咸鴨蛋清的綜合利用研究進展

魏美娟,陳紅兵,佟 平,高金燕

(1.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047;2.南昌大學食品學院,江西南昌 330047;3.南昌大學中德聯合研究院,江西南昌 330047)

咸鴨蛋是以鮮鴨蛋為原料,經過一定工藝腌制而成的蛋制品。據統計,我國 90%的鴨蛋以咸鴨蛋制品消費,大約每年有上億枚咸鴨蛋黃用于制作月餅、粽子等傳統食品,由此產生的咸鴨蛋清約上萬噸[1]。咸鴨蛋清含鹽量高達7%～10%[2],除了部分用于飼料中,絕大部分咸鴨蛋清因其高含鹽量而被廢棄,不僅造成蛋品資源極大浪費,也給企業造成了巨大的經濟損失。為了提高咸鴨蛋清的附加值,國內外學者對咸鴨蛋清的再利用開展了較多的工作,在生物活性成分的提取、酶解制備功能肽、咸鴨蛋清脫鹽后再利用以及咸鴨蛋清直接利用四個方面取得了階段性研究成果[3],進一步深入研究還在進行中。本文對咸鴨蛋清綜合利用研究進展進行了總結,目前關于咸鴨蛋清生物活性成分的提取集中于溶菌酶和抗生物素蛋白的提取兩個方面;以咸鴨蛋清為原材料制備如抗氧化肽、白蛋白肽、呈味料等功能肽時,可先酶解后脫鹽,也可先脫鹽后酶解,也可以不脫鹽直接酶解;脫鹽或未脫鹽咸鴨蛋清可添加于產品中改善食品的質構特性同時增強營養價值。

1 咸鴨蛋清營養成分

咸鴨蛋清具有很高的營養價值。有研究表明,咸鴨蛋清中的蛋白質、碳水化合物、礦物質含量等均高于新鮮鴨蛋清[4]。咸鴨蛋清蛋白質的含量為11%～13%,容易被人體吸收,是一種優質蛋白[5]。表1列出了咸鴨蛋清所含的營養成分。

表1 咸鴨蛋清的營養成分[6]

2 咸鴨蛋清綜合利用

2.1 咸鴨蛋清的生物活性成分

目前關于咸鴨蛋清中生物活性成分的提取研究主要集中在溶菌酶以及抗生物素蛋白提取兩個方面。

2.1.1 溶菌酶 溶菌酶是一種天然的、安全性能很高的殺菌劑、防腐劑,可廣泛應用于食品防腐、日用化工、醫藥制劑等行業[7]。研究表明,溶菌酶在禽蛋蛋清中的含量最為豐富,約占蛋清蛋白的3.4%～3.5%[8]。Chang等[9]、馮琬幀[10]發明了咸鴨蛋清溶菌酶的提取方法。根據溶菌酶耐酸耐熱、穩定性好的特性,將咸鴨蛋清進行酸、熱處理,經離心得到含溶菌酶的上清液,上清液經超濾、冷凍干燥得到溶菌酶。但采用該方法制備的溶菌酶得率不高,且提取的溶菌酶可能會因變性而使酶活性降低,需要進一步優化。王煒軍等[11]則以脫氨酰化殼聚糖凝膠作為親和吸附介質,從咸鴨蛋清中分離出溶菌酶,所得酶的比活力大于70000 U/mg蛋白,遠超食品級及醫藥級的要求,但回收率僅達70%,且該方法過程繁瑣,難以實現工業化生產。Ding等[12]則發明了一種以L-甲狀腺素為親和配基的再生型親和沉淀劑,從咸鴨蛋清中純化出了溶菌酶,回收率達94.32%且酶活高。該方法簡單操作,可適用于大規模工業化生產溶菌酶。此外,也可以通過調節等電點的方法使咸鴨蛋清中溶菌酶結晶析出,該方法簡單、易于操作[13]。

2.1.2 抗生物素蛋白 抗生物素蛋白又稱親和素,最早發現于雞蛋清中,是一種小型四聚體糖蛋白[14],它與生物素具有高特異性緊密結合的能力。多種生物大分子如蛋白質、核酸、多糖容易被生物素標記進而與抗生物素蛋白發生偶聯,因而抗生物素蛋白被廣泛應用于親和純化和藥物傳遞、生化檢測、醫療診斷等工作[15]。目前關于雞蛋清中抗生物素蛋白的分離純化工藝有很多,提取方法主要有離子交換色譜法、凝膠過濾層析,均可實現抗生物素蛋白與其它蛋白的分離[16]。而對咸鴨蛋清中抗生物素蛋白的提取研究鮮有報道。馮朝波等[17]首次利用2-亞氨基生物素,采用親和層析的方法,從咸鴨蛋清中分離了抗生物素蛋白,回收率達60.1%±5.0%。該方法操作簡單,且蛋白純度高,為咸鴨蛋清中抗生物素蛋白的工業化提取提供了一定的技術基礎,但該方法過程較復雜,需要進一步優化。

以上文獻分析表明,咸鴨蛋清中生物活性成分的提取研究并不成熟。但關于雞蛋清中其它活性成分如卵轉鐵蛋白、卵白蛋白等蛋白的分離純化工藝已經相對成熟[18]。因此,今后可借鑒其分離純化工藝,從咸鴨蛋清中提取更多的生物活性成分,將它們應用于醫藥、化工以及食品等行業,提高咸鴨蛋清附加值。

2.2 咸鴨蛋清功能肽

咸鴨蛋清蛋白經酶水解可以生成多種生物活性的蛋清肽,具有抗氧化、降血壓、降膽固醇、抗炎癥、調節免疫力等多種生物活性[19]。通常采用中性蛋白酶、胰蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶等單酶或復合酶對咸鴨蛋清進行酶解。咸鴨蛋清經過適當的酶解既可以提高蛋白的生物活性,也可以改善蛋清液的乳化性、穩定性等功能特性[20],同時可作為配料添加于飼料或食品中。關于以咸鴨蛋清為原料制備功能肽的方法主要集中于先酶解后脫鹽、先脫鹽再酶解以及不脫鹽直接酶解三個方面。

2.2.1 酶解后脫鹽制備功能肽 目前大多數學者將咸鴨蛋清用蛋白酶酶解脫鹽后制備抗氧化肽。如王曉玲[21]的研究表明,20 mg/mL的咸鴨蛋清抗氧化肽羥基自由基以及超氧陰離子清除能力分別為70.54%和64.71%,同時咸鴨蛋清抗氧化肽對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌具有明顯的抑制作用,最低抑菌濃度分別為0.6%、0.6%、0.4%。而杜永盛[22]用酸性蛋白酶將咸鴨蛋清首先酶解為和人血白蛋白具有極其相似氨基酸模式的白蛋白肽,再利用納濾除鹽后,制備了一種可維持血漿膠體滲透壓、調節免疫的白蛋白肽。另有學者將酶解后脫鹽的咸鴨蛋清與金屬離子螯合制備微量元素補充劑。如Li等[23]則將咸鴨蛋清用中性蛋白酶進行酶解,研究發現酶解液中的Glu、Asp、Cys等氨基酸殘基有更多的鐵結合位點,將其與亞鐵鹽進行螯合后,制備的螯合物可促進機體對鐵的吸收,研究為未來開發一種新型補鐵劑提供了思路。總之,酶解脫鹽后的咸鴨蛋清多肽具有多種生物活性,可進一步制備成其它生物活性肽,拓展了咸鴨蛋清應用前景,有望提高咸鴨蛋清的附加值。

2.2.2 脫鹽后酶解制備功能肽 有研究表明,經脫鹽酶解制備的咸鴨蛋清多肽中的VSEE(Val-Ser-Glu-Glu)片段能與鈣形成可溶性配合物,進一步阻止小腸內鈣沉淀,更好地促進機體鈣的吸收。如Zhao[24]、Hou等[25]的Caco-2細胞模型以及動物實驗模型均證實脫鹽咸鴨蛋清肽可促進機體對鈣的吸收,研究為未來研發一種預防骨質疏松的保健品提供了新的思路。此外,也有學者將脫鹽咸鴨蛋清功能肽用于調味品的生產中。如周冰[26]就以真空超濾脫鹽后的咸鴨蛋清為原料,用酸水解4 h與酶水解2 h的方法對其進行水解,經測定此法蛋白水解度為52.66%,其中必需氨基酸的含量達到了36.95%,而且呈鮮甜味的氨基酸高達60.30%。將此酶解液添加于現有調味汁中可明顯改變其品質。該研究為咸鴨蛋清源調味料的研發提供了新思路。部分學者還以脫鹽酶解后的咸鴨蛋清酶解液為原料,輔以其它配料制作保健品。如王建華等[27]利用酶解后咸鴨蛋清酶解液具有的功能特性,制備了一種保健食品。將脫鹽咸鴨蛋清酶解,酶解液噴霧干燥制粉后,以5%～15%的比例與3%～15%的獼猴桃凍干粉、5%～15%的香蕉凍干粉及其它食品添加劑混合,制成了一種新型的水果蛋清肽片。該水果蛋清肽片具有抗氧化、調節免疫、改善胃腸道健康的保健功效。

據文獻報導,蛋清蛋白是食源性抗凝血肽的主要來源之一[28],而且已有學者從蛋清蛋白中獲得了抗高血壓肽[29]。因此推理可知以脫鹽咸鴨蛋清酶解液為原料可以制備抗高血壓肽、抗凝血肽。實際上,李菁等[30]以新鮮雞蛋清粉為原料,采用堿性蛋白酶酶解,測得酶解液DPPH自由基清除能力為42.10%,隨后以25%的比例添加檸檬酸4%、蔗糖12%等輔料,制備了一種新型的蛋清肽飲料。由此提示,將脫鹽咸鴨蛋清酶解液添加其它輔料或與發酵技術聯用,可以制備新型的功能飲料。

2.2.3 不脫鹽酶解制備含鹽功能肽 目前,已有一些研究發現,未脫鹽咸鴨蛋清的酶解液可用作水產品的保水劑。如Yang[31]、Kaewmanee等[32]的實驗發現,咸鴨蛋清經蛋白酶或酸輕度水解后,可部分替代或全部替代磷酸鹽作為新型保水劑,改善蝦處理過程中磷的殘留而不影響其質構。原因可能是因為咸鴨蛋清酶解后的多肽分子量小,結構疏松,可充分進入肌肉纖維分子中,由于它本身的親水性,從而提高了蝦肉的保水性,該研究拓寬了咸鴨蛋清在水產領域的應用范圍。此外,也有學者以咸鴨蛋清酶解液為原料,制備肉類食品添加劑。如黃群等[33]采用風味蛋白酶將咸鴨蛋清酶解7.0 h,調節酶解液初始pH為9.5,隨后添加3.5%葡萄糖,控制溫度和時間為110 ℃、80 min,進行美拉德反應。此法制得產物色澤誘人、香氣濃郁,是一種理想的肉類風味食品添加劑。這種新嘗試,進一步提高了咸鴨蛋清的再利用率。咸鴨蛋清酶解液在營養制劑的制作方面也有一定的應用。如劉靜波等[34]則將咸鴨蛋清直接用蛋白酶酶解,以咸鴨蛋清蛋白多肽粉(2%～5%)、麥芽糖糊精(45%～50%)、魔芋粉(7%～12%)以及其它輔料,制作出了一種新型腸內營養制劑。動物實驗表明,這種營養制劑可改善患者胃腸紊亂并增強免疫力。該研究發現拓寬了咸鴨蛋清在醫學領域的潛在應用。

2.3 脫鹽咸鴨蛋清用于食品配料

2.3.1 咸鴨蛋清脫鹽的方法 目前咸鴨蛋清脫鹽的方法包括膜過濾法、電滲析法、絮凝法三種(表2)。表2所列三種脫鹽方法,咸鴨蛋清脫鹽效率較高,但每種方法都存在一定的弊端,需不斷改進。

表2 咸鴨蛋清脫鹽方法

2.3.2 脫鹽咸鴨蛋清應用于食品配料 咸鴨蛋清經脫鹽后,拓寬了其應用領域。已有大量的研究表明,新鮮鴨蛋清在改善食品凝膠性能方面優于雞蛋清[38]。目前國內已有多個專利將脫鹽后的咸鴨蛋清部分取代雞蛋清,制成成品,改善產品質構。如將脫鹽后的咸鴨蛋清凝膠進行脫氣處理,添加7%～12%的蔗糖、0.4%～1.2%的增稠劑以及其它輔料,70～85 ℃進行水浴(10～30 min),研制一種新型的蛋清布丁[39];或將電滲析脫鹽的咸鴨蛋清與雞蛋清以一定比例(w/w)混合,輔以其他食品添加劑,80～100 ℃烘烤30～60 min,隨后鹵料鹵制2～3 h,制得蛋干[40]。研究表明,此法制備的蛋干具有良好的口感?？梢?經脫鹽后的咸鴨蛋清可部分取代或全部取代雞蛋清,作為食品原料,提高其附加值。此外,Chaiyasit 等[41]的研究發現,巴氏殺菌后的新鮮鴨蛋清較雞蛋清具有更高的泡沫穩定性。因而可對脫鹽后的咸鴨蛋清進行改性,增強其起泡性質,使其更多地應用于蛋糕、面包、冰淇凌等領域中。同時,研究發現新鮮鴨蛋清進行噴霧干燥前,用葡萄糖氧化酶或過氧化氫酶進行脫糖,所產生的鴨蛋清粉凝膠結構致密,凝膠硬度、黏度、咀嚼性均提高[42]。以此為借鑒,對脫鹽的咸鴨蛋清進行干燥工藝優化,提高其功能特性,可以拓寬應用范圍。

2.4 咸鴨蛋清用于食品配料

2.4.1 用于改善產品凝膠特性 咸鴨蛋清因具有良好的營養與加工功能特性可直接添加于產品中,用于改善產品的質構。如肖功年等[43]將咸鴨蛋清與雞蛋清以4∶1的質量比混合并稀釋一定比例,添加0.15%的卡拉膠,經85 ℃加熱,可制得具有良好質構的日本豆腐;Quan等[44]的研究表明沙丁魚魚糜凝膠中添加適量的咸鴨蛋清粉,可改善魚糜凝膠的強度和感官特性,因為咸鴨蛋清粉具有很高的蛋白酶抑制活性,可降低沙丁魚中肌原纖維等蛋白質的水解,進而改善凝膠性能;Tan等[45]將咸鴨蛋清作為鹽替代物(每15.21 g取代1 g鹽)添加于堿水面條的生產中,結果表明,該法制作的面條粘彈性和咀嚼性較不添加組有很大提高。上述研究表明,咸鴨蛋清在提高食品質構特性方面具有很好的優勢,可嘗試將其應用到鹵制豆腐干生產中,研制一種方便、休閑的新型食品,或者將其添加于皮凍的生產過程中增加口感,或將其添加于米粉、米線等的生產過程中增強其韌性。另外,譚蘆蘭等[46]的研究則表明,添加0.6%～1.0%的魔芋膠多糖,可改善咸鴨蛋清凝膠的強度與持水性。這是由于一方面魔芋膠結構中含有的葡甘露聚糖可與咸鴨蛋清中的卵白蛋白發生交聯反應,使咸鴨蛋清蛋白凝膠網絡致密,另一方面魔芋膠中含大量的親水基團,可結合水分,增強凝膠持水性。這些研究拓寬了咸鴨蛋清的應用范圍,為咸鴨蛋清在食品領域中的廣泛應用打下了基礎。

2.4.2 應用于制作高起泡性要求的食品 Venkatachalam[47]的研究表明,經過長期腌制后的咸鴨蛋清具有很好的起泡性質,可能因為隨著腌制時間的延長,蛋清中鹽含量的增加,蛋清蛋白的zeta電位、疏水性發生改變,進而影響起泡性。因而長期腌制后的咸鴨蛋清可作為一種添加蛋白,生產高起泡性要求的食品,如蛋白酥。另外,為進一步拓寬咸鴨蛋清在食品加工中的應用,不少學者對咸鴨蛋清起泡性質進行了研究。如,咸鴨蛋清中添加適當濃度的NaOH、KOH和Na2CO3,可以降低含鹽蛋清的黏度,增強蛋清的起泡特性[48],原因可能是堿液的添加改變了蛋清體系的pH,影響蛋白質溶解度。皮鈺珍等[49]的研究表明,咸鴨蛋清粉經過適當的紫外輻照,可提高其起泡性,因為紫外輻照處理,可引起蛋白質中氨基酸的氧化、共價鍵斷裂,蛋清粉經適度變性后,起泡性得到提高。

2.4.3 增強食品的營養價值 據報道,一些學者直接將咸鴨蛋清混合其它配料并制備高營養價值的食品。如王中鳳等[50]將咸鴨蛋清、鮮雞蛋清、花生粕、芝麻粕、鮮奶等配料以一定比例混合,研制了低脂高蛋白的沙拉醬。Wang 等[51]則以咸鴨蛋清和淀粉為原料,結合脈沖噴動微波真空干燥技術制備了一種新型膨化食品。結果表明咸鴨蛋清與淀粉比例為3∶10,微波功率為2.01 kW下,所制備的產品膨脹率高,產品營養價值高。

3 結論

綜合分析表明,如何發掘咸鴨蛋清的功能并拓寬應用范圍仍具有研究價值。首先,脫鹽是解決咸鴨蛋清利用率低的關鍵?？傮w而言,絮凝法是較為理想的脫鹽方法。但此法回收的蛋白質可能因變性導致功能性質的降低。今后可進一步開發更高效、低耗能的脫鹽方法,同時更多地保留鴨蛋清蛋白的功能性質。也可對咸鴨蛋的腌制機理進行研究,從根本上解決咸鴨蛋清過咸的問題。此外,經脫鹽后的咸鴨蛋清可部分替代雞蛋清用于食品配料中,更多地添加于現有食品中,增強營養或質構特性。其次,對脫鹽后咸鴨蛋清進行多種生物活性成分的研究,期待發現更多的功能成分,如蛋白酶抑制劑。而關于脫鹽咸鴨蛋清酶解液或未脫鹽咸鴨蛋清酶解液,可研究其它生物活性,如抗疲勞,將其應用于食品、醫藥或化工各個方面。最后企業還需要充分發揮創新主體作用,在產學研的聯合作用下,推動咸鴨蛋清綜合利用向前發展。