低膽固醇蛋品加工方法的研究進展

楊金初，李斌，許沙沙，汪師帥，黃婷，吳曉芳，馬美湖

（華中農業大學食品科技學院，湖北 武漢 430070）

低膽固醇蛋品加工方法的研究進展

楊金初，李斌*，許沙沙，汪師帥，黃婷，吳曉芳，馬美湖

（華中農業大學食品科技學院，湖北 武漢 430070）

食用禽蛋是否會導致因高膽固醇攝入而引發的心血管疾病，仍然是懸而未決的科學問題。但人們對其安全性的擔憂，卻在產業上限制了禽蛋的消費。因此，開發低膽固醇蛋品，以確保人們的飲食健康，成為產業的必然命題。綜述食品中膽固醇脫除或降低的物理方法、化學方法和生物方法。重點論述有較大開發前景的超臨界流體萃取法、β－環糊精包埋法和微生物法。

膽固醇；蛋品；超臨界萃取；β-環糊精；膽固醇氧化酶

禽蛋被營養學家們譽為人體營養的“寶庫”，這幾乎已是眾所周知的事實，在人們日常的食品中，由于禽蛋所含的營養物質豐富且均衡，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，現代醫學和營養學研究發現，高膽固醇食物的大量攝取易導致血液膽固醇含量升高，從而引起動脈粥樣硬化、心肌梗塞和冠心病等疾病的發生，這使得20世紀50年代以來歐美的雞蛋市場始終不景氣。近年來，科研工作者為生產低膽固醇蛋制品作了大量實驗研究，并取得了一定的成果。現把國內外的一些先進方法及其機理作一概論，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吸附劑。以色列耶路撒冷希伯諾大學卡薩林應用化學研究院，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。該法是將蛋液倒進裝有特殊吸附物質的空心柱內，當蛋液通過這根空心柱內，CHOL經表面有活力的大分子吸附從蛋液中除去[1]。美國Oakenfull等[2]已經研制出一種固體吸附柱，可減少殘留物，且在實驗中發現，這種方法去除CHOL的能力與游離β-環糊精相當。

1.2 超臨界萃取

超臨界CO2具有性質穩定、無毒、無污染、費用低，具有較高的分子專一性并且能保留食品風味等許多優點，因而常用于蛋品加工。

1990年，Froning等[3]系統研究了蛋黃粉中膽固醇的超臨界CO2萃取對蛋黃粉功能特性的影響，實驗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間萃取蛋黃粉中的膽固醇，結果表明萃取壓力為30 MPa時膽固醇的脫出效果最佳，膽固醇的脫出率隨時間的延長而顯著增加。張佳程等[5-6，9]對超臨界萃取法脫除蛋黃膽固醇的機理及其應用做了大量的工作。2000年，他們研究了超臨界CO2脫除蛋黃膽固醇的機理，結果表明蛋黃粉中的膽固醇與磷脂在超臨界CO2中的溶解性規律呈相反趨勢，對萃取處理的蛋黃粉電鏡掃描表明超臨界CO2具有較強的滲透性和溶解能力，可將蛋黃粉顆粒內部的脂類選擇性地溶解，這樣導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。同年他們又通過實驗研究得出結論：由于β-環糊精在脫除蛋黃中CHOL的同時，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成分。因此，用它制作的蛋黃醬具有良好的物理狀態和感官品質。2004年，張佳程又著重研究了裝填系數和萃取時間對超臨界CO2萃取蛋黃粉中膽固醇的影響。結果表明,在萃取溫度為40℃，萃取壓力為30 MPa時隨著裝填系數的減少和萃取時間的增加,蛋黃粉的產率降低,脂肪脫除率和膽固醇脫除率增加。胡衛軍等[7]采用超臨界CO2萃取對去除蛋黃粉中膽固醇和甘油三酯進行了研究，通過正交試驗發現萃取壓力為31.5 MPa、萃取溫度40℃、被萃取蛋黃粉重300 g、萃取時間3 h，所得蛋黃粉中膽固醇的殘留質量分數僅為0.019%。Miranda等[8]研究超臨界CO2萃取的蛋黃粉的流變學特性，發現膽固醇等脂質從蛋黃粉中脫除后，蛋黃的黏度和流變特性有所增加。

超臨界CO2萃取法安全衛生，不會有任何有害物殘留，且對膽固醇選擇性脫除效果較好，磷脂損失率相對較低，但一次性設備投資大。

2 膽固醇脫除的化學方法

2.1 溶劑抽提法

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

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，發現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，其膽固醇幾乎全部去掉。2003年，陜西師范大學張京芳[12]對低膽固醇鵪鶉蛋黃粉的制備工藝進行了研究，結果表明最佳工藝參數為：有機溶劑脫除膽固醇的時間為3.0 h，溫度50℃，石油醚：鵪鶉蛋黃粉為10 mL∶1 g，此時膽固醇脫除率達89.5%，磷脂損失率為11.8%，產率為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，食品原料和有機溶劑的種類是主要影響因素，同一有機溶劑對不同食品原料的處理效果不同，同一食品原料對不同有機溶劑的反應效果也不同，但總體來講，混合溶劑的萃取效果優于單一溶劑，液體食品的處理效果優于固體食品。

2.2 β-環狀糊精包合法

β-環糊精的特殊的結構使它可以作為主體與膽固醇形成穩定的膽固醇-β-環糊精包合物。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-環狀糊精包埋法從蛋黃體系中脫除膽固醇時具有很強的選擇脫除能力。曹勁松等[14-15]采用β－CD包合法處理蛋黃，結果顯示此法能脫除蛋黃中92.4%的膽固醇，且產品得率可高達85%，脫除膽固醇后的產品其理化性質基本不變。Smith等[16]用β-環糊精包埋法降低蛋黃膽固醇近90%。張佳程等[17]經過實驗提出β-環糊精脫除蛋黃液中膽固醇的最佳工藝流程。該流程不僅操作簡單，防止蛋黃的膠凝化，而且在產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，無錫輕工大學的王勤等[19]進行了實驗室規模β-環糊精脫除雞蛋中膽固醇工藝的研究。在優化的工藝參數條件下，此法能以較低的環狀糊精添加量（15%），獲得較高的蛋黃中膽固醇的去除率（85%），同時保證低膽固醇蛋制品具有原蛋黃的營養價值和功能性質，并在擴大實驗中得到了膽固醇去除率達85%、原料回收率達90%的低膽固醇蛋黃粉。

雖然β-環糊精處理食品的過程中它還會包埋如磷脂等其它營養物質，且離心設備要求高，離心處理后β-環糊精在食品中會有殘留，但是由于β-環糊精的生產成本不斷降低，而且能夠回收利用，其安全性也大大高于一般有機溶劑，因此采用β-環糊精包合法制備低膽固醇食品將具有更好的經濟效益和工業化前景。

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；二是利用微生物膽固醇氧化酶的轉化作用。

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[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現其降解膽固醇效果明顯。Watanabe[22]從奶油、豬油、雞油和培根等動物性食品中分離出幾株紅球菌，其中R.equi NO.23培養于加有蛋黃的培養基中，3 d后蛋黃中的膽固醇降低了70%。江南大學呂陳峰等[23]用Brrevibacterium sp菌株轉化蛋黃中膽固醇,發現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]通過實驗研究得出，乳酸融合子C-T24-8，S-T13-37對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對膽固醇底物溶液進行實驗，結果其降解率分別為97.5%和94.7%；并在低溫（0℃～10℃）時仍表現出一定的酶活性；將這2種菌株的粗酶液應用于乳、蛋及香腸制作中，降膽固醇效果明顯且未見有不良風味。蔣丹丹等[26]研究發現，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，使用該微生物對雞蛋黃中膽固醇進行降解實驗，等到發酵24 h后，膽固醇降解率為48.63%。吉林農業大學叢云峰[27]從供試的10種乳酸菌中篩選出了具有較強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），并通過正交試驗確定4株降膽固醇乳酸菌的理想組合為Lb＆St。經過試驗得出最佳作用參數為：菌種混合比例為1.5∶1，接種量為5%，發酵時間為24 h，發酵溫度為42℃，乳酸菌為1.6×108cfu/mL，膽固醇降解率為16.77%。北京農學院劉慧等[28]利用產膽鹽水解酶（BSH）的乳酸菌、酵母菌，通過2次發酵制備了一種降膽固醇蛋乳發酵飲料，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89.3%。

雖然微生物直接轉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養和環境條件不同，微生物在不同食品中的代謝活動和代謝產物不同，這種不確定性和各種代謝產物對人體影響研究的缺乏，使微生物發酵脫除食品中的膽固醇一直處于實驗室研究階段，而且微生物對膽固醇的降解率也有待提高。

3.2 酶法

微生物直接轉化膽固醇時，由于菌體酶濃度、純度以及酶體系復雜性的限制，使轉化膽固醇的時間延長、轉化產物復雜化。因此，需將微生物膽固醇氧化酶分離后再應用。近年來，隨著一些高膽固醇氧化酶菌株的發現以及膽固醇氧化酶的獲得，對膽固醇氧化酶在低膽固醇蛋制品制備中的應用也隨即展開。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種酶液進行了降蛋黃中膽固醇的實驗，研究證明在利用酶液轉化蛋黃膽固醇時，膽固醇氧化酶和磷脂酶C共存可以促進膽固醇的降解作用。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，經測定發現，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%。中國農業大學的牛天貴等[32]研究指出，以CHOL為唯一碳源和能源，利用食肉動物腸道的19份樣品經過篩選和培養，最終選出CHOL降解酶活性較高的菌株T12-1，菌株T12-1發酵上清液應用在蛋黃CHOL降解中作用顯著。經動物實驗，T12-1菌株在食品中應用安全、無毒。呂陳峰等[33-34]研究了用響應面分析法（RSM）優化酶法轉化蛋黃膽固醇的工藝，在最優條件下（反應時間為14.15 h，蛋黃粉稀釋率為3.54，COD為5.39 U/g），膽固醇轉化率達85.61%。

與微生物直接作用法相比，酶法不僅轉化效率高，而且轉化產物相對單一，應用前景廣闊。但是由于其中間氧化產物復雜且有些中間產物穩定存在，而目前有關這些穩定中間產物和氧化終產物對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還有很長的路要走。

4 結語

隨著人們對飲食健康的日益關注，低膽固醇蛋品的研究無疑已經成為了一個新的研究熱點。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點：膽固醇的脫除率高；不影響食品的風味；應用于工業對設備要求簡單。從長遠來看，筆者認為利用無毒微生物或膽固醇氧化酶轉化或降解膽固醇以生產低膽固醇蛋品將成為一種趨勢。但這種方法由于酶的來源以及酶反應體系等的研究還只是處于起步階段，所以它的工業化道路還很漫長。就目前來說，β-環糊精包埋法和超臨界流體萃取法將長期處于主導地位。

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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－hu
（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與工藝學研究。

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

2011-03-14