鸡蛋改善人类健康的研究和技术新进展（综述）

张江

摘 要：鸡蛋被认为是天然的完美食物。蛋清是优质蛋白质的理想天然来源，它富含人体所必需的氨基酸。蛋黄是抗氧化剂、芳香氨基酸、类胡萝卜素、维生素、磷脂和蛋白质的来源，它不仅具有营养价值，而且还具有促进动物健康的作用，并且可以预防心脏病。蛋壳能够提供可被人体充分吸收的矿物质，其中最重要的是钙。本文综述了鸡蛋研究的新动向，介绍了对人体健康最重要的蛋的组分成分。本研究还介绍了从鸡蛋中分离出最重要的促健康成分的方法。鸡蛋不仅是一种营养含量丰富的食物，而且是多种生物活性成分（包括营养素）的来源。因此，目前的研究趋势集中于将鸡蛋作为一种有健康促进功能的原料。当前开展的研究也关注于开发生产鸡蛋生物活性成分的新技术，这些新趋势在蛋科学和技术上开辟了一个新时代，禽蛋和蛋成分的未来依然光明。

关键词：蛋；人类健康；营养食品；生物活性成分；促健康功能

中图分类号：S831.5 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2018）08-0062-04

鸡蛋在地球上最早出现的时间尚不清楚，但是有一件事是明确的，鸡蛋不仅是人类饮食的重要组成部分，也是人类文化发展中恒久的元素。在文学艺术中经常以鸡蛋作建筑图案，在许多信仰和宗教中鸡蛋也一直是神话中最重要的符号。鸡蛋具有理想的氨基酸组成和高营养价值，并含有多样化的成分。近年来的研究表明，除了烹饪用途之外，包括鸡蛋在内的禽蛋由于含有大量的生物活性成分已經成为生物医药和营养保健品应用的最佳原料之一。研究表明，禽蛋及蛋壳富含抗菌抗癌成分以及免疫刺激剂。鸡蛋中的生物活性物质主要分布在蛋黄、蛋清和蛋壳中。蛋黄含有高价值的磷脂、免疫球蛋白和卵黄蛋白，蛋清是溶菌酶和胱抑素的主要来源，而蛋壳主要提供钙和其他矿物质（图1）。

除此之外，最近的研究表明鸡蛋中的天然成分可以得到进一步的改进。我们可以通过强化多不饱和脂肪酸、维生素、微量元素和生物催化剂的方式改善鸡蛋功能，并有可能调节蛋黄中的胆固醇含量。通过这种方式得到的鸡蛋也称为“营养强化蛋”，不仅具有营养功能，还能起到营养保健的功效。从这个意义上说，母鸡是一个天然的生物技术工厂，可生产人类饮食所需的基本必需成分。

1 蛋黄是生物活性成分的宝贵来源

蛋黄储备胚胎发育所需的多种营养成分，除了水之外，蛋黄还含有脂类、蛋白质、碳水化合物和矿物质。

从理化角度来看，蛋黄是假塑性非牛顿流体，是高度复杂的乳化蛋白-脂质复合体。蛋黄结构类似于血液，也含有一种称为浆液的物质，蛋黄颗粒悬浮在其中。浆液是多种肽的来源，如脯氨酸和禽类抗体——免疫球蛋白Y（Immunoglobulin Y，IgY），这些肽类物质可广泛用于预防和治疗神经退行性疾病，并可生产出用于控制消化道疾病的生物医学制剂。蛋黄颗粒部分富含卵黄素、卵磷脂和脑磷脂，通常用于医学和美容学。

1.1 IgY

IgY是从鸡血清转运到蛋黄浆液中的一组蛋白质。它表现出与人类和动物血液中免疫球蛋白G（Immunoglobulin G，IgG）相似的特性。IgY的主要作用是诱导胚胎抗性，直至胚胎自身能够生成功能齐全的抗体。在研究、诊断和治疗中，IgY是哺乳动物IgG抗体非常优秀的替代工具。IgY的优势在于其独特的性质以及可简单、有效和低损伤性地生产。因为IgY是从蛋黄中分离获得的，不会导致动物损伤。与IgG相比，禽源抗体结构差异和系统发育距离相当大，与哺乳动物抗原同源性低，且活性及抗原效价较高。此外，它们不会激活哺乳动物补体系统，不会与循环系统中的Fc受体结合，因而可提高流式细胞仪测定的灵敏度和特异性。IgY与葡萄球菌蛋白A或链球菌蛋白G等细菌蛋白无反应，而IgG则可与这些蛋白结合。Hen抗体在呼吸系统细菌性和病毒性疾病的治疗中非常有效，并且不会产生副作用。它们还可以替代或支持常规药物，治疗人和动物的呼吸及消化系统疾病。禽源免疫球蛋白也可用于Western Blot和酶联免疫吸附试验（Enzyme Linked Immune Sorbent Assay，ELISA）、免疫沉淀和免疫组化。

平均而言，蛋黄含有8 mg/mL～20 mg/mL的IgY，在抗原出现后5 d～6 d形成。我们有多种方法可以分离纯化IgY，最常用的是用聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）、氯仿、异丙醇、硫酸葡聚糖和海藻酸钠提取，也可使用色谱技术、凝胶分馏和乙醇沉淀法。在这些方法的基础上，研究人员开发了用于IgY分离的商品化试剂盒。尽管近年来科学界对禽源抗体的研究取得了相当的进展，但人们对这些技术的兴趣仍然有限。因为人们对IgY优于哺乳动物IgG的特性及获取这些免疫球蛋白的技术了解不够。此外，许多国家的法律不适用于禽源抗体，因此限制了其使用的可能性。另一方面，对禽源抗体认证的立法程序通常非常昂贵、费力，这进一步阻碍了研究人员开展此类研究。但有一些国家已经克服这些困难，并且已经广泛使用禽类抗体。例如，日本可销售对人类多种疾病具有抗性的IgY食品。

1.2 卵磷脂

卵磷脂是蛋黄颗粒中的成分，约占蛋黄所有磷脂的70%。卵磷脂主要作为细胞膜的成分存在于每个细胞中。它参与代谢过程，是大脑和神经组织非常重要的组成部分，可延缓机体的衰老过程，保护胃壁和肝脏，维持脂溶性维生素的利用，改善血液循环效率。富含卵磷脂的来源有蛋黄、大豆和油菜籽等一些油料作物的种子。由于蛋黄提取成本很高，大豆成了卵磷脂的主要来源。不过蛋黄卵磷脂含有非常均衡和独特的成分，并含有植物来源不存在的特殊酸，因此被视为抗阿尔茨海默病、改善精神分裂症和自闭症儿童记忆过程等新一代药物的一种必需成分。卵磷脂也是特殊药用乳剂的基本成分，可对各种移植过程中局部缺血和再灌注引起的过氧化反应提供保护。蛋黄卵磷脂含有磷脂（磷脂酰胆碱约66%～67%，磷脂酰乙醇胺约15%～24%，磷脂酰丝氨酸约1%，溶血磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰乙醇胺和鞘磷脂各约3%～6%）、脂肪酸（棕榈酰油酸约38%，棕榈酰亚麻酸约22%，硬脂酰亚麻酸约11%，硬脂酰油酸约9%）、酰基甘油和其他脂质成分。

蛋黄卵磷脂是具有抗氧化特性的理想乳化剂、保湿剂和可促进脂肪代谢的成分，广泛用于许多产业中，包括：食品业（生产婴儿配方食品、儿童食品和老年人食品）、制药业（用于生产刺激免疫系统和增强健康的药物，用于治疗皮肤病的医用水凝胶和医用凝胶，用于脂质体和新一代药物的生产）和化妆品行业（用于生产化妆品、保护剂和皮肤色素）。

从蛋黄中提取卵磷脂最常用的方法是将蛋黄干燥、去油，然后用乙醇從去油脂材料中提取卵磷脂；或者先用乙醇提取蛋黄，然后使用丙酮从乙醇提取物中除去油。

1.3 卵黄高磷蛋白

卵黄高磷蛋白由较大的卵黄蛋白原前体分子形成，是蛋黄颗粒部分的重要组分。该蛋白由分子量为160 kDa和190 kDa的两种组分构成，是蛋黄中磷的主要来源。它很容易与蛋黄中的卵黄磷蛋白和金属离子如Ca2+、Mg2+、Mn2+、Co2+、Fe2+和Fe3+形成复合物。它是Ca2+和Fe2+的载体，并可以与蛋黄中的所有铁相结合，因此具有抗氧化特性。卵黄高磷蛋白具有独特的氨基酸构成，含有大量的丝氨酸（约54%），但不含蛋氨酸、色氨酸和酪氨酸。该蛋白具有非常好的乳化性和乳化稳定性，因此实际应用日益广泛。人们通常在食品工业中将其用作植物性脂肪和黄油生产的抗氧化剂、食品防腐剂、延长保质期的添加剂、乳化剂和乳化稳定剂。制药工业中使用卵黄高磷蛋白生产脂质体，并且作为磷酸肽的来源用于生产抗骨质疏松症药物。

对蛋黄组分进行分馏可获得卵黄高磷蛋白。目前有两种基本的分馏方法，一种是通过常规的超速离心方法分离出卵黄高磷蛋白等蛋白质，然后进行脂质提取；另一种方法是使用有机溶剂提取脂质，然后从产生的蛋白质沉淀中分离出卵黄高磷蛋白。卵黄高磷蛋白的分离效率取决于从蛋黄颗粒中提取单个脂质和蛋白质的顺序以及复合物的分离效率（主要是与卵黄磷蛋白的分离效率）。根据分馏方法的不同，人们可以从一个蛋黄中获得100 mg～150 mg不同纯度的卵黄高磷蛋白。

2 蛋清是生物活性成分的宝贵来源

蛋清是禽蛋中含量最高的成分。其结构可以分为四层，即外稀蛋白层和内稀蛋白层、浓蛋白层和系带层。其基本化学组成包括水（约88%）、蛋白（约11%）和碳水化合物及矿物质（各约1%）。蛋清的独特价值与其蛋白有关，这些蛋白含有多种以糖蛋白复合物形式存在的多肽，形成了特殊的胶体系统。通过合适的分馏方法，例如化学分离、膜分离或色谱分离，人们可以从这些系统中分离出多个单独的组分（表1），其中溶菌酶最为重要，另一种蛋白质胱抑素现在也引起了人们的相当兴趣。

2.1 溶菌酶

禽蛋清中的溶菌酶是一种具有酶促作用的球状蛋白，可催化细菌细胞壁中特定多糖的水解。这种蛋白质在自然界中很常见，除禽蛋外，还几乎存在于人类和动物有机体的所有分泌物、血液和组织中，也可从某些细菌、噬菌体和植物中分离出。溶菌酶呈碱性（等电点9.5～11.0），根据构型不同其分子量从14.5 kDa（c型，蛋鸡溶菌酶）到约21 kDa（g型，鹅溶菌酶）。其结构是由129个氨基酸组成的单一多肽链，其中赖氨酸是N-末端，亮氨酸是C-末端。溶菌酶带有4个二硫桥形式的交联，因此具有内聚力和相当的稳定性。溶菌酶分子呈4.5 nm×3.0 nm× 3.0 nm的椭圆体，内部几乎完全无极性。酶的活性中心含有天冬氨酸（Asp-52）和谷氨酸（Glu-35）基团。溶菌酶通过破坏许多细菌细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺之间的β（1～4）糖苷键来分解细菌，它还能够通过与DNA形成不溶性复合物使病毒失活。溶菌酶这些天然特性已经应用于食品行业，主要用于保存食品，生产奶酪、婴儿配方食品及用于澄清果汁饮料和葡萄酒。

在已知的来源中，溶菌酶在泪液（5.5%～6.5%）和蛋清（3.5%）中的含量最多，其中蛋清是获得溶菌酶的基本来源。从鸡蛋清中分离溶菌酶的方法有很多，最常用的是直接结晶、色谱分离和膜分离方法。

溶菌酶主要利用它的单体形式，但也可以使用改良型的形式。与单体型相比，改良型的溶菌酶表现出更强的抗菌作用。迄今为止，人们已经开发了多种改良方法，主要是采用热学和热化学方法使酶低聚化从而提高其功能性。这些改良制剂含有50%～70%寡聚体（包括30%～40%二聚体），这些寡聚体赋予溶菌酶新的特性。改良型溶菌酶可增加干扰素的合成，中和炎症过程形成的酸性物质，抑制甚至逆转变性和坏死过程。它们能够与细胞膜上的多糖、乙二醇和糖蛋白结合，从而调节膜过程并防止细胞恶性转变。因此，溶菌酶作为天然抗菌物质和免疫刺激剂可控制各种类型的感染，可能很快会在食品行业、医学和兽医学中得到更广泛的应用。

2.2 胱抑素

胱抑素是人们最熟悉的蛋白酶抑制剂。它对无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶，组织蛋白酶和木瓜蛋白酶样肽酶表现出非常强烈的抑制作用。胱抑素是一种低分子蛋白（12.7 kDa ～13.1 kDa），以两种具有相同免疫性的形式存在，一种为非磷酸化胱抑素（胱抑素C1，等电点6.5），另一种为磷酸化胱抑素（胱抑素C2，等电点5.6）。胱抑素由单条多肽链组成，包括116个氨基酸基团、2个二硫键，且不含碳水化合物成分；该多肽链与人胱抑素具有44%的序列同源性，并且具有高稳定性。在很宽的pH范围下，胱抑素加热至100 ℃孵育30 min后也不会失活。如果附着聚甘露糖链，胱抑素的热稳定性可进一步增强。另一方面，冻干可导致其活性显著下降。如果冷冻过程中添加甘油，并在pH 7.5的缓冲溶液中冻干，其活性的下降程度可减小。蛋清中的胱抑素具有多种功效，如抗菌和抗癌作用，抑制导致阿尔茨海默病发展的淀粉样蛋白斑形成等，它还可以调节鸡蛋胚胎的发育。

有关介绍从鸡蛋清中分离胱抑素的文献很少。胱抑素在鸡蛋清中的含量非常低（80 mg/dm3）， 因此不易获得。根本问题是如何获得均一的蛋白质并确保其稳定。我们可以利用离子交换和亲和色谱法收集和纯化胱抑素。提纯后的制剂可广泛用于医药、兽药、化妆品和制药等行业，在食品工业中可以用于保存食品及作为包装系统中的生物活性成分。

（待续）

原题名：What's new in chicken egg research and technology for human health promotion？ - a review（英文）

原作者：Grzegorz Lesnierowski和Jerzy Stangierski（波兰波兹南生命科学大学）