雞蛋改善人類健康的研究和技術新進展（綜述）

張江

摘 要：雞蛋被認為是天然的完美食物。蛋清是優質蛋白質的理想天然來源，它富含人體所必需的氨基酸。蛋黃是抗氧化劑、芳香氨基酸、類胡蘿卜素、維生素、磷脂和蛋白質的來源，它不僅具有營養價值，而且還具有促進動物健康的作用，并且可以預防心臟病。蛋殼能夠提供可被人體充分吸收的礦物質，其中最重要的是鈣。本文綜述了雞蛋研究的新動向，介紹了對人體健康最重要的蛋的組分成分。本研究還介紹了從雞蛋中分離出最重要的促健康成分的方法。雞蛋不僅是一種營養含量豐富的食物，而且是多種生物活性成分（包括營養素）的來源。因此，目前的研究趨勢集中于將雞蛋作為一種有健康促進功能的原料。當前開展的研究也關注于開發生產雞蛋生物活性成分的新技術，這些新趨勢在蛋科學和技術上開辟了一個新時代，禽蛋和蛋成分的未來依然光明。

關鍵詞：蛋；人類健康；營養食品；生物活性成分；促健康功能

中圖分類號：S831.5 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2018）08-0062-04

雞蛋在地球上最早出現的時間尚不清楚，但是有一件事是明確的，雞蛋不僅是人類飲食的重要組成部分，也是人類文化發展中恒久的元素。在文學藝術中經常以雞蛋作建筑圖案，在許多信仰和宗教中雞蛋也一直是神話中最重要的符號。雞蛋具有理想的氨基酸組成和高營養價值，并含有多樣化的成分。近年來的研究表明，除了烹飪用途之外，包括雞蛋在內的禽蛋由于含有大量的生物活性成分已經成為生物醫藥和營養保健品應用的最佳原料之一。研究表明，禽蛋及蛋殼富含抗菌抗癌成分以及免疫刺激劑。雞蛋中的生物活性物質主要分布在蛋黃、蛋清和蛋殼中。蛋黃含有高價值的磷脂、免疫球蛋白和卵黃蛋白，蛋清是溶菌酶和胱抑素的主要來源，而蛋殼主要提供鈣和其他礦物質（圖1）。

除此之外，最近的研究表明雞蛋中的天然成分可以得到進一步的改進。我們可以通過強化多不飽和脂肪酸、維生素、微量元素和生物催化劑的方式改善雞蛋功能，并有可能調節蛋黃中的膽固醇含量。通過這種方式得到的雞蛋也稱為“營養強化蛋”，不僅具有營養功能，還能起到營養保健的功效。從這個意義上說，母雞是一個天然的生物技術工廠，可生產人類飲食所需的基本必需成分。

1 蛋黃是生物活性成分的寶貴來源

蛋黃儲備胚胎發育所需的多種營養成分，除了水之外，蛋黃還含有脂類、蛋白質、碳水化合物和礦物質。

從理化角度來看，蛋黃是假塑性非牛頓流體，是高度復雜的乳化蛋白-脂質復合體。蛋黃結構類似于血液，也含有一種稱為漿液的物質，蛋黃顆粒懸浮在其中。漿液是多種肽的來源，如脯氨酸和禽類抗體——免疫球蛋白Y（Immunoglobulin Y，IgY），這些肽類物質可廣泛用于預防和治療神經退行性疾病，并可生產出用于控制消化道疾病的生物醫學制劑。蛋黃顆粒部分富含卵黃素、卵磷脂和腦磷脂，通常用于醫學和美容學。

1.1 IgY

IgY是從雞血清轉運到蛋黃漿液中的一組蛋白質。它表現出與人類和動物血液中免疫球蛋白G（Immunoglobulin G，IgG）相似的特性。IgY的主要作用是誘導胚胎抗性，直至胚胎自身能夠生成功能齊全的抗體。在研究、診斷和治療中，IgY是哺乳動物IgG抗體非常優秀的替代工具。IgY的優勢在于其獨特的性質以及可簡單、有效和低損傷性地生產。因為IgY是從蛋黃中分離獲得的，不會導致動物損傷。與IgG相比，禽源抗體結構差異和系統發育距離相當大，與哺乳動物抗原同源性低，且活性及抗原效價較高。此外，它們不會激活哺乳動物補體系統，不會與循環系統中的Fc受體結合，因而可提高流式細胞儀測定的靈敏度和特異性。IgY與葡萄球菌蛋白A或鏈球菌蛋白G等細菌蛋白無反應，而IgG則可與這些蛋白結合。Hen抗體在呼吸系統細菌性和病毒性疾病的治療中非常有效，并且不會產生副作用。它們還可以替代或支持常規藥物，治療人和動物的呼吸及消化系統疾病。禽源免疫球蛋白也可用于Western Blot和酶聯免疫吸附試驗（Enzyme Linked Immune Sorbent Assay，ELISA）、免疫沉淀和免疫組化。

平均而言，蛋黃含有8 mg/mL～20 mg/mL的IgY，在抗原出現后5 d～6 d形成。我們有多種方法可以分離純化IgY，最常用的是用聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）、氯仿、異丙醇、硫酸葡聚糖和海藻酸鈉提取，也可使用色譜技術、凝膠分餾和乙醇沉淀法。在這些方法的基礎上，研究人員開發了用于IgY分離的商品化試劑盒。盡管近年來科學界對禽源抗體的研究取得了相當的進展，但人們對這些技術的興趣仍然有限。因為人們對IgY優于哺乳動物IgG的特性及獲取這些免疫球蛋白的技術了解不夠。此外，許多國家的法律不適用于禽源抗體，因此限制了其使用的可能性。另一方面，對禽源抗體認證的立法程序通常非常昂貴、費力，這進一步阻礙了研究人員開展此類研究。但有一些國家已經克服這些困難，并且已經廣泛使用禽類抗體。例如，日本可銷售對人類多種疾病具有抗性的IgY食品。

1.2 卵磷脂

卵磷脂是蛋黃顆粒中的成分，約占蛋黃所有磷脂的70%。卵磷脂主要作為細胞膜的成分存在于每個細胞中。它參與代謝過程，是大腦和神經組織非常重要的組成部分，可延緩機體的衰老過程，保護胃壁和肝臟，維持脂溶性維生素的利用，改善血液循環效率。富含卵磷脂的來源有蛋黃、大豆和油菜籽等一些油料作物的種子。由于蛋黃提取成本很高，大豆成了卵磷脂的主要來源。不過蛋黃卵磷脂含有非常均衡和獨特的成分，并含有植物來源不存在的特殊酸，因此被視為抗阿爾茨海默病、改善精神分裂癥和自閉癥兒童記憶過程等新一代藥物的一種必需成分。卵磷脂也是特殊藥用乳劑的基本成分，可對各種移植過程中局部缺血和再灌注引起的過氧化反應提供保護。蛋黃卵磷脂含有磷脂（磷脂酰膽堿約66%～67%，磷脂酰乙醇胺約15%～24%，磷脂酰絲氨酸約1%，溶血磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰乙醇胺和鞘磷脂各約3%～6%）、脂肪酸（棕櫚酰油酸約38%，棕櫚酰亞麻酸約22%，硬脂酰亞麻酸約11%，硬脂酰油酸約9%）、酰基甘油和其他脂質成分。

蛋黃卵磷脂是具有抗氧化特性的理想乳化劑、保濕劑和可促進脂肪代謝的成分，廣泛用于許多產業中，包括：食品業（生產嬰兒配方食品、兒童食品和老年人食品）、制藥業（用于生產刺激免疫系統和增強健康的藥物，用于治療皮膚病的醫用水凝膠和醫用凝膠，用于脂質體和新一代藥物的生產）和化妝品行業（用于生產化妝品、保護劑和皮膚色素）。

從蛋黃中提取卵磷脂最常用的方法是將蛋黃干燥、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黃，然后使用丙酮從乙醇提取物中除去油。

1.3 卵黃高磷蛋白

卵黃高磷蛋白由較大的卵黃蛋白原前體分子形成，是蛋黃顆粒部分的重要組分。該蛋白由分子量為160 kDa和190 kDa的兩種組分構成，是蛋黃中磷的主要來源。它很容易與蛋黃中的卵黃磷蛋白和金屬離子如Ca2+、Mg2+、Mn2+、Co2+、Fe2+和Fe3+形成復合物。它是Ca2+和Fe2+的載體，并可以與蛋黃中的所有鐵相結合，因此具有抗氧化特性。卵黃高磷蛋白具有獨特的氨基酸構成，含有大量的絲氨酸（約54%），但不含蛋氨酸、色氨酸和酪氨酸。該蛋白具有非常好的乳化性和乳化穩定性，因此實際應用日益廣泛。人們通常在食品工業中將其用作植物性脂肪和黃油生產的抗氧化劑、食品防腐劑、延長保質期的添加劑、乳化劑和乳化穩定劑。制藥工業中使用卵黃高磷蛋白生產脂質體，并且作為磷酸肽的來源用于生產抗骨質疏松癥藥物。

對蛋黃組分進行分餾可獲得卵黃高磷蛋白。目前有兩種基本的分餾方法，一種是通過常規的超速離心方法分離出卵黃高磷蛋白等蛋白質，然后進行脂質提取；另一種方法是使用有機溶劑提取脂質，然后從產生的蛋白質沉淀中分離出卵黃高磷蛋白。卵黃高磷蛋白的分離效率取決于從蛋黃顆粒中提取單個脂質和蛋白質的順序以及復合物的分離效率（主要是與卵黃磷蛋白的分離效率）。根據分餾方法的不同，人們可以從一個蛋黃中獲得100 mg～150 mg不同純度的卵黃高磷蛋白。

2 蛋清是生物活性成分的寶貴來源

蛋清是禽蛋中含量最高的成分。其結構可以分為四層，即外稀蛋白層和內稀蛋白層、濃蛋白層和系帶層。其基本化學組成包括水（約88%）、蛋白（約11%）和碳水化合物及礦物質（各約1%）。蛋清的獨特價值與其蛋白有關，這些蛋白含有多種以糖蛋白復合物形式存在的多肽，形成了特殊的膠體系統。通過合適的分餾方法，例如化學分離、膜分離或色譜分離，人們可以從這些系統中分離出多個單獨的組分（表1），其中溶菌酶最為重要，另一種蛋白質胱抑素現在也引起了人們的相當興趣。

2.1 溶菌酶

禽蛋清中的溶菌酶是一種具有酶促作用的球狀蛋白，可催化細菌細胞壁中特定多糖的水解。這種蛋白質在自然界中很常見，除禽蛋外，還幾乎存在于人類和動物有機體的所有分泌物、血液和組織中，也可從某些細菌、噬菌體和植物中分離出。溶菌酶呈堿性（等電點9.5～11.0），根據構型不同其分子量從14.5 kDa（c型，蛋雞溶菌酶）到約21 kDa（g型，鵝溶菌酶）。其結構是由129個氨基酸組成的單一多肽鏈，其中賴氨酸是N-末端，亮氨酸是C-末端。溶菌酶帶有4個二硫橋形式的交聯，因此具有內聚力和相當的穩定性。溶菌酶分子呈4.5 nm×3.0 nm× 3.0 nm的橢圓體，內部幾乎完全無極性。酶的活性中心含有天冬氨酸（Asp-52）和谷氨酸（Glu-35）基團。溶菌酶通過破壞許多細菌細胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺之間的β（1～4）糖苷鍵來分解細菌，它還能夠通過與DNA形成不溶性復合物使病毒失活。溶菌酶這些天然特性已經應用于食品行業，主要用于保存食品，生產奶酪、嬰兒配方食品及用于澄清果汁飲料和葡萄酒。

在已知的來源中，溶菌酶在淚液（5.5%～6.5%）和蛋清（3.5%）中的含量最多，其中蛋清是獲得溶菌酶的基本來源。從雞蛋清中分離溶菌酶的方法有很多，最常用的是直接結晶、色譜分離和膜分離方法。

溶菌酶主要利用它的單體形式，但也可以使用改良型的形式。與單體型相比，改良型的溶菌酶表現出更強的抗菌作用。迄今為止，人們已經開發了多種改良方法，主要是采用熱學和熱化學方法使酶低聚化從而提高其功能性。這些改良制劑含有50%～70%寡聚體（包括30%～40%二聚體），這些寡聚體賦予溶菌酶新的特性。改良型溶菌酶可增加干擾素的合成，中和炎癥過程形成的酸性物質，抑制甚至逆轉變性和壞死過程。它們能夠與細胞膜上的多糖、乙二醇和糖蛋白結合，從而調節膜過程并防止細胞惡性轉變。因此，溶菌酶作為天然抗菌物質和免疫刺激劑可控制各種類型的感染，可能很快會在食品行業、醫學和獸醫學中得到更廣泛的應用。

2.2 胱抑素

胱抑素是人們最熟悉的蛋白酶抑制劑。它對無花果蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶，組織蛋白酶和木瓜蛋白酶樣肽酶表現出非常強烈的抑制作用。胱抑素是一種低分子蛋白（12.7 kDa ～13.1 kDa），以兩種具有相同免疫性的形式存在，一種為非磷酸化胱抑素（胱抑素C1，等電點6.5），另一種為磷酸化胱抑素（胱抑素C2，等電點5.6）。胱抑素由單條多肽鏈組成，包括116個氨基酸基團、2個二硫鍵，且不含碳水化合物成分；該多肽鏈與人胱抑素具有44%的序列同源性，并且具有高穩定性。在很寬的pH范圍下，胱抑素加熱至100 ℃孵育30 min后也不會失活。如果附著聚甘露糖鏈，胱抑素的熱穩定性可進一步增強。另一方面，凍干可導致其活性顯著下降。如果冷凍過程中添加甘油，并在pH 7.5的緩沖溶液中凍干，其活性的下降程度可減小。蛋清中的胱抑素具有多種功效，如抗菌和抗癌作用，抑制導致阿爾茨海默病發展的淀粉樣蛋白斑形成等，它還可以調節雞蛋胚胎的發育。

有關介紹從雞蛋清中分離胱抑素的文獻很少。胱抑素在雞蛋清中的含量非常低（80 mg/dm3）， 因此不易獲得。根本問題是如何獲得均一的蛋白質并確保其穩定。我們可以利用離子交換和親和色譜法收集和純化胱抑素。提純后的制劑可廣泛用于醫藥、獸藥、化妝品和制藥等行業，在食品工業中可以用于保存食品及作為包裝系統中的生物活性成分。

（待續）

原題名：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（波蘭波茲南生命科學大學）