低胆固醇蛋品加工方法的研究进展

杨金初，李斌，许沙沙，汪师帅，黄婷，吴晓芳，马美湖

（华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070）

低胆固醇蛋品加工方法的研究进展

杨金初，李斌*，许沙沙，汪师帅，黄婷，吴晓芳，马美湖

（华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070）

食用禽蛋是否会导致因高胆固醇摄入而引发的心血管疾病，仍然是悬而未决的科学问题。但人们对其安全性的担忧，却在产业上限制了禽蛋的消费。因此，开发低胆固醇蛋品，以确保人们的饮食健康，成为产业的必然命题。综述食品中胆固醇脱除或降低的物理方法、化学方法和生物方法。重点论述有较大开发前景的超临界流体萃取法、β－环糊精包埋法和微生物法。

胆固醇；蛋品；超临界萃取；β-环糊精；胆固醇氧化酶

禽蛋被营养学家们誉为人体营养的“宝库”，这几乎已是众所周知的事实，在人们日常的食品中，由于禽蛋所含的营养物质丰富且均衡，因而备受人们的欢迎，但唯一不足的是：禽蛋蛋黄中胆固醇的浓度高，现代医学和营养学研究发现，高胆固醇食物的大量摄取易导致血液胆固醇含量升高，从而引起动脉粥样硬化、心肌梗塞和冠心病等疾病的发生，这使得20世纪50年代以来欧美的鸡蛋市场始终不景气。近年来，科研工作者为生产低胆固醇蛋制品作了大量实验研究，并取得了一定的成果。现把国内外的一些先进方法及其机理作一概论，供同行参考。

1 胆固醇脱除的物理方法

1.1 吸附法

吸附法就是利用吸附剂对食品体系中胆固醇的物理吸附作用而脱除胆固醇的过程。吸附法脱除胆固醇常用的吸附剂有活性炭、活性白土、硅胶、氧化铝等特定的化学吸附剂。以色列耶路撒冷希伯诺大学卡萨林应用化学研究院，研究出了一种除去禽蛋中胆固醇（CHOL）的方法，效果较好，可除去60%～80%以上的CHOL。该法是将蛋液倒进装有特殊吸附物质的空心柱内，当蛋液通过这根空心柱内，CHOL经表面有活力的大分子吸附从蛋液中除去[1]。美国Oakenfull等[2]已经研制出一种固体吸附柱，可减少残留物，且在实验中发现，这种方法去除CHOL的能力与游离β-环糊精相当。

1.2 超临界萃取

超临界CO2具有性质稳定、无毒、无污染、费用低，具有较高的分子专一性并且能保留食品风味等许多优点，因而常用于蛋品加工。

1990年，Froning等[3]系统研究了蛋黄粉中胆固醇的超临界CO2萃取对蛋黄粉功能特性的影响，实验表明随着萃取温度和压力的上升，胆固醇含量明显降低。在30.6 MPa、45℃条件下，约2/3的胆固醇被脱除。1997年卢明春等[4]在40℃、CO2流量3 kg/h下按不同的萃取压力和萃取时间萃取蛋黄粉中的胆固醇，结果表明萃取压力为30 MPa时胆固醇的脱出效果最佳，胆固醇的脱出率随时间的延长而显著增加。张佳程等[5-6，9]对超临界萃取法脱除蛋黄胆固醇的机理及其应用做了大量的工作。2000年，他们研究了超临界CO2脱除蛋黄胆固醇的机理，结果表明蛋黄粉中的胆固醇与磷脂在超临界CO2中的溶解性规律呈相反趋势，对萃取处理的蛋黄粉电镜扫描表明超临界CO2具有较强的渗透性和溶解能力，可将蛋黄粉颗粒内部的脂类选择性地溶解，这样导致蛋黄粉颗粒的破裂，其破裂程度与超临界CO2的密度和溶解能力有关。同年他们又通过实验研究得出结论：由于β-环糊精在脱除蛋黄中CHOL的同时，也脱除了较多的磷脂成分，降低了蛋黄的乳化能力，用它制作的蛋黄酱表观黏度较低，感官品质较差。而超临界萃取法能选择性脱除蛋黄粉中CHOL，保留了较多的磷脂和蛋白质成分。因此，用它制作的蛋黄酱具有良好的物理状态和感官品质。2004年，张佳程又着重研究了装填系数和萃取时间对超临界CO2萃取蛋黄粉中胆固醇的影响。结果表明,在萃取温度为40℃，萃取压力为30 MPa时随着装填系数的减少和萃取时间的增加,蛋黄粉的产率降低,脂肪脱除率和胆固醇脱除率增加。胡卫军等[7]采用超临界CO2萃取对去除蛋黄粉中胆固醇和甘油三酯进行了研究，通过正交试验发现萃取压力为31.5 MPa、萃取温度40℃、被萃取蛋黄粉重300 g、萃取时间3 h，所得蛋黄粉中胆固醇的残留质量分数仅为0.019%。Miranda等[8]研究超临界CO2萃取的蛋黄粉的流变学特性，发现胆固醇等脂质从蛋黄粉中脱除后，蛋黄的黏度和流变特性有所增加。

超临界CO2萃取法安全卫生，不会有任何有害物残留，且对胆固醇选择性脱除效果较好，磷脂损失率相对较低，但一次性设备投资大。

2 胆固醇脱除的化学方法

2.1 溶剂抽提法

溶剂萃取方法研究时间最早，采用的是相似相溶的原理。由于胆固醇是一种脂溶性物质，因此在脱除食品中胆固醇的研究中，有机溶剂萃取是首选的一种技术。

1981年Larsen等[10]首先用正己烷-异丙醇混合溶剂萃取蛋黄油，所得毛油经过脱胶、精炼和脱色以后，胆固醇减少了40%。随后许多研究者探索利用其他有机溶剂抽提各种蛋制品中的胆固醇。Paraskevopoulou[11]采用石油醚和石油醚-甲醇从脱水蛋黄中萃取胆固醇，发现用石油醚可以将蛋黄粉中胆固醇由18.7 mg/g降低到5.7 mg/g；而用石油醚-甲醇萃取蛋黄胆固醇时，其胆固醇几乎全部去掉。2003年，陕西师范大学张京芳[12]对低胆固醇鹌鹑蛋黄粉的制备工艺进行了研究，结果表明最佳工艺参数为：有机溶剂脱除胆固醇的时间为3.0 h，温度50℃，石油醚：鹌鹑蛋黄粉为10 mL∶1 g，此时胆固醇脱除率达89.5%，磷脂损失率为11.8%，产率为73.0%，磷脂含量为29.0%，胆固醇含量为3.1 mg/g。从脱除效果来看，食品原料和有机溶剂的种类是主要影响因素，同一有机溶剂对不同食品原料的处理效果不同，同一食品原料对不同有机溶剂的反应效果也不同，但总体来讲，混合溶剂的萃取效果优于单一溶剂，液体食品的处理效果优于固体食品。

2.2 β-环状糊精包合法

β-环糊精的特殊的结构使它可以作为主体与胆固醇形成稳定的胆固醇-β-环糊精包合物。这种包合物既不溶于水也不溶于油脂，可以通过离心的方法从液体食品中去除。Vollbrecht等[13]研究证明利用β-环状糊精包埋法从蛋黄体系中脱除胆固醇时具有很强的选择脱除能力。曹劲松等[14-15]采用β－CD包合法处理蛋黄，结果显示此法能脱除蛋黄中92.4%的胆固醇，且产品得率可高达85%，脱除胆固醇后的产品其理化性质基本不变。Smith等[16]用β-环糊精包埋法降低蛋黄胆固醇近90%。张佳程等[17]经过实验提出β-环糊精脱除蛋黄液中胆固醇的最佳工艺流程。该流程不仅操作简单，防止蛋黄的胶凝化，而且在产品中保持较多的磷脂成分。于景华等[18]利用β-CD法处理蛋黄液，胆固醇脱除率为92%。2000年，无锡轻工大学的王勤等[19]进行了实验室规模β-环糊精脱除鸡蛋中胆固醇工艺的研究。在优化的工艺参数条件下，此法能以较低的环状糊精添加量（15%），获得较高的蛋黄中胆固醇的去除率（85%），同时保证低胆固醇蛋制品具有原蛋黄的营养价值和功能性质，并在扩大实验中得到了胆固醇去除率达85%、原料回收率达90%的低胆固醇蛋黄粉。

虽然β-环糊精处理食品的过程中它还会包埋如磷脂等其它营养物质，且离心设备要求高，离心处理后β-环糊精在食品中会有残留，但是由于β-环糊精的生产成本不断降低，而且能够回收利用，其安全性也大大高于一般有机溶剂，因此采用β-环糊精包合法制备低胆固醇食品将具有更好的经济效益和工业化前景。

3 胆固醇脱除的生物方法

胆固醇脱除的生物方法一般包括2种：一是微生物的直接培养；二是利用微生物胆固醇氧化酶的转化作用。

3.1 微生物法

能够降解胆固醇的微生物种类很多，主要报道的有：诺卡氏菌（Nocardia erythrophis）、假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）、链霉菌（Streptomyces sp.）、红球菌属（Rhodococcusequi）、节杆菌属（Arthrobactersimplex）、短杆菌（Brevibacterium sp.）、芽孢杆菌 （Baccillus sp.）、棒状杆菌属（Corynebacterium sp.）等，这些微生物许多都含有能氧化降解胆固醇的胆固醇氧化酶（Cholesterol Oxidase COD）；其中以红球菌属和假单胞菌属的胆固醇降解能力最强[20]。1988年Aihara[21]把从黄油中分离的Rhodococcus equi菌株接种在鸡蛋蛋黄中发现其降解胆固醇效果明显。Watanabe[22]从奶油、猪油、鸡油和培根等动物性食品中分离出几株红球菌，其中R.equi NO.23培养于加有蛋黄的培养基中，3 d后蛋黄中的胆固醇降低了70%。江南大学吕陈峰等[23]用Brrevibacterium sp菌株转化蛋黄中胆固醇,发现蛋黄中的一般成分在处理前后变化不大,但脂类降低了3.54%。王成涛等[24]通过实验研究得出，乳酸融合子C-T24-8，S-T13-37对CHOL的降解率约为54.0%～78.0%。2005年，他们[25]又将筛选出的红球菌R14-2和短杆菌R22-4对胆固醇底物溶液进行实验，结果其降解率分别为97.5%和94.7%；并在低温（0℃～10℃）时仍表现出一定的酶活性；将这2种菌株的粗酶液应用于乳、蛋及香肠制作中，降胆固醇效果明显且未见有不良风味。蒋丹丹等[26]研究发现，以马红球菌为代表的微生物，可以利用胆固醇作唯一的碳源生长，使用该微生物对鸡蛋黄中胆固醇进行降解实验，等到发酵24 h后，胆固醇降解率为48.63%。吉林农业大学丛云峰[27]从供试的10种乳酸菌中筛选出了具有较强的降解胆固醇能力的4株乳酸菌：双歧杆菌（Bb）、保加利亚乳杆菌（Lb）、嗜酸乳杆菌（La）和嗜热链球菌（St），并通过正交试验确定4株降胆固醇乳酸菌的理想组合为Lb＆St。经过试验得出最佳作用参数为：菌种混合比例为1.5∶1，接种量为5%，发酵时间为24 h，发酵温度为42℃，乳酸菌为1.6×108cfu/mL，胆固醇降解率为16.77%。北京农学院刘慧等[28]利用产胆盐水解酶（BSH）的乳酸菌、酵母菌，通过2次发酵制备了一种降胆固醇蛋乳发酵饮料，其配方为:全蛋液15%，牛奶35%，料水比1∶1（g/mL），蔗糖7%，CMC-Na 0.3%，卡拉胶0.2%；原料胆固醇降低率最高达89.3%。

虽然微生物直接转化降解食品中胆固醇的成本较低，近年来受到研究者的青睐，但是由于微生物种类和来源不同，处理食品所提供的营养和环境条件不同，微生物在不同食品中的代谢活动和代谢产物不同，这种不确定性和各种代谢产物对人体影响研究的缺乏，使微生物发酵脱除食品中的胆固醇一直处于实验室研究阶段，而且微生物对胆固醇的降解率也有待提高。

3.2 酶法

微生物直接转化胆固醇时，由于菌体酶浓度、纯度以及酶体系复杂性的限制，使转化胆固醇的时间延长、转化产物复杂化。因此，需将微生物胆固醇氧化酶分离后再应用。近年来，随着一些高胆固醇氧化酶菌株的发现以及胆固醇氧化酶的获得，对胆固醇氧化酶在低胆固醇蛋制品制备中的应用也随即展开。Ailhara等[29]由红球菌R.equi No.23制备了3种胞外酶溶液，并利用这3种酶液进行了降蛋黄中胆固醇的实验，研究证明在利用酶液转化蛋黄胆固醇时，胆固醇氧化酶和磷脂酶C共存可以促进胆固醇的降解作用。随后，Johnson等[30]利用红球菌的超声处理提取液降解蛋黄中的胆固醇，其降解率达到40%。澳大利亚的Christodoulou等[31]利用从诺卡氏菌（Ne）、链霉菌（Ss）、短杆菌（Bs）和假单菌（Pf）中分离纯化的胆固醇氧化酶来降低蛋黄中的胆固醇，经测定发现，这4种酶降解蛋黄胆固醇的能力为:Pf>Ne>Ss>Bs，其中Pf酶在4℃条件下48 h后仍可使蛋黄胆固醇降低64.9%。中国农业大学的牛天贵等[32]研究指出，以CHOL为唯一碳源和能源，利用食肉动物肠道的19份样品经过筛选和培养，最终选出CHOL降解酶活性较高的菌株T12-1，菌株T12-1发酵上清液应用在蛋黄CHOL降解中作用显著。经动物实验，T12-1菌株在食品中应用安全、无毒。吕陈峰等[33-34]研究了用响应面分析法（RSM）优化酶法转化蛋黄胆固醇的工艺，在最优条件下（反应时间为14.15 h，蛋黄粉稀释率为3.54，COD为5.39 U/g），胆固醇转化率达85.61%。

与微生物直接作用法相比，酶法不仅转化效率高，而且转化产物相对单一，应用前景广阔。但是由于其中间氧化产物复杂且有些中间产物稳定存在，而目前有关这些稳定中间产物和氧化终产物对人体健康的影响研究不足，所以这种方法用于低胆固醇蛋品的开发还有很长的路要走。

4 结语

随着人们对饮食健康的日益关注，低胆固醇蛋品的研究无疑已经成为了一个新的研究热点。与其他方法相比，利用胆固醇氧化酶降低蛋品中的胆固醇有着明显的优点：胆固醇的脱除率高；不影响食品的风味；应用于工业对设备要求简单。从长远来看，笔者认为利用无毒微生物或胆固醇氧化酶转化或降解胆固醇以生产低胆固醇蛋品将成为一种趋势。但这种方法由于酶的来源以及酶反应体系等的研究还只是处于起步阶段，所以它的工业化道路还很漫长。就目前来说，β-环糊精包埋法和超临界流体萃取法将长期处于主导地位。

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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

杨金初（1987—），男（汉），硕士研究生，主要从事食品大分子化学与工艺学研究。

*通信作者：李斌（1972—），男（回），教授，主要从事食品大分子化学与工艺学研究。

2011-03-14