反應(yīng)。此法制得產(chǎn)物色澤誘人、香氣濃郁,是一種理想的肉類風(fēng)味食品添加劑。這種新嘗試,進(jìn)一步提高了咸鴨蛋清的再利用率。咸鴨蛋清酶解液在營(yíng)養(yǎng)制劑的制作方面也有一定的應(yīng)用。如劉靜波等[34]則將咸鴨蛋清直接用蛋白酶酶解,以咸鴨蛋清蛋白多肽粉(2%～5%)、麥芽糖糊精(45%～50%)、魔芋粉(7%～12%)以及其它輔料,制作出了一種新型腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)制劑。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,這種營(yíng)養(yǎng)制劑可改善患者胃腸紊亂并增強(qiáng)免疫力。該研究發(fā)現(xiàn)拓寬了咸鴨蛋清在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。

2.3 脫鹽咸鴨蛋清用于食品配料

2.3.1 咸鴨蛋清脫鹽的方法 目前咸鴨蛋清脫鹽的方法包括膜過(guò)濾法、電滲析法、絮凝法三種(表2)。表2所列三種脫鹽方法,咸鴨蛋清脫鹽效率較高,但每種方法都存在一定的弊端,需不斷改進(jìn)。

表2 咸鴨蛋清脫鹽方法

2.3.2 脫鹽咸鴨蛋清應(yīng)用于食品配料 咸鴨蛋清經(jīng)脫鹽后,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。已有大量的研究表明,新鮮鴨蛋清在改善食品凝膠性能方面優(yōu)于雞蛋清[38]。目前國(guó)內(nèi)已有多個(gè)專利將脫鹽后的咸鴨蛋清部分取代雞蛋清,制成成品,改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)。如將脫鹽后的咸鴨蛋清凝膠進(jìn)行脫氣處理,添加7%～12%的蔗糖、0.4%～1.2%的增稠劑以及其它輔料,70～85 ℃進(jìn)行水浴(10～30 min),研制一種新型的蛋清布丁[39];或?qū)㈦姖B析脫鹽的咸鴨蛋清與雞蛋清以一定比例(w/w)混合,輔以其他食品添加劑,80～100 ℃烘烤30～60 min,隨后鹵料鹵制2～3 h,制得蛋干[40]。研究表明,此法制備的蛋干具有良好的口感?？梢?jiàn),經(jīng)脫鹽后的咸鴨蛋清可部分取代或全部取代雞蛋清,作為食品原料,提高其附加值。此外,Chaiyasit 等[41]的研究發(fā)現(xiàn),巴氏殺菌后的新鮮鴨蛋清較雞蛋清具有更高的泡沫穩(wěn)定性。因而可對(duì)脫鹽后的咸鴨蛋清進(jìn)行改性,增強(qiáng)其起泡性質(zhì),使其更多地應(yīng)用于蛋糕、面包、冰淇凌等領(lǐng)域中。同時(shí),研究發(fā)現(xiàn)新鮮鴨蛋清進(jìn)行噴霧干燥前,用葡萄糖氧化酶或過(guò)氧化氫酶進(jìn)行脫糖,所產(chǎn)生的鴨蛋清粉凝膠結(jié)構(gòu)致密,凝膠硬度、黏度、咀嚼性均提高[42]。以此為借鑒,對(duì)脫鹽的咸鴨蛋清進(jìn)行干燥工藝優(yōu)化,提高其功能特性,可以拓寬應(yīng)用范圍。

2.4 咸鴨蛋清用于食品配料

2.4.1 用于改善產(chǎn)品凝膠特性 咸鴨蛋清因具有良好的營(yíng)養(yǎng)與加工功能特性可直接添加于產(chǎn)品中,用于改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)。如肖功年等[43]將咸鴨蛋清與雞蛋清以4∶1的質(zhì)量比混合并稀釋一定比例,添加0.15%的卡拉膠,經(jīng)85 ℃加熱,可制得具有良好質(zhì)構(gòu)的日本豆腐;Quan等[44]的研究表明沙丁魚(yú)魚(yú)糜凝膠中添加適量的咸鴨蛋清粉,可改善魚(yú)糜凝膠的強(qiáng)度和感官特性,因?yàn)橄跳喌扒宸劬哂泻芨叩牡鞍酌敢种苹钚?可降低沙丁魚(yú)中肌原纖維等蛋白質(zhì)的水解,進(jìn)而改善凝膠性能;Tan等[45]將咸鴨蛋清作為鹽替代物(每15.21 g取代1 g鹽)添加于堿水面條的生產(chǎn)中,結(jié)果表明,該法制作的面條粘彈性和咀嚼性較不添加組有很大提高。上述研究表明,咸鴨蛋清在提高食品質(zhì)構(gòu)特性方面具有很好的優(yōu)勢(shì),可嘗試將其應(yīng)用到鹵制豆腐干生產(chǎn)中,研制一種方便、休閑的新型食品,或者將其添加于皮凍的生產(chǎn)過(guò)程中增加口感,或?qū)⑵涮砑佑诿追?、米線等的生產(chǎn)過(guò)程中增強(qiáng)其韌性。另外,譚蘆蘭等[46]的研究則表明,添加0.6%～1.0%的魔芋膠多糖,可改善咸鴨蛋清凝膠的強(qiáng)度與持水性。這是由于一方面魔芋膠結(jié)構(gòu)中含有的葡甘露聚糖可與咸鴨蛋清中的卵白蛋白發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),使咸鴨蛋清蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)致密,另一方面魔芋膠中含大量的親水基團(tuán),可結(jié)合水分,增強(qiáng)凝膠持水性。這些研究拓寬了咸鴨蛋清的應(yīng)用范圍,為咸鴨蛋清在食品領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

2.4.2 應(yīng)用于制作高起泡性要求的食品 Venkatachalam[47]的研究表明,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期腌制后的咸鴨蛋清具有很好的起泡性質(zhì),可能因?yàn)殡S著腌制時(shí)間的延長(zhǎng),蛋清中鹽含量的增加,蛋清蛋白的zeta電位、疏水性發(fā)生改變,進(jìn)而影響起泡性。因而長(zhǎng)期腌制后的咸鴨蛋清可作為一種添加蛋白,生產(chǎn)高起泡性要求的食品,如蛋白酥。另外,為進(jìn)一步拓寬咸鴨蛋清在食品加工中的應(yīng)用,不少學(xué)者對(duì)咸鴨蛋清起泡性質(zhì)進(jìn)行了研究。如,咸鴨蛋清中添加適當(dāng)濃度的NaOH、KOH和Na2CO3,可以降低含鹽蛋清的黏度,增強(qiáng)蛋清的起泡特性[48],原因可能是堿液的添加改變了蛋清體系的pH,影響蛋白質(zhì)溶解度。皮鈺珍等[49]的研究表明,咸鴨蛋清粉經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖贤廨椪?可提高其起泡性,因?yàn)樽贤廨椪仗幚?可引起蛋白質(zhì)中氨基酸的氧化、共價(jià)鍵斷裂,蛋清粉經(jīng)適度變性后,起泡性得到提高。

2.4.3 增強(qiáng)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 據(jù)報(bào)道,一些學(xué)者直接將咸鴨蛋清混合其它配料并制備高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食品。如王中鳳等[50]將咸鴨蛋清、鮮雞蛋清、花生粕、芝麻粕、鮮奶等配料以一定比例混合,研制了低脂高蛋白的沙拉醬。Wang 等[51]則以咸鴨蛋清和淀粉為原料,結(jié)合脈沖噴動(dòng)微波真空干燥技術(shù)制備了一種新型膨化食品。結(jié)果表明咸鴨蛋清與淀粉比例為3∶10,微波功率為2.01 kW下,所制備的產(chǎn)品膨脹率高,產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。

3 結(jié)論

綜合分析表明,如何發(fā)掘咸鴨蛋清的功能并拓寬應(yīng)用范圍仍具有研究?jī)r(jià)值。首先,脫鹽是解決咸鴨蛋清利用率低的關(guān)鍵?？傮w而言,絮凝法是較為理想的脫鹽方法。但此法回收的蛋白質(zhì)可能因變性導(dǎo)致功能性質(zhì)的降低。今后可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)更高效、低耗能的脫鹽方法,同時(shí)更多地保留鴨蛋清蛋白的功能性質(zhì)。也可對(duì)咸鴨蛋的腌制機(jī)理進(jìn)行研究,從根本上解決咸鴨蛋清過(guò)咸的問(wèn)題。此外,經(jīng)脫鹽后的咸鴨蛋清可部分替代雞蛋清用于食品配料中,更多地添加于現(xiàn)有食品中,增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)或質(zhì)構(gòu)特性。其次,對(duì)脫鹽后咸鴨蛋清進(jìn)行多種生物活性成分的研究,期待發(fā)現(xiàn)更多的功能成分,如蛋白酶抑制劑。而關(guān)于脫鹽咸鴨蛋清酶解液或未脫鹽咸鴨蛋清酶解液,可研究其它生物活性,如抗疲勞,將其應(yīng)用于食品、醫(yī)藥或化工各個(gè)方面。最后企業(yè)還需要充分發(fā)揮創(chuàng)新主體作用,在產(chǎn)學(xué)研的聯(lián)合作用下,推動(dòng)咸鴨蛋清綜合利用向前發(fā)展。