牦牛皮在食品領域的利用現狀及應用前景分析

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 輕工科學與工程學院，四川 成都，610065) 3(四川米老頭食品工業集團股份有限公司，四川 廣漢，618311)

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

1 營養成分及特性分析

牦牛皮中含有豐富的膠原蛋白、脂肪和礦物質，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行了檢測，現已明確牦牛皮中的各組分的含量，檢測結果如表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，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 新鮮牦牛皮營養成分表

牦牛皮中豐富的礦物質元素包括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含量進行了分析測定，結果表明，牦牛不同部位皮膚的礦物質濃度變化明顯，具體濃度值如表2所示。牦牛皮中常量元素Ca、Na、Mg、K等是人體生長發育所必需的營養元素，具有促進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，具有促進人體生長發育和細胞合成等功能特性[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 牦牛皮礦物質含量

2 牦牛皮食品領域利用分析

2.1 牦牛皮食品現狀分析

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，經酸、堿等作用破壞膠原纖維分子間和分子內的離子交聯和氫鍵交聯，使膠原分子充分釋放，再通過加熱使維持膠原三螺旋結構的氫鍵也斷裂，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，張彩旗等[19]將牦牛皮膠與阿膠中的主要氨基酸和礦物質含量進行了對比分析(表3～表4)，結果發現兩者的氨基酸和礦物質含量相近，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、補血止血以及抗疲勞功能，其功能性的研究現狀如表5所示。此外，XU等[26]通過對牦牛皮明膠進行理化性質和功能特性分析發現，牦牛皮明膠還具有良好耐熱性，可以在生物材料、耐熱穩定劑等方面進行應用。丁晨旭等[27]通過小鼠試驗的方法對牦牛皮膠進行毒理學安全性評估，結果發現牦牛皮膠試驗劑量為3.28～15 g/kg BW時可作為毒理學安全的保健食品。

表5 牦牛皮膠功能性研究現狀

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，經酸、堿、酶或鹽水法提取的一種功能性蛋白質，其經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，經熱水法提取出的水溶性膠原蛋白(hot water soluble collagen, HWSC)是三螺旋結構被破壞的明膠，3種膠原蛋白的熱穩定性好，明顯高于其他動物膠原蛋白[28]。

目前，關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，對其結構和性能進行分析發現，PSC的熱變溫度和熱收縮溫度均高于ASC，PSC的熱穩定性較好，同時還對ASC和PSC的超微結構和體外自組裝進行了分析，結果表明,兩者表面結構松散，呈不規則的纖維網狀形態，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、轉速500 r/min。

2.2 牦牛皮應用前景分析

2.2.1 休閑食品領域

休閑食品是指閑暇時期所食用的快速消費食品，隨著人們生活方式、食品技術和工業的快速發展，休閑食品已經成為日常生活中不可獲缺的一部分[30]。

2.2.1.1 油炸產品

目前，市場上常見的炸皮產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、調味等[31-32]。牦牛皮作為一種膠原蛋白含量高且性質與豬皮和雞皮相似的食品原料，將其加工為油炸牦牛皮產品具有較高的可實現性。油炸牦牛皮產品可采用“先水煮后膨化”的步驟，利用油炸膨化技術進行加工制備，形成具有獨特咀嚼感和特殊風味的產品形態。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構[33]，獲得酥脆的產品形態，此類產品風味好、口感佳、易于被消費者接受和喜愛。

2.2.1.2 皮凍產品

當前最常見的皮凍類產品是用豬皮制成的水晶皮凍產品，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原料。牦牛皮皮凍產品可以在保留傳統加工技術的同時開發不同的產品口味或增加產品營養成分，包括黃酮等功能成分或黨參、當歸等藥食同源成分，進而提升產品的營養價值和功能特性[35]。此產品既富含膠原蛋白，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 其他產品

牦牛皮作為一種營養價值豐富的食品原料，除加工為油炸牦牛皮和皮凍外，還可以從原料調味方面入手，將其加工為不同風味的特色食品，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 營養保健食品領域

營養保健食品一般是指含有生理活性成分，具有促進健康或防治疾病的功能性食品[39]。有學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行食用，此類產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境而將不同特性膠原蛋白進行分離[40]。膠原蛋白是牦牛皮的主要組成成分，因此牦牛皮是生產膠原蛋白營養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用于保健食品領域，且效果顯著。水解膠原蛋白是膠原蛋白水解的產物，此產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域中可應用的產品種類繁多，形態多樣，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，將牦牛皮應用于保健食品領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 食品添加劑領域

明膠又稱牛皮膠、動物膠等，依據用途和質量可分為照相、藥用、食用以及工業明膠。其中食用明膠通常是以動物體內膠原蛋白為原料，經熱變性部分水解和一系列精細加工制得的可溶性蛋白質，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成分，能夠達到補充人體所必須物質的基本要求。因此，將牦牛皮開發為食品明膠具有重要價值和深遠意義[26]。此外，牦牛皮內的膠原蛋白也可以通過酸水解或酶促水解反應制備形成水解膠原蛋白，可將其用作營養強化劑，BILEK等[47]已對添加水解膠原蛋白的果汁飲料進行研究，結果表明，添加2.5%水解膠原蛋白的果汁飲料配方具有明顯的優越性。

2.5 可食性包裝膜領域

可食性包裝膜是食品包裝的一種，是指以蛋白質、植物纖維或多糖等人體可消化吸收的天然可食性物質為主，通過不同分子間相互作用而形成具有多孔網絡結構的包裝薄膜，此類包裝薄膜可直接食用且不破壞食品風味，還具有易降解、質輕、無污染以及附加值高等優點[48]。

利用牦牛皮內豐富的膠原蛋白，將牦牛皮制備成膠原蛋白漿料，而后添加可食性的成型劑、交聯劑或增塑劑，通過分子間的相互作用形成多孔網絡狀結構，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，同時具有機械性能強、降解無污染、滲透性好以及抗微生物和抗氧化等優點[49]，將牦牛皮應用于可食性包裝膜領域，不僅可以解決產品包裝問題還能起到保護環境，推動食品產業進步的關鍵作用。

3 展望

牦牛皮作為食品市場的一大潛在資源，大部分用于生產皮革，一直未受到食品行業的關注和重視，造成了資源浪費，因此如何提高產品附加值，深度探究牦牛皮在食品領域的應用前景十分重要。目前將牦牛皮應用于食品領域存在如下問題：(1)牦牛皮膠具有抗氧化活性、補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理尚不明確；(2)關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，其相關應用研究較少；(3)牦牛皮在食品領域的產品種類稀缺，新產品研發僅依靠理論知識無法實現。

為解決牦牛皮在食品領域應用存在的問題，首先，可以對牦牛皮膠的功能成分進行深入研究，明確具體功效因子及其作用機理，以便于牦牛皮膠在食品領域尤其是功能性食品領域進行應用。其次，應當加深牦牛皮膠原蛋白的應用研究，盡快探索牦牛皮膠原蛋白在食品領域的其他應用形式，大力開拓牦牛皮膠原蛋白的應用市場。最后，依據牦牛皮功能性強的特點，可以在牦牛皮相關理論基礎上，加大產品開發力度，更多的投入實驗研究精力，為牦牛皮在食品領域的發展提供參考借鑒。本文歸納了牦牛皮在食品領域的研究應用現狀，并對牦牛皮的應用前景進行了分析，旨在為牦牛皮在食品領域的發展提供依據，為相關食品企業生產提供技術支撐。