我国是世界上牦牛饲养量最大的国家，饲养牦牛总数约1 400多万头，占世界牦牛饲养总量的85%左右，占全国牛只总数的16.67%[1-2]。牦牛对于强辐射、大温差和缺氧等极端环境有较强适应能力，主要分布在高海拔地区，具有极高的营养价值，享有“高原之舟”的美称[3]。我国对牦牛的研究始于20世纪30年代，牦牛肉、奶、骨、绒毛乃至血和内脏均已在食品和生物领域被研究利用，目前牦牛肉和牦牛奶的食品加工技术已经非常成熟，而牦牛皮作为牦牛相关产品加工的副产物，其加工利用大多集中在皮革行业，仅有少部分被用于制作牦牛皮胶。普通黄牛皮质地较硬，口感差，同时具有粒面平细、部位厚度差较小、网状层占真皮层厚度大、强度高等特点，更适用于加工皮革[4-5]。牦牛皮质地较软，口感好，但由于具有颈部皱纹较多、部位厚度差较大、乳头层与网状层差别大且两层交界处胶原纤维少、易造成松面现象等特点，在皮革业属于“低级材料”[6]。相比于黄牛皮，牦牛皮更适用于食品原料，其营养价值丰富，但其在食品领域并没有得到重视和深度开发，这造成了牦牛皮营养价值的损失和资源浪费，因此，对牦牛皮在食品领域的应用展开深入探究具有重要意义。本文对牦牛皮的营养成分和特性、利用现状及其在食品领域的应用前景进行综述，以期为牦牛皮在食品领域的应用和研究提供参考和依据。
1 营养成分及特性分析
牦牛皮中含有丰富的胶原蛋白、脂肪和矿物质，还包含人体所必须的大量微量元素等[7-8]。陈渭[9]对新鲜牦牛皮的主要成分进行了检测，现已明确牦牛皮中的各组分的含量，检测结果如表1所示。新鲜牦牛皮除去水分后，粗蛋白占牦牛皮干重的89.74%；脂肪占牦牛皮干重的5.27%；灰分和其他占牦牛皮干重的5.99%，其中胶原蛋白占粗蛋白含量的85%，是牦牛皮的主要营养成分[9]。胶原蛋白是一种生物高分子纤维蛋白，由多种氨基酸组成，包含7种人体必须氨基酸[10]。相比于普通蛋白质，胶原蛋白具有更好的生物相容性、促凝血性、弱抗原性和可降解性，也更易于被人体所吸收利用[11]。胶原蛋白水解后可形成水解胶原蛋白，相比于普通胶原蛋白，水解胶原蛋白具有较好的保水性、溶解性、乳化性、吸水性和表面活性[12]。
表1 新鲜牦牛皮营养成分表
Table 1 Fresh yak skin nutrition facts table
成分水分粗蛋白脂肪灰分其他含量/%64.1131.851.891.081.07
牦牛皮中丰富的矿物质元素包括Ca、Na、Mg、K、Fe、Mn、Cu和Zn等， BURAGOHAIN等[13]对牦牛不同解剖部位皮肤中的矿物质含量进行了分析测定，结果表明，牦牛不同部位皮肤的矿物质浓度变化明显，具体浓度值如表2所示。牦牛皮中常量元素Ca、Na、Mg、K等是人体生长发育所必需的营养元素，具有促进骨骼生长和加快人体新陈代谢等积极作用，微量元素Fe、Mn、Cu、Zn等是维持人体生命活动所不能缺少的重要元素，具有促进人体生长发育和细胞合成等功能特性[14-15]。牦牛皮中Ca、Cu、Fe的含量与普通牛肉相近，基本可以满足人体的正常需求[16]。
表2 牦牛皮矿物质含量
Table 2 Table of mineral content of yak skin
元素CaMgNaKCuZnFeMn含量/(mg·kg-1)0.20～64.900.20～51.300.10～5.404.80～14.400.10～0.800.10～2.100.40～92.70未检出～0.80
2 牦牛皮食品领域利用分析
2.1 牦牛皮食品现状分析
2.1.1 牦牛皮胶
牦牛皮胶，又称牦牛皮明胶、牦犀胶，是以牦牛鲜皮为原料，经酸、碱等作用破坏胶原纤维分子间和分子内的离子交联和氢键交联，使胶原分子充分释放，再通过加热使维持胶原三螺旋结构的氢键也断裂，从而后分离纯化得到食药两用胶剂[17-18]。牦牛皮胶含有丰富的胶原蛋白、氨基酸和矿物质，张彩旗等[19]将牦牛皮胶与阿胶中的主要氨基酸和矿物质含量进行了对比分析(表3～表4)，结果发现两者的氨基酸和矿物质含量相近，无显著差异。
表3 牦牛皮胶与阿胶主要氨基酸含量对比 单位：%
Table 3 Comparison of the main amino acid content of yak skin glue and Ejiao
氨基酸甘氨酸脯氨酸谷氨酸天冬氨酸精氨酸丙氨酸赖氨酸牦牛皮胶14.1111.299.978.156.645.723.77阿胶14.726.529.366.626.216.083.73
表4 牦牛皮胶与阿胶主要矿物质含量对比 单位：mg/kg
Table 4 Comparison of main mineral content of yak skin glue and Ejiao
元素PCaFeMnCuZnPb牦牛皮胶313.002 890.00155.602.521.9611.000.25阿胶217.002 042.00101.003.561.6211.330.97
牦牛皮胶具有良好的抗氧化活性、抗高血压、补血止血以及抗疲劳功能，其功能性的研究现状如表5所示。此外，XU等[26]通过对牦牛皮明胶进行理化性质和功能特性分析发现，牦牛皮明胶还具有良好耐热性，可以在生物材料、耐热稳定剂等方面进行应用。丁晨旭等[27]通过小鼠试验的方法对牦牛皮胶进行毒理学安全性评估，结果发现牦牛皮胶试验剂量为3.28～15 g/kg BW时可作为毒理学安全的保健食品。
表5 牦牛皮胶功能性研究现状
Table 5 Functional research status of yak skin glue
研究目的研究结果研究学者研究牦牛皮胶水解物(YSGH)潜在的血管紧张素转化酶(ACE)抑制活性和抗氧化生物活性作用YSGH具有较高的ACE抑制活性和良好的抗氧化活性,表明牦牛皮拥有生产具有抗高血压和抗氧化活性的功能性食品或药物的潜力LI等[20]探究牦牛皮胶对血小板活化的影响牦牛皮胶能够明显强化血小板的活性,具有很好的止血作用CHEN等[21]研究牦牛皮胶改善营养性贫血的功效学牦牛皮胶对改善人体营养和缺铁性贫血有显著功效,对贫血试食者的体质有明显改善作用,且无不良反应党合群等[22]探究牦牛皮胶对环磷酰胺所致的贫血小鼠的血象红系参数和脾脏结构的影响小鼠注射牦牛皮胶后红细胞数和血红蛋白浓度明显升高,脾脏淋巴细胞显著增多,白髓与红髓的界限逐渐清晰,牦牛皮胶对贫血小鼠有明显的补血作用陈琦等[23]研究牦犀皮胶改善缺铁型贫血的作用人体服用牦犀皮胶后血色素上升、红细胞游离原卟啉降低、血清铁蛋白上升,具有明显改善贫血的功能宁春兰等[24]研究牦犀胶的抗疲劳功能牦牛皮胶具有显著延长小鼠力竭游泳时间、降低乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK)活力、增加肝肌组织中糖元含量的作用,具有显著的抗疲劳效果姜建锋[25]
2.1.2 牦牛皮胶原蛋白
牦牛皮胶原蛋白是以牦牛皮为原料，经酸、碱、酶或盐水法提取的一种功能性蛋白质，其经酸法和酶法提取出的酸溶性胶原蛋白(acid soluble collagen, ASC)和酶溶性胶原蛋白(pepsin soluble collagen, PSC)属于I型胶原蛋白，经热水法提取出的水溶性胶原蛋白(hot water soluble collagen, HWSC)是三螺旋结构被破坏的明胶，3种胶原蛋白的热稳定性好，明显高于其他动物胶原蛋白[28]。
目前，关于牦牛皮胶原蛋白的研究主要集中在提取工艺和性能方面。陈渭[9]通过对碱性蛋白酶提取牦牛皮胶原蛋白工艺的研究，确定了牦牛皮胶原蛋白的最佳工艺条件为碱性蛋白酶用量1.5%、温度36 ℃、固液比1∶35和浸提时间12 h；王杉杉等[8]通过提取ASC和PSC，对其结构和性能进行分析发现，PSC的热变温度和热收缩温度均高于ASC，PSC的热稳定性较好，同时还对ASC和PSC的超微结构和体外自组装进行了分析，结果表明,两者表面结构松散，呈不规则的纤维网状形态，还具有一定的成纤维能力；2019年陈渭等[29]通过对木瓜蛋白酶提取牦牛皮胶原蛋白工艺进行研究，确定了最佳酶解条件为木瓜蛋白酶用量2.5%、温度50 ℃、pH 6、料液比15∶1、转速500 r/min。
2.2 牦牛皮应用前景分析
2.2.1 休闲食品领域
休闲食品是指闲暇时期所食用的快速消费食品，随着人们生活方式、食品技术和工业的快速发展，休闲食品已经成为日常生活中不可获缺的一部分[30]。
2.2.1.1 油炸产品
目前，市场上常见的炸皮产品有油炸猪皮和油炸鸡皮，其加工工艺通常为整修、浸泡、水煮、油炸、调味等[31-32]。牦牛皮作为一种胶原蛋白含量高且性质与猪皮和鸡皮相似的食品原料，将其加工为油炸牦牛皮产品具有较高的可实现性。油炸牦牛皮产品可采用“先水煮后膨化”的步骤，利用油炸膨化技术进行加工制备，形成具有独特咀嚼感和特殊风味的产品形态。其加工原理为水煮使牦牛皮脂肪游离、硬度降低，而后油炸膨化处理使胶原蛋白组织膨胀形成多孔结构[33]，获得酥脆的产品形态，此类产品风味好、口感佳、易于被消费者接受和喜爱。
2.2.1.2 皮冻产品
当前最常见的皮冻类产品是用猪皮制成的水晶皮冻产品，其加工途径一般为修整、脱脂、漂白、清洗、熬煮、成型等[34]。牦牛皮作为一种胶原蛋白含量极高的食品原料，同样可被用作皮冻生产原料。牦牛皮皮冻产品可以在保留传统加工技术的同时开发不同的产品口味或增加产品营养成分，包括黄酮等功能成分或党参、当归等药食同源成分，进而提升产品的营养价值和功能特性[35]。此产品既富含胶原蛋白，又拥有脂肪含量低的特性，不仅具有美容、抗衰老及防癌等特殊功效，且色香味俱佳、质地富有嚼劲、开袋即食、适用人群广，是一种低脂肪、低热量和高蛋白的保健美容食品。
2.2.1.3 其他产品
牦牛皮作为一种营养价值丰富的食品原料，除加工为油炸牦牛皮和皮冻外，还可以从原料调味方面入手，将其加工为不同风味的特色食品，如泡椒牦牛皮、麻辣牦牛皮、卤牦牛皮以及椒盐牦牛皮等[36-37]。此外，我国南方有带皮牛肉的食用方法，带皮牛肉可以成为牦牛皮的另一食品加工途径[38]。
2.3 营养保健食品领域
营养保健食品一般是指含有生理活性成分，具有促进健康或防治疾病的功能性食品[39]。有学者曾提出牦牛皮胶可用作保健食品[27]。此外，胶原蛋白粉、胶原蛋白胶囊和胶原蛋白口服液等也可作为保健食品进行食用，此类产品中胶原蛋白的常用提取方法有酶法、盐法、酸法和碱法等，其原理是通过改变胶原蛋白外部环境而将不同特性胶原蛋白进行分离[40]。胶原蛋白是牦牛皮的主要组成成分，因此牦牛皮是生产胶原蛋白营养保健品的最佳原料之一。郭兆锋等[41]指出水解胶原蛋白可被应用于保健食品领域，且效果显著。水解胶原蛋白是胶原蛋白水解的产物，此产品较胶原蛋白更易于被人体吸收利用，其水解后的多种活性肽还具有良好的抗氧化活性，同时也拥有改善皮肤状态和延缓皮肤衰老等功效[42-44]。
综上可知，牦牛皮在保健食品领域中可应用的产品种类繁多，形态多样，其中包括牦牛皮胶、胶原蛋白粉、胶原蛋白胶囊、胶原蛋白口服液以及水解胶原蛋白等，由此可见，将牦牛皮应用于保健食品领域不仅可以增加保健食品种类，还能使保健食品功能多样化，同时还具有提升牦牛皮附加值，提升牦牛皮利用效益的作用。
2.4 食品添加剂领域
明胶又称牛皮胶、动物胶等，依据用途和质量可分为照相、药用、食用以及工业明胶。其中食用明胶通常是以动物体内胶原蛋白为原料，经热变性部分水解和一系列精细加工制得的可溶性蛋白质，是一种具有良好凝胶性的食品添加增稠剂[45-46]。
牦牛皮作为高胶原蛋白的食品原料，符合提取明胶的基本要求，是明胶提取的最佳原料之一。同时经热变性和水解等工艺制备的明胶含有丰富的氨基酸，包括甘氨酸和酪氨酸等，其保留了牦牛皮原有的部分营养成分，能够达到补充人体所必须物质的基本要求。因此，将牦牛皮开发为食品明胶具有重要价值和深远意义[26]。此外，牦牛皮内的胶原蛋白也可以通过酸水解或酶促水解反应制备形成水解胶原蛋白，可将其用作营养强化剂，BILEK等[47]已对添加水解胶原蛋白的果汁饮料进行研究，结果表明，添加2.5%水解胶原蛋白的果汁饮料配方具有明显的优越性。
2.5 可食性包装膜领域
可食性包装膜是食品包装的一种，是指以蛋白质、植物纤维或多糖等人体可消化吸收的天然可食性物质为主，通过不同分子间相互作用而形成具有多孔网络结构的包装薄膜，此类包装薄膜可直接食用且不破坏食品风味，还具有易降解、质轻、无污染以及附加值高等优点[48]。
利用牦牛皮内丰富的胶原蛋白，将牦牛皮制备成胶原蛋白浆料，而后添加可食性的成型剂、交联剂或增塑剂，通过分子间的相互作用形成多孔网络状结构，使其成膜即可形成可食性蛋白膜或胶原肠衣，可食性蛋白膜和胶原肠衣作为可食性包装膜，同时具有机械性能强、降解无污染、渗透性好以及抗微生物和抗氧化等优点[49]，将牦牛皮应用于可食性包装膜领域，不仅可以解决产品包装问题还能起到保护环境，推动食品产业进步的关键作用。
3 展望
牦牛皮作为食品市场的一大潜在资源，大部分用于生产皮革，一直未受到食品行业的关注和重视，造成了资源浪费，因此如何提高产品附加值，深度探究牦牛皮在食品领域的应用前景十分重要。目前将牦牛皮应用于食品领域存在如下问题：(1)牦牛皮胶具有抗氧化活性、补血止血以及抗疲劳等多种保健功能，但具体功效因子及其作用机理尚不明确；(2)关于牦牛皮胶原蛋白的研究主要集中在提取工艺和性能方面，其相关应用研究较少；(3)牦牛皮在食品领域的产品种类稀缺，新产品研发仅依靠理论知识无法实现。
为解决牦牛皮在食品领域应用存在的问题，首先，可以对牦牛皮胶的功能成分进行深入研究，明确具体功效因子及其作用机理，以便于牦牛皮胶在食品领域尤其是功能性食品领域进行应用。其次，应当加深牦牛皮胶原蛋白的应用研究，尽快探索牦牛皮胶原蛋白在食品领域的其他应用形式，大力开拓牦牛皮胶原蛋白的应用市场。最后，依据牦牛皮功能性强的特点，可以在牦牛皮相关理论基础上，加大产品开发力度，更多的投入实验研究精力，为牦牛皮在食品领域的发展提供参考借鉴。本文归纳了牦牛皮在食品领域的研究应用现状，并对牦牛皮的应用前景进行了分析，旨在为牦牛皮在食品领域的发展提供依据，为相关食品企业生产提供技术支撑。
[1] 中国畜禽遗传资源状况编委会. 中国畜禽遗传资源状况[M]. 北京: 中国农业出版社, 2004．
[2] 孙海梅. 青海牦牛业的优势与发展对策[J]. 世界农业, 2002, 279(7): 52-53．
[3] 牛春娥，张利平, 孙俊锋, 等. 我国牦牛资源现状及其产品开发利用前景分析[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(17): 8 003-8 005.
[4] 苟秉琼, 孙丹虹,黄育珍. 黄牛皮组织结构的研究[J]. 皮革科学与工程，1997(2): 16-23.
[5] 孙世元, 黄鸣耀, 周宇东,等.天然牛皮胶原纤维性能研究[J]. 上海纺织科技, 2019, 47(5): 9-15.
[6] 张桂轩, 高贤近. 牦牛皮摔纹箱包革研制小结[J]. 西部皮革, 1994(2): 8-9.
[7] 王瑞瑞 . 青海省牦牛皮资源开发与应用展望[J].西部皮革, 2014, 36(16): 9-12.
[8] 王杉杉, 罗学刚, 苏峰丙, 等. 牦牛皮胶原蛋白的提取及性能分析[J]. 精细化工, 2018, 35(5): 830-837.
[9] 陈渭. 碱性蛋白酶提取牦牛皮胶原蛋白的工艺研究[J]. 青海大学学报, 2017, 35(4): 71-75.
[10] GELSE K, PSCHL E, AIGNE T. Collagens-structure, function, and biosynthesis[J]. Advanced Drug Delivery Reviews, 2003, 55(12): 1 531-1 546．
[11] 姜建锋, 魏立新, 杜玉枝, 等. 牦犀胶颗粒的质量标准[J]. 光谱实验室, 2013,30(2): 623-628.
[12] 王瑞瑞. 水解胶原蛋白的制备方法与应用进展[J]. 西部皮革, 2015, 37(20): 21-25.
[13] BURAGOHAIN R, RAJKHOWA J, BARUAH K K. The mineral comtent of skin of yak(Poephagous grunniens L.)[J]. Veterinary & Animal Sciences, 2011,7 (3) 184-186.
[14] 马国璧, 才让东智, 赵月平, 等. 牦牛矿物质营养研究进展[J]. 河南农业科学, 2012,41(8): 11-14.
[15] 曾晓房, 李柳冰, 于立梅, 等. 柠檬中微量元素功效研究进展[J]. 现代农业科技, 2018(12): 243-244.
[16] 李玲, 唐艳, 农皓如, 等. 杂交水牛肉与黄牛肉营养特性对比研究[J]. 食品工业, 2016, 37(3): 95-97.
[17] 沃德A G, 考茨 A，李文渊. 明胶的科学与工艺学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1982.
[18] 徐润, 梁庆华. 明胶的生产及应用技术[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1988.
[19] 张彩旗, 星玉秀, 胡凤祖. 牦牛皮胶氨基酸矿物质元素分析与评价[J]. 现代科学仪器, 2006(3): 50-51.
[20] LI Tian, LIU Jiaheng, MA Li, et al. Isolation and purification of antioxidant and ACE-Inhibitory peptides from yak (Bos grunniens) skin[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2017, 41(5)：e13123.
[21] CHEN Qi, YANG Hongxia, LI Yan,et al. Effects of yak skin gelatin on platelet activation[J]. Food & Function, 2019, 10(3):41.
[22] 党合群, 杨黎彬, 孙青惠. 牦牛皮胶对人体营养性贫血的改善作用[J]. 医药世界, 2005(10): 78-79.
[23] 陈琦, 杨红霞, 李雁, 等. 牦牛皮胶对环磷酰胺致贫血小鼠血象红系参数及脾脏结构的影响[J]. 天然产物研究与开发, 2019, 31(3): 415-421.
[24] 宁春兰, 陈来同. 牦犀皮胶改善缺铁型贫血的研究[J]. 中国生化药物杂志, 2006(2): 107-109.
[25] 姜建锋. 牦犀胶抗疲劳功效研究[D]. 北京:中国科学院研究生院, 2012.
[26] XU Mengqi, WEI Lixin, XIAO Yuancan, et al. Physicochemical and functional properties of gelatin extracted from yak skin[J]. Int J Biol Macromol, 2017(95): 1 246-1 253.
[27] 丁晨旭, 王小艳, 孙青惠. 牦牛皮胶的毒理学安全性评价[J]. 医药世界, 2005(6): 66-68.
[28] 王杉杉. 牦牛皮胶原蛋白的提取及其活性肽的制备[D]. 绵阳：西南科技大学, 2018.
[29] 陈渭, 陈明月, 羊家聪, 等. 木瓜蛋白酶提取牦牛皮胶原蛋白的工艺研究[J]. 青海师范大学学报(自然科学版), 2019, 35(1): 36-41.
[30] 叶盼盼, 张书敏. 我国休闲食品现状和发展趋势[J]. 食品科技, 2013, 38(9): 95-98.
[31] 俞建成. 一种炸猪皮制作方法: 中国, CN 200810122485.6[P]. 2009-12-02.
[32] 王磊, 兰玉倩, 赵倩辉, 等. 风味猪皮加工工艺研究[J]. 肉类工业, 2010(2): 29-31.
[33] 孟宇竹, 陈锦屏, 卢大新. 膨化技术及其在食品工业中的应用[J]. 现代生物医学进展, 2006(10): 132-134.
[34] 林瑜, 邱飙, 王强毅, 等. 猪皮胶与魔芋胶复配在水晶皮冻加工中的应用[J]. 包装与食品机械, 2013, 31(1): 66-69.
[35] 胡文娥,曾文华, 李紫红, 等. 优质猪皮冻加工工艺参数研究[J]. 佛山科学技术学院学报(自然科学版), 2010, 28(4): 18-20.
[36] 黎英, 陈小红, 陈雪梅, 等. 响应面法优化即食泡牛皮食品工艺条件研究[J]. 中国调味品, 2014, 39(1): 50-56.
[37] 李敬. 牛皮酶法脱毛工艺优化及其对食用质量的影响[D]. 北京：中国农业科学院, 2016.
[38] 欧阳平一, 杨冬萍. 带皮牛肉酶法嫩化及保鲜新工艺研究[J]. 湖南农业科学, 2010(3): 85-86；89.
[39] 汤洁英. 营养保健食品研发与公众健康[J]. 食品安全导刊, 2016(33): 99.
[40] 温慧芳, 陈丽丽, 白春清, 等. 基于不同提取方法的鮰鱼皮胶原蛋白理化性质的比较研究[J]. 食品科学, 2016, 37(1): 74-81.
[41] 郭兆锋, 刘爱青. 水解胶原蛋白在保健食品和化妆品中的应用进展(一)[J]. 中国生物美容, 2009(4): 70-73.
[42] 郭兆锋, 刘爱青. 水解胶原蛋白在保健食品和化妆品中的应用进展(二)[J]. 中国生物美容, 2010(1): 58-62.
[43] 尹利端, 石丽花, 王立志, 等. 水解胶原蛋白在保健食品和化妆品中的应用[J]. 农业工程技术(农产品加工), 2007(10): 17-20.
[44] HONG Hui, FAN Hongbing, MERAM CHALAMAIAH, et al.Preparation of low-molecular-weight, collagen hydrolysates (peptides): current progress, challenges, and future perspectives[J]. Food Chemistry, 2019(301): 125 222.
[45] FOEGEDINE EA, LANIER TC, HULTIN HO. Characteristics of edible muscle tissues. In Food Chemistry[M]. New York:MarcelDekker, 1996.
[46] 李国英, 刘文涛. 胶原化学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2013.
[47] BILEK S E, BAYRAM S K, et al. Fruit juice drink production containing hydrolyzed collagen[J]. Journal of Functional Foods, 2015, 14: 562-569.
[48] 朱浙辉. 可食性包装膜的研究进展和应用[J]. 食品研究与开发, 2004(3): 7-10.
[49] G
MEZ-ESTACA J, MONTERO P, FERN
NDEZ-MART
N F, et al. Physico-chemical and film-forming properties of bovine-hide and tuna-skin gelatin: a comparative study[J]. Journal of Food Engineering, 2008, 90(4): 480-486.