制備低苯丙氨酸特膳食品的研究進(jìn)展

盛曉靜，王 強(qiáng)，石愛(ài)民，劉 麗，胡 暉，楊 穎，劉紅芝

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

制備低苯丙氨酸特膳食品的研究進(jìn)展

盛曉靜，王 強(qiáng)，石愛(ài)民，劉 麗，胡 暉，楊 穎，劉紅芝*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

低苯丙氨酸特膳食品是苯丙酮尿癥患者日常飲食所需的食品，但目前仍存在苯丙氨酸不達(dá)標(biāo)、大多人工合成、安全性不足等問(wèn)題，因此制備低苯丙氨酸特膳食品備受關(guān)注。本文就蛋白原料的篩選、蛋白中苯丙氨酸的游離、苯丙氨酸的吸附、特膳食品的開(kāi)發(fā)等方面進(jìn)行綜述，重點(diǎn)圍繞苯丙氨酸充分游離與高效脫除進(jìn)行分析，同時(shí)指出目前該研究領(lǐng)域中存在的酶制劑特異性不足、吸附劑專(zhuān)一性不夠等問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)的研究重點(diǎn)進(jìn)行展望，以期為低苯丙氨酸特膳食品的制備研究及其產(chǎn)品研發(fā)提供參考。

苯丙氨酸；酶解；吸附；特膳食品

苯丙酮尿癥或稱(chēng)苯丙氨酸羥化酶缺乏癥，是一種常染色體隱性遺傳疾病，全球發(fā)病率約1/15 000，隨民族和地區(qū)而不同[1-2]，中國(guó)地區(qū)發(fā)病率約為1/11 000[3]，約有12萬(wàn)名患者，在治群體約有2萬(wàn)人。

苯丙酮尿癥患兒通常被稱(chēng)為“不食人間煙火”的孩子，他們是由于體內(nèi)苯丙氨酸羥化酶缺乏或活性降低，導(dǎo)致苯丙氨酸不能通過(guò)正常代謝途徑轉(zhuǎn)化為酪氨酸和其他代謝產(chǎn)物，從而旁路代謝途徑增強(qiáng)，生成苯丙酮酸、苯乙酸和苯乳酸，并從尿中大量排出，產(chǎn)生苯丙酮尿的代謝疾病。新生兒期給予低苯丙氨酸飲食，可避免患兒的智力損害，如未得到及時(shí)治療，則導(dǎo)致患者在出生3 個(gè)月后表現(xiàn)出智力、運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后，毛發(fā)由黑變黃，皮膚白，全身和尿液有特殊的鼠臭味（由苯乳酸引起）[4-5]；隨著年齡增長(zhǎng)，約2/3的年長(zhǎng)兒患有輕微神經(jīng)系統(tǒng)體征，嚴(yán)重者可有腦性癱瘓，給患兒和家庭造成極大的痛苦和不幸[6]。

目前，針對(duì)該病的治療方法主要有食療法、基因治療等，基因療法是運(yùn)用基因重組的方法制備口服制劑等[7-8]供患者食用，Turner等[9]制備低苯丙氨酸羥化酶結(jié)合蛋白來(lái)治療苯丙酮尿癥；由于基因突變種類(lèi)較多，該方法具有一定的局限性、安全性，導(dǎo)致其不能廣泛應(yīng)用；食療法通過(guò)限制飲食中苯丙氨酸含量而被公認(rèn)為最安全、有效的方法，現(xiàn)用于嬰兒的特膳食品多采用多種營(yíng)養(yǎng)素復(fù)配而成的蛋白粉[10-11]，國(guó)內(nèi)外均有廠商生產(chǎn)針對(duì)苯丙酮尿癥患者的特膳食品，國(guó)內(nèi)特膳食品的大廠商有維多思、華夏等，但生產(chǎn)環(huán)境簡(jiǎn)陋；國(guó)外有知名廠商美贊臣、明治等，但此類(lèi)購(gòu)買(mǎi)渠道較窄、種類(lèi)較少、口感差、價(jià)格昂貴（600～700 元/500 g），這些都給患有苯丙酮尿病癥的家庭帶來(lái)諸多困難和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

由此，低苯丙氨酸特膳食品的研發(fā)是解決苯丙酮尿癥患者食療過(guò)程中遇到問(wèn)題的重要途徑。本文就蛋白原料的篩選、蛋白中苯丙氨酸的游離、苯丙氨酸的吸附、特膳食品的制備等方面進(jìn)行綜述，重點(diǎn)分析了苯丙氨酸充分游離與高效脫除；同時(shí)指出目前該研究領(lǐng)域中仍存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)的研究重點(diǎn)進(jìn)行展望，旨在為低苯丙氨酸特膳食品的制備提供參考。

1 低苯丙氨酸蛋白的制備

目前，低苯丙氨酸蛋白制備技術(shù)是利用酶解的方法將蛋白中苯丙氨酸充分游離，隨后運(yùn)用吸附或超濾的手段將游離苯丙氨酸脫除的過(guò)程。該技術(shù)主要包括蛋白原料的篩選、苯丙氨酸的游離、苯丙氨酸的脫除等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

低苯丙氨酸蛋白制備主要有酶解與吸附結(jié)合、酶解與超濾結(jié)合兩種，Cabrera等[12]采用酶解與超濾結(jié)合的方法，首先用糜蛋白酶和羧肽酶A酶解乳清蛋白，其中苯丙氨酸含量4%，酶解后水解物經(jīng)截流分子質(zhì)量為10 kD的濾膜進(jìn)行超濾，苯丙氨酸含量降至0.19%；可以看出，采用酶解與超濾結(jié)合的方法可以將苯丙氨酸有效脫除，但分子質(zhì)量低于10 kD的物質(zhì)多為小分子肽、氨基酸等活性物質(zhì)，這造成了營(yíng)養(yǎng)浪費(fèi)，在實(shí)際生產(chǎn)中不宜推廣。周志偉等[13]采用酶解與吸附結(jié)合的方法，一種經(jīng)純化的粗制微生物蛋白酶作用于酪蛋白，蛋白水解物通過(guò)選擇性吸附，其苯丙氨酸含量由4.8%降至0.5%；Lopes等[14]以大米作為原料，胰蛋白酶A、胰蛋白酶B作為酶制劑進(jìn)行酶解，蛋白含量由19.63%提高至77.92%，活性炭吸附后，苯丙氨酸量降至0.36%。由此可見(jiàn)，采用超濾脫除苯丙氨酸的方法高于吸附脫除，但在低苯丙氨酸蛋白的制備中，應(yīng)盡可能多的保留天然蛋白中的營(yíng)養(yǎng)素。采用酶解與吸附結(jié)合的方法可較大程度地保留天然蛋白中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且工業(yè)生產(chǎn)中易于實(shí)現(xiàn)。

因此，制備低苯丙氨酸蛋白的技術(shù)中，酶解與吸附結(jié)合最具前景，雖然國(guó)內(nèi)外已有部分針對(duì)如何有效去除苯丙氨酸的研究，低苯丙氨酸蛋白制備技術(shù)仍需要重大突破。其中蛋白的篩選、苯丙氨酸的游離、苯丙氨酸的吸附是該技術(shù)的關(guān)鍵。

2 蛋白原料的篩選

蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)組成與人體需要密切相關(guān)，選用合適的蛋白可制備高品質(zhì)的低苯丙氨酸蛋白。制備低苯丙氨酸的原料主要有動(dòng)物蛋白與植物蛋白。下文就動(dòng)物蛋白、植物蛋白的營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成、功能性質(zhì)進(jìn)行分析。

2.1 動(dòng)物蛋白

目前，低苯丙氨酸蛋白制備研究中多采用酪蛋白、乳清蛋白等。魏晴霞等[15]以酪蛋白為原料，酪蛋白既是氨基酸的來(lái)源，也是鈣和磷的來(lái)源，在胃中形成凝乳以便消化，采用熒光法測(cè)定原料中（酪蛋白）苯丙氨酸的含量為3.9%；Cabrera等[12]研究如何高效脫除乳清蛋白中的苯丙氨酸，乳清蛋白被稱(chēng)為“蛋白之王”，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、易消化吸收、含有多種活性成分等特點(diǎn)，是公認(rèn)的人體優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑，其中乳清蛋白中蛋白含量高達(dá)80%，其苯丙氨酸含量達(dá)到4%～6%。

酪蛋白、乳清蛋白都是嬰幼兒產(chǎn)品的很好的原料，從營(yíng)養(yǎng)上講，乳清蛋白毫無(wú)疑問(wèn)是適于開(kāi)發(fā)嬰幼兒產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)蛋白，但動(dòng)物蛋白成本高、會(huì)造成部分兒童的過(guò)敏[16]，因此在開(kāi)發(fā)利用時(shí)常常受到限制。

2.2 植物蛋白

植物蛋白主要包括花生蛋白、大豆蛋白、菜籽蛋白、棉籽蛋白、大米蛋白、小米蛋白、玉米蛋白、小麥蛋白、核桃蛋白等，蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是以其所含的氨基酸組成是否合理、完全來(lái)衡量的。

Outinen等[17]在其專(zhuān)利實(shí)例中指出采用大豆蛋白、玉米蛋白為原料，其中大豆蛋白含量約為55%，苯丙氨酸含量4%～6%，大豆蛋白是植物蛋白中的佼佼者，但大豆蛋白中含有過(guò)敏原，且有豆腥味，不適合做開(kāi)發(fā)低苯丙氨酸產(chǎn)品的原料；玉米蛋白含量約為40%，苯丙氨酸含量為5%，但其組成復(fù)雜、口感粗糙、水溶性低、食品功能特性較差，限制其在食品工業(yè)中應(yīng)用。Silvestre等[18]將大米直接酶解去除其苯丙氨酸，但直接用大米做原料，首先要先提取植物蛋白，這在一定程度上降低了生產(chǎn)效率。由此可見(jiàn)，盡管有植物蛋白制備低苯丙氨酸蛋白的研究，但就其蛋白性質(zhì)而言，植物蛋白具有諸多優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)植物蛋白制備低苯丙氨酸蛋白仍有廣闊的前景。

通過(guò)對(duì)不同植物蛋白功能性質(zhì)分析，以尋求最適原料制備高品質(zhì)低苯丙氨酸蛋白。不同植物蛋白氨基酸組成如表1所示。

表1 不同來(lái)源植物蛋白氨基酸組成[19]Table 1 Amino acid composition of different sources of plant protein[19]g/100 g

由表1可知，就其氨基酸組成而言，小米蛋白、杏仁蛋白不含色氨酸，故其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受到影響，而大米蛋白、大豆蛋白等氨基酸組成較合理，對(duì)人體所需的8 種必需氨基酸均有較好的組成。就苯丙氨酸含量而言，通過(guò)比較，不同來(lái)源的植物蛋白中苯丙氨酸含量一般在3.6%～5.6%之間，且蕎麥蛋白中苯丙氨酸含量相對(duì)較少，但其谷氨酸和脯氨酸含量較低，蕎麥與其他谷類(lèi)糧食有很好的互補(bǔ)性，但蕎麥蛋白是一種抗消化蛋白[20]，不適合做嬰兒產(chǎn)品的基料；而小麥蛋白與大米蛋白苯丙氨酸含量相差較小，但小麥蛋白消化性較差，因此從苯丙氨酸含量而言大米蛋白作為原料是較好的選擇。就過(guò)敏性而言，花生蛋白[21]、大豆蛋白[22]、小米蛋白等均具有常見(jiàn)過(guò)敏原，大米蛋白具有低過(guò)敏性[23]，適合作為嬰幼兒食品的基料。

從上述分析可以看出，多數(shù)植物蛋白中存在著消化差、有過(guò)敏原、氨基酸缺乏等問(wèn)題，而大米蛋白具有過(guò)敏性低、生物效價(jià)高、消化率高的優(yōu)點(diǎn)且苯丙氨酸含量適中，因此可以作為制備低苯丙氨酸蛋白的原料。

動(dòng)物蛋白中蛋白質(zhì)的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)更加接近人體的蛋白結(jié)構(gòu)和數(shù)量，氨基酸種類(lèi)齊全，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高；但動(dòng)物蛋白同時(shí)包含大量的飽和脂肪及大量的膽固醇，多吃容易導(dǎo)致冠心病、高血壓等，對(duì)健康有長(zhǎng)期危害。但目前研究所用的原料仍多為動(dòng)物蛋白，對(duì)植物蛋白的開(kāi)發(fā)利用較少，可加強(qiáng)植物蛋白的綜合利用的探究；大米蛋白是一種公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)蛋白，符合世界衛(wèi)生組織/聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（World Health of Organization/Food and Agriculture Organization of the United States，WHO/FAO）推薦的理想模式，但由于其溶解性差，常用作飼料會(huì)造成優(yōu)質(zhì)蛋白的資源浪費(fèi)；因而，大米蛋白作為制備低苯丙氨酸蛋白的原料具有一定的優(yōu)勢(shì)。

3 苯丙氨酸的游離

酶解是采用具有特異性酶切位點(diǎn)的酶制劑在其最佳酶解條件下將苯丙氨酸從蛋白結(jié)構(gòu)中解離出的過(guò)程，充分游離苯丙氨酸是低苯丙氨酸蛋白制備技術(shù)至關(guān)重要的一環(huán)。

3.1 酶種類(lèi)

所選用的酶制劑有胃蛋白酶、鏈霉蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶A、胰蛋白酶等動(dòng)物酶，也有木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶等植物蛋白酶，也包括從米曲霉（A. oryzae）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、醬油曲霉（Aspergillus sojae）、嗜熱脂肪芽孢桿菌（Bacillus stearothermophilus）等中提取的生物蛋白酶。

魏晴霞等[15]研制出一種低苯丙氨酸蛋白粉，采用胃蛋白酶分別與鏈霉蛋白酶、羧肽酶A對(duì)酪蛋白進(jìn)行有限水解，篩選出最佳復(fù)合效果酶；胃蛋白酶在對(duì)蛋白或多肽進(jìn)行剪切時(shí)，具有一定的氨基酸序列特異性；羧肽酶A能水解蛋白質(zhì)和多肽底物C端芳香族或中性脂肪族氨基酸殘基，更易于水解具有芳香族側(cè)鏈和大脂肪側(cè)鏈的羧基端氨基酸；鏈霉蛋白酶作用于賴(lài)氨酸、精氨酸等堿性氨基酸組成的肽鍵、酰胺鍵及酯鍵。Silvestre等[24]使用米曲霉、枯草芽孢桿菌中提取的生物酶，苯丙氨酸最高去除率達(dá)到79%，可見(jiàn)這幾種新型生物酶效果均較差，不適合推廣。Outinen等[17]利用胰蛋白酶進(jìn)行酶解苯丙氨酸，胰蛋白酶是由牛、羊、豬胰臟提取而得的一種肽鏈內(nèi)切酶，只斷裂賴(lài)氨酸或精氨酸胰蛋白酶原，但效果適中，去除率僅為80%，不能達(dá)到該類(lèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。另外，也有選擇酶解最佳效果酶的研究，如Galv?o等[25]篩選胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶中的最佳效果酶，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明糜蛋白酶和羧肽酶的效果較好；Silvestre等[18]對(duì)木瓜蛋白酶、胰蛋白酶等6 種蛋白酶進(jìn)行篩選，篩選所得最佳效果酶即是活性最大的酶（木瓜蛋白酶），不同的酶均在其最適條件作用時(shí)，使用木瓜蛋白酶的效果最好，苯丙氨酸的脫除率約為80%。

可以直觀看出，根據(jù)酶的性質(zhì)，對(duì)目標(biāo)蛋白特異性剪切可提高酶的利用率，對(duì)苯丙氨酸的游離有很大幫助。現(xiàn)有提取新型生物蛋白酶效果較差，不能將苯丙氨酸充分游離；特異性強(qiáng)的蛋白酶酶解效率高于新型生物蛋白酶，但仍不能將苯丙氨酸降至我國(guó)國(guó)標(biāo)要求（配方食品中應(yīng)限制的苯丙氨酸含量≤1.5 mg/g蛋白質(zhì)等同物[26]），且存在著成本高的問(wèn)題。

3.2 酶解條件

由于蛋白酶不同的結(jié)構(gòu)特征、分子構(gòu)成，它們的性質(zhì)在酶解過(guò)程中受反應(yīng)溫度、pH值、離子強(qiáng)度、時(shí)間等影響，選擇適宜的酶解條件是苯丙氨酸游離的一個(gè)重要因素。

Cabrera等[12]利用新型酶膜反應(yīng)器脫除蛋白中苯丙氨酸，在酶解過(guò)程中小分子物質(zhì)經(jīng)超濾處理，這樣使反應(yīng)物和產(chǎn)物在體系中有效分離，可提高反應(yīng)效率、降低酶競(jìng)爭(zhēng)抑制性，但在此情況下，酶解時(shí)間仍長(zhǎng)達(dá)16 h；Cabrera等[27]在蛋白提取過(guò)程中將pH值控制在9～12之間，在后續(xù)過(guò)程中需脫鹽處理，這不利于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)；為此可選取最適pH值為中性的蛋白酶。目前研究中酶解過(guò)程中存在著酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、后續(xù)工藝復(fù)雜等問(wèn)題，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。

由此可見(jiàn)，由于低苯丙氨酸蛋白的制備中離子強(qiáng)度、溫度、pH值等影響苯丙氨酸的游離效果，研究中應(yīng)選擇合適的酶解參數(shù)，有效縮短酶解時(shí)間、提高酶解效率、簡(jiǎn)化流程；將苯丙氨酸從蛋白中充分游離，為下一步苯丙氨酸的吸附提供參考。

4 苯丙氨酸的吸附

苯丙氨酸的吸附是將酶解暴露出的游離苯丙氨酸經(jīng)吸附劑從體系中吸附，以達(dá)到脫除體系中苯丙氨酸的目的。苯丙氨酸的吸附包括吸附劑的選擇與吸附條件的確立。

4.1 吸附劑

吸附劑是能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)。吸附劑一般有以下特點(diǎn)：大的比表面、適宜的孔結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)，對(duì)吸附質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附能力，一般不與吸附質(zhì)和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制造方便，容易再生等。按化學(xué)成分可分為碳質(zhì)和氧化物吸附劑，按表面極性分類(lèi)可分為極性和非極性吸附劑等。

目前，吸附過(guò)程應(yīng)選用專(zhuān)一性較強(qiáng)的吸附劑，如疏水性、非極性吸附劑；此類(lèi)吸附劑可有效吸附體系中游離苯丙氨酸；目前吸附劑主要有大孔吸附樹(shù)脂和活性炭等。Silvestre等[18]將酶解后的蛋白水解液經(jīng)活性炭吸附，經(jīng)凍干測(cè)定苯丙氨酸去除率高達(dá)94.1%，終產(chǎn)物的苯丙氨酸含量為82.5 mg/kg；Outinen等[17]以大孔吸附樹(shù)脂作為吸附劑，該吸附劑為非極性吸附樹(shù)脂，可吸附如苯丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸等疏水性氨基酸，對(duì)苯丙氨酸去除效果較好，吸附后苯丙氨酸含量低至0.3%～0.5%；Alves等[28]利用對(duì)玉米穗進(jìn)行熱化學(xué)處理，經(jīng)改性后作為吸附劑吸附苯丙氨酸，最大吸收量為109?mg/g；較活性炭、炭氣凝膠等吸附劑的吸附效果好。Clark等[29]研究了農(nóng)業(yè)殘?jiān)鳛槲絼┣绑w物質(zhì)的可行性，指出將咖啡濾餅殘?jiān)脕喠姿猁}處理并在350 ℃條件下活化，可將該吸附劑活性達(dá)到最高；且吸附效果與體系pH值有關(guān)。Long Donghui等[30]采用了球形炭氣凝膠作為吸附劑，該吸附劑是由苯酚、三聚氰胺和甲醛乳化聚合溶膠-凝膠法合成，孔徑大小可以通過(guò)催化劑的不同來(lái)調(diào)節(jié)，顆粒大小可以通過(guò)攪拌速率來(lái)調(diào)節(jié)；其最大吸收量為66.1 mg/g（表2）。

表2 不同吸附劑吸附效果Table 2 Adsorption efficiency of different adsorbents

目前，工業(yè)上常用吸附劑為大孔吸附樹(shù)脂與活性炭，而球形炭氣凝膠里含有三聚氰胺、甲醛等有害物質(zhì)，不適合用于生產(chǎn)食品，經(jīng)活化的咖啡豆與玉米穗未得到充分開(kāi)發(fā)，在工業(yè)效能上仍有一定的發(fā)展空間；應(yīng)大力發(fā)展多種特異性吸附劑，常用的活性炭、大孔吸附樹(shù)脂在效率上仍有待進(jìn)一步提高。

4.2 吸附條件

由于不同吸附劑的結(jié)構(gòu)特征，吸附條件受孔徑大小、顆粒大小、洗脫速率、洗脫溫度、體系pH值等條件的影響。

Silvestre等[18]以活性炭為吸附劑，蛋白質(zhì)與活性炭的比例為1∶88，3 種活性炭同時(shí)使用按照孔徑的大小從上至下一次排列于20 mL的層析柱中，此過(guò)程活性炭的總用量為2.01 g；Outinen等[17]在不同的實(shí)例中探究了不同洗脫速率、體系pH值等對(duì)大孔吸附樹(shù)脂吸附效果的影響，探究了pH 2～10、流速0.1～1.3 m/h、溫度5～65 ℃范圍內(nèi)苯丙氨酸的吸附能力，得出室溫、pH值偏堿性的條件下吸附能力較好的結(jié)論。但目前欠缺不同吸附條件對(duì)苯丙氨酸吸附條件的系統(tǒng)研究。應(yīng)在吸附劑的開(kāi)發(fā)的同時(shí)也研究不同條件對(duì)吸附效果的影響，以期對(duì)苯丙氨酸高效脫除。

表3 不同脫除效果匯總Table 3 Summary of different removal methods

從上述研究中可以看出（表3）：不同原料、不同蛋白酶等對(duì)結(jié)果影響較大，但目前的方法使苯丙氨酸含量參差不齊，因而應(yīng)對(duì)以天然蛋白質(zhì)為原料的苯丙氨酸的游離與吸附進(jìn)行深入研究。

5 特膳食品的開(kāi)發(fā)

濕法制備與干法制備是實(shí)際生產(chǎn)中兩種常見(jiàn)的方法，兩者皆有裨益，其中濕法制備在低苯丙氨酸特膳食品開(kāi)發(fā)中使用較多。

濕法制備是指物料以液體形式進(jìn)行混合后通過(guò)干燥的方式制成品。目前國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利已有關(guān)于該方法的研究：Masson等[31]等針對(duì)苯丙酮尿癥患者的營(yíng)養(yǎng)配方，該配方為蛋白質(zhì)來(lái)源，是酪蛋白糖巨肽和除苯丙氨酸外必需氨基酸的混合物通過(guò)濕法混合制備而成，為苯丙酮尿癥患者提供均衡的氨基酸，其作為蛋白補(bǔ)充劑使用；吳樂(lè)斌等[32]由固體葡萄糖漿45～55 份、氨基酸10～15 份、脂肪酸20～25 份、核苷酸0.01～0.05 份、魚(yú)油0.05～0.2 份、膳食纖維3～25 份、復(fù)合維生素0.05～0.75 份、復(fù)合礦物質(zhì)0.1～0.8 份和乳化劑0.05～0.2 份組成，通過(guò)物料的濕法制備工藝制得針對(duì)苯丙酮尿癥患者的配方粉。研究表明濕法制備會(huì)降低總體氨基酸的含量，破壞營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成。

干法制備是指粉體在干態(tài)下或干燥后在設(shè)備中進(jìn)行分散，同時(shí)按照一定比例進(jìn)行梯度混勻的過(guò)程。方松等[33]探究了微波輔助干法制備羧甲基淀粉及其性能的研究；陳福泉等[34]探究了非晶顆粒態(tài)玉米淀粉半干法制備及機(jī)理。但目前鮮見(jiàn)有采用干法制備低苯丙氨酸蛋白粉的研究，并且現(xiàn)對(duì)低苯丙氨酸蛋白產(chǎn)品制備尚未有濕法制備與干法制備兩種方法的對(duì)比探究。

通過(guò)上述研究可以看出，低苯丙氨酸特膳食品研發(fā)工藝尚有一定的上升空間，應(yīng)完善兩種制備工藝方面的研究；系統(tǒng)地比較兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，以指導(dǎo)低苯丙氨酸特膳食品的制備。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，制備低苯丙氨酸特膳食品是至關(guān)重要的，苯丙氨酸的游離與脫除是制備過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但目前研究中仍存在以下問(wèn)題：1）蛋白種類(lèi)的開(kāi)發(fā)有一定局限性；現(xiàn)用于低苯丙氨酸蛋白制備的原料大多為動(dòng)物蛋白，缺少對(duì)植物蛋白的開(kāi)發(fā)利用；2）目前酶種類(lèi)單一，特異性酶制劑有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，酶解效率低、工藝繁瑣，多存在脫鹽處理；3）專(zhuān)一性強(qiáng)的吸附劑種類(lèi)少，吸附劑活化處理復(fù)雜，吸附效率低，經(jīng)活化的咖啡豆與玉米穗等吸附劑未得到充分開(kāi)發(fā)，工業(yè)效能低；4）由于市場(chǎng)上低苯丙氨酸產(chǎn)品口感較差、風(fēng)味怪、價(jià)格昂貴，從而對(duì)苯丙酮尿癥治療依從性并不高[35]，且特膳食品種類(lèi)少，加工品質(zhì)亟待改善[36]。針對(duì)目前制備低苯丙氨酸特膳食品中存在的問(wèn)題，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)側(cè)重于以下幾方面：1）利用天然蛋白質(zhì)進(jìn)行苯丙氨酸脫除，有效利用天然蛋白質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高植物蛋白的利用率，可大力開(kāi)發(fā)以大米蛋白為原料制備低苯丙氨酸蛋白；2）加強(qiáng)對(duì)酶解的研究，針對(duì)不同原料的作用位點(diǎn)，篩選特異性強(qiáng)的蛋白酶，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有工藝，提高酶解效率；3）加強(qiáng)吸附劑的篩選、吸附條件的研究，選擇專(zhuān)一性的吸附劑，以保留較多天然活性物質(zhì)，同時(shí)強(qiáng)化吸附條件的研究、提高吸附效率；4）研究不同配方制備過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化，并解決產(chǎn)品口感問(wèn)題；應(yīng)用現(xiàn)有加工方法開(kāi)發(fā)特膳食品，改善其加工品質(zhì)，增加產(chǎn)品的多樣性，以低苯丙氨酸蛋白為基料研發(fā)多種產(chǎn)品，滿足患者對(duì)食品口感、風(fēng)味多方面的需要。

因此，制備低苯丙氨酸特膳食品研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，建立高效制備低苯丙氨酸蛋白的技術(shù)、研發(fā)廣泛用于生產(chǎn)的低苯丙氨酸蛋白、開(kāi)發(fā)滿足苯丙酮尿癥患者需求的特膳食品，將給苯丙酮尿癥患者帶來(lái)福音。

[1] 王曉芳, 陳同辛. 氨基酸與免疫功能的關(guān)系[J]. 國(guó)際兒科學(xué)雜志, 40(1): 28-30. DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4408.2013.01.008.

[2] 尤新. 功能食品和功能性食品添加劑發(fā)展新動(dòng)向[J]. 中國(guó)食品添加劑, 2008(增刊1): 43-51. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2008.z1.004.

[3] 周忠蜀, 李鵬. 苯丙酮尿癥的診斷和治療進(jìn)展[J]. 北京醫(yī)學(xué), 2014, 36(4): 250-252.

[4] BANNICK A A, LAUFMAN J D, EDWARDS H L, et al. Outcomes of referrals to child protective services for medical neglect in patients with phenylketonuria: experiences at a single treatment center[J]. Molecular Genetics and Metabolism, 2015, 115(4): 151-156. DOI:10.1016/j.ymgme.2015.06.003.

[5] FEILLET F, van SPRONSEN F J, MACDONALD A, et al. Challenges and pitfalls in the management of phenylketonuria[J]. Pediatrics, 2010, 126(2): 333-341. DOI:10.1542/peds.2009-3584.

[6] KOBE B, JENLNINGS I G, HOUSE C M, et al. Structural basis of autoregulation of phenylalanine hydroxylase[J]. Nature Structural Biology, 1999, 6(5): 442-448. DOI:10.1038/8247.

[7] MATALON R. Methods and compositions for treating phenylketonuria: US8440182[P/OL]. 2013-05-14[2015-11-25]. http://xueshu.baidu. com/s?wd=paperuri%3A%28c5c8c1b288d3721f937cd3e9703b161 e%29&filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kduw22v&sc_ vurl=http%3A%2F%2Fwww.freepatentsonline.com%2F8440182. html&ie=utf-8&sc_us=7486259543501622826.

[8] DEMINC K. Genetically modified probiotic for the treatment of phenylketonuria (PKU) disease: WO2014/018832[P/OL]. 2014-01-30 [2015-11-25]. http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri%3A%2881b3 cbf7df06d2d5aaad5296266ad6d3%29&filter=sc_long_sign&tn=SE_ xueshusource_2kduw22v&sc_vurl=http%3A%2F%2Fwww. freepatentsonline.com%2FWO2014018832.html&ie=utf-8&sc_ us=12874876633643445473.

[9] TURNER A, SADEGHI H. Phenylalanine hydroxylase fusion protein and methods for treating phenylketonuria: WO2010US32194[P/OL]. 2010-04-23[2015-11-25]. http://xueshu.baidu.com/s?wd=pa peruri%3A%28e34971b3bd74ad1bd887cecfc748693e%29& filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kduw22v&sc_ vurl=http%3A%2F%2Feuropepmc.org%2Fpatents%2FPAT%2FWO2 010124180&ie=utf-8&sc_us=259154815135012608.

[10] 奈伊 D M, 埃茲爾 M R. 用于苯丙酮尿癥和其他代謝疾病的營(yíng)養(yǎng)控制的糖巨肽藥用食物: CN102481338[P/OL]. 2012-05-30[2015-11-25]. http://www.google.com/patents/CN102481338A?cl=de.

[11] 謝小冬, 丁福軍.苯丙酮尿癥病患者專(zhuān)用特膳食品: CN201310352774.6[P/OL]. 2013-12-25[2015-11-25]. http://xueshu. baidu.com/s?wd=paperuri%3A%28925616ba08f6cba25c0b1d27eb39 0f5d%29&filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kduw22v&sc_ vurl=http%3A%2F%2Fd.wanfangdata.com.cn%2FPatent_ CN201310352774.6.aspx&ie=utf-8&sc_us=14737497956901151493.

[12] CABRERA P R Y, PINTO G A, GIORDANO R L C, et al. A new conception of enzymatic membrane reactor for the production of whey hydrolysates with low contents of phenylalanine[J]. Process Biochemistry, 2009, 44(3): 269-276. DOI:10.1016/ j.procbio.2008.10.019.

[13] 周志偉, 張嘉芷. 低苯丙肽配方食品的研制[J]. 食品工業(yè)科技, 1999, 10(增刊1): 104-108.

[14] LOPES D C F, BIZZOTTO C S, CARREIRA R L, et al. Removal of phenylalanine from protein hydrolysates prepared with rice[J]. Journal of Food Technology, 2008, 6(2): 57-65.

[15] 魏晴霞, 楊林西. 低苯丙氨酸酪蛋白粉的研制[J]. 蘭州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 1991, 17(3): 127-129.

[16] 黃婷, 布冠好, 陳復(fù)生. 食物蛋白過(guò)敏原及其脫敏方法的研究進(jìn)展[J]. 糧食與油脂, 2015, 28(8): 4-7. DOI:10.3969/ j.issn.1008-9578.2015.08.002.

[17] OUTINEN M T, TOSSAVAINEN O, HARJU M, et al. Method for removing phenylalanine from proteinaceous compositions, a product so obtained and use thereof: US5547687[P/OL]. 1996-08-20[2015-11-27]. http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri%3A%282764ad5 63203667ea79b25c37de5f090%29&filter=sc_long_sign&tn=SE_ xueshusource_2kduw22v&sc_vurl=http%3A%2F%2Fwww. freepatentsonline.com%2F5547687.html&ie=utf-8&sc_ us=2169986587506689451.

[18] SILVESTRE M P C, VIEIRA C R, SILVA M R, et al. Use of an enzymatic process for extracting and hydrolyzing rice proteins aiming at phenylalanine removal[J]. International Journal of Food Engineering, 2009, 5(1): 1-11. DOI:10.2202/1556-3758.1462.

[19] 王強(qiáng). 花生加工品質(zhì)學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2013: 57-58.

[20] 郭榮榮, 王可興, 潘思軼. 蕎麥蛋白的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊, 2007(2): 10-14. DOI:10.3969/j.issn.1671-9646-B. 2007.02.003.

[21] ZHOU N, LI W, WU Z, et al. Sequential extractions: a new way for protein quantification, data from peanut allergens[J]. Analytical Biochemistry, 2015, 484(13): 31-36. DOI:10.1016/j.ab.2015.05.013.

[22] GENG T, LIU K, FRAZIER R, et al. Development of a sandwich ELISA for quantification of Gly m 4, a soybean allergen[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(20): 4947-4953.

DOI:10.1021/acs.jafc.5b00792.

[23] 易翠平, 姚惠源. 大米蛋白的研究進(jìn)展[J]. 糧油加工與食品機(jī)械, 2003, 63(20): 53-54.

[24] SILVESTRE M P C, SILVA M C, SOUZA M W S, et al. Hydrolysis degree, peptide profile and phenylalanine removal from whey protein concentrate hydrolysates obtained by various proteases[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2013, 48(3): 588-595. DOI:10.1111/ijfs.12003.

[25] GALV?O C M A, PINTO G A, JESUS C D F, et al. Producing a phenylalanine-free pool of peptides after tailored enzymatic hydrolyses of cheese whey[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 91(1): 109-117. DOI:10.1016/j.jfoodeng.2008.08.009.

[26] 韓軍花. 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品通則: GB 29922—2013[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2014: 5-6.

[27] CARREIRA R L, RAMOS C S, VASCONCELOS A B, et al. Effect of hydrolytic parameters in obtaining of protein hydrolysates of wheat flour with low phenylalanine content[J]. Ciência E Tecnologia De Alimentos, 2010, 30(1): 152-157. DOI:10.1590/S0101-20612010005000020.

[28] ALVES C C O, FRANCA A S, OLIVEIRA L S. Removal of phenylalanine from aqueous solutions with thermo-chemically modified corncobs as adsorbents[J]. LWT-Food Science and Technology, 2013, 51(1): 1-8. DOI:10.1016/j.lwt.2012.11.012.

[29] CLARK H M, ALVES C C C, FRANCA A S, et al. Evaluation of the performance of an agricultural residue-based activated carbon aiming at removal of phenylalanine from aqueous solutions[J]. LWTFood Science and Technology, 2012, 49(1): 155-161. DOI:10.1016/ j.lwt.2012.04.026.

[30] LONG D H, ZHANG R, QIAO W, et al. Biomolecular adsorption behavior on spherical carbon aerogels with various mesopore sizes[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 331(1): 40-46. DOI:10.1016/j.jcis.2008.11.026.

[31] MASSON G, MONTI J C, BALLEVRE O. Nutritional formula for phenylketonuria patients: EP0923315[P/OL]. 2003-01-14[2015-11-27]. http://www.freepatentsonline.com/EP0923315.html.

[32] 吳樂(lè)斌, 劉漢民. 一種用于苯丙酮尿癥兒童的配方粉及其制備方法: CN104012659A[P/OL]. 2014-09-03[2015-11-27]. http://so.baiten.cn/ results?q=ti%253A%2528%25u4E00%25u79CD%25u7528%25u4 E8E%25u82EF%25u4E19%25u916E%25u5C3F%25u75C7%25u5 13F%25u7AE5%25u7684%25u914D%25u65B9%25u7C89%25u53 CA%25u5176%25u5236%25u5907%25u65B9%25u6CD5%2529& cn=63&type=63.

[33] 方松, 董海洲. 微波輔助干法制備羧甲基淀粉及其性能的研究[D].泰安: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014: 33-35.

[34] 陳福泉. 非晶顆粒態(tài)玉米淀粉半干法制備及機(jī)理[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2010: 25-28.

[35] 楊麗珍, 王丁丁. 苯丙酮尿癥患兒治療狀況及治療依從性影響因素分析[J]. 中國(guó)全科醫(yī)學(xué), 2014, 17(29): 3457-3460. DOI:10.3969/ j.issn.1007-9572.2014.29.014.

[36] 邱斌, 徐同成, 劉麗娜, 等. 我國(guó)特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2015, 21(2): 32-33. DOI:10.3969/ j.issn.1006-9577.2015.02.008.

Progress in the Preparation of Low-Phenylalanine Foods for Special Dietary Use

SHENG Xiaojing, WANG Qiang, SHI Aimin, LIU Li, HU Hui, YANG Ying, LIU Hongzhi*
(Key Laboratory of Agro-Products Processing, Ministry of Agriculture, Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Low-phenylalanine protein is a raw material for the preparation of special diets for phenylketonuria, but there are still some problems, such as phenylalanine content not up to the standard, the fact that most of the foods are synthetic, and insufficient safety. Therefore the preparation of low phenylalanine diets has attracted wide attention. This paper summarizes recent progress in the selection of raw materials (protein), phenylalanine release and adsorption, and the preparation of foods for special dietary use with emphasis on full release and efficient removal of phenylalanine. We point out some problems in this research area, such as inadequate specificity of the enzymes used and insufficient specificity of the adsorbents used. Future research prospects are also proposed. We hope that this review can provide the theoretical foundation for the development of low-phenylalanine foods for special dietary use.

phenylalanine; enzymatic hydrolysis; adsorption; foods for special dietary use

10.7506/spkx1002-6630-201621048

TS201.2

A

1002-6630（2016）21-0285-06

盛曉靜, 王強(qiáng), 石愛(ài)民, 等. 制備低苯丙氨酸特膳食品的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(21): 285-290. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201621048. http://www.spkx.net.cn

SHENG Xiaojing, WANG Qiang, SHI Aimin, et al. Progress in the preparation of low-phenylalanine foods for special dietary use[J]. Food Science, 2016, 37(21): 285-290. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621048. http://www.spkx.net.cn

2016-02-23

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（CAAS-ASTIP-201X-IAPPST）

盛曉靜（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z油副產(chǎn)物綜合利用。E-mail：s_ilence0101@126.com

*通信作者：劉紅芝（1980—），女，副研究員，博士，研究方向?yàn)榧Z油副產(chǎn)物綜合利用。E-mail：lhz0416@126.com