郇興建，胡序建，馮立斌，黃 明,*，周光宏

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095；

2.國(guó)家面粉及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，河南 商丘 222335)

制備豬骨天然提取物的高壓蒸煮工藝優(yōu)化

郇興建1，胡序建2，馮立斌1，黃 明1,*，周光宏1

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095；

2.國(guó)家面粉及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，河南 商丘 222335)

優(yōu)化豬骨的高壓蒸煮工藝，以達(dá)到充分提取豬骨中的蛋白質(zhì)和脂肪的目的。通過正交試驗(yàn)，確定最佳工藝條件：溫度130℃、時(shí)間3h、料水比1:1.5(mL/g)，在此條件下蛋白質(zhì)提取率為68.2%、骨油提取率為83.3%。

豬骨；基本成分；蒸煮；天然提取物

2009年我國(guó)肉類總產(chǎn)量已達(dá)7642萬噸，全國(guó)規(guī)模以上畜禽屠宰及肉制品加工業(yè)銷售總收入達(dá)到5167.4億元，在畜禽屠宰業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，隨之而來的是副產(chǎn)物骨骼的大量增加。動(dòng)物骨骼中含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪，還含有豐富的鈣、磷、鐵、鋅等微量元素及多種生物活性成分[1-3]。盡管其營(yíng)養(yǎng)成分豐富，但由于目前我國(guó)加工技術(shù)落后、單一，骨骼中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并沒有得到充分利用，不僅造成資源浪費(fèi)，且嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，加大開發(fā)骨產(chǎn)品的力度，提高骨資源的綜合利用價(jià)值十分必要。

天然提取物是指對(duì)天然動(dòng)植物通過物理或生物手段所獲取的如蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)等便于人體吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)的主要功能除了提高食品質(zhì)量，還具有很強(qiáng)的風(fēng)味增強(qiáng)效果，從而刺激食欲增進(jìn)健康，它們廣泛應(yīng)用于方便面制品、肉類速凍制品、休閑膨化食品、烘焙食品、餐飲調(diào)味制品以及營(yíng)養(yǎng)保健食品等食品領(lǐng)域[4]。因此，天然提取物及肉味香精是畜禽骨骼深加工提高附加值的很好的發(fā)展方向。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)畜禽骨骼中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(主要是骨蛋白)的提取方法包括酸堿水解法、酶解法及通過蒸煮使蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)浸溶于骨汁中等，其中因?yàn)槊附饧夹g(shù)具有酶解過程溫和、易控、高效、安全、產(chǎn)物功能多樣性等優(yōu)點(diǎn)，已成為蛋白質(zhì)資源深加工領(lǐng)域最有效、最富有前景的技術(shù)手段[3]。國(guó)外的研究報(bào)道多集中在利用酶法提取骨蛋白，如Suroukat等[5]采用豬胃蛋白酶酶解雞骨架，研究其酶解工藝參數(shù)；Linder[6]研究小牛骨骼酶解的優(yōu)化工藝參數(shù)；Fonkwe等[7]利用木瓜蛋白酶水解雞骨架，蛋白質(zhì)提取率可達(dá)80%，水解產(chǎn)物主要由游離氨基酸和小于6500D的肽段組成。國(guó)內(nèi)利用酶解法提取骨蛋白的研究也有報(bào)道，楊銘鐸等[8]對(duì)豬骨進(jìn)行超聲波預(yù)處理和雙酶水解，確定了其最佳預(yù)處理和水解條件；曾曉房[3]用不同蛋白酶酶解雞骨架，并對(duì)酶解底物中的氨基酸、肽段進(jìn)行了較深入的研究，發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶適宜于酶解雞骨架制備風(fēng)味基料。另外，高壓蒸煮也是提取骨骼中的營(yíng)養(yǎng)成分有效方法，如曹雁平等[9]對(duì)豬骨的蒸煮工藝進(jìn)行了比較研究，由于這種方法高效簡(jiǎn)單且能較好的保留原有風(fēng)味，所以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)風(fēng)味料的廠家多用這種方法提取骨骼中的營(yíng)養(yǎng)成分。本實(shí)驗(yàn)研究豬骨的高壓蒸煮工藝，以達(dá)到充分提取豬骨中的蛋白質(zhì)和脂肪的目的。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

豬骨頭 市購；石油醚 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；濃硫酸 北京化工廠；催化片 北京金元興科科技有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DGG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；分析天平 日本島津公司；陶瓷纖維馬弗爐 華港通科技(北京)有限公司；Kjeltec2300自動(dòng)凱氏定氮儀 福斯公司；索氏抽提裝置；HVE-50立式高壓滅菌鍋 日本Hirayama公司；KPG-150破骨機(jī) 北京錕捷玉誠機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 豬骨營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

水分測(cè)定：參照GB 5009.3—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：食品中水分的測(cè)定》中常壓烘干法；灰分測(cè)定：參照GB/T 9695.18—2008《肉與肉制品：總灰分測(cè)定》中高溫灼燒法；蛋白質(zhì)測(cè)定：參照GB 5009.5—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定法；粗脂肪測(cè)定：參照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》中索氏抽提法。

1.3.2 蛋白質(zhì)提取率和骨油提取率[2,10]

式中：P為蛋白質(zhì)提取率/%；m0為豬骨的質(zhì)量；m1為豬骨湯的質(zhì)量；C0為豬骨中蛋白質(zhì)的百分含量；C1為豬骨湯中蛋白質(zhì)的百分含量。

式中：F為骨油提取率/%；m0為豬骨的質(zhì)量；m1為豬骨湯的質(zhì)量；D0為豬骨中粗脂肪的百分含量；D1為分離的骨油質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4 方法

1.4.1 豬骨的粉碎

市購從同一頭豬胴體上取下的腿骨、尾骨和肩胛骨，用小刀把骨頭上的肉盡量剔除干凈，用骨頭粉碎機(jī)分別把腿骨、尾骨和肩胛骨粉碎，由于骨頭顆粒大小對(duì)蛋白質(zhì)提取有很大影響[11]，因此本實(shí)驗(yàn)把最大顆粒直徑控制在不超過0.5cm。從粉碎后的腿骨、尾骨、肩胛骨中分別取出一部分用于測(cè)定各部位豬骨的基本營(yíng)養(yǎng)成分，剩余的豬骨渣混合均勻，并取出一小部分待用于測(cè)定其基本成分，把均勻混合后的豬骨稱為混合骨。原料在－20℃冰箱中貯藏，備用。

1.4.2 豬骨基本營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

分別取出已粉碎的4種樣品骨，放在4℃冷庫中充分解凍24h[12]，按照1.3節(jié)方法測(cè)定其基本成分，每個(gè)樣品做3次重復(fù)。

1.4.3 煮骨最優(yōu)工藝研究

1.4.3.1 煮骨工藝過程及操作要點(diǎn)

－20℃冰箱中貯藏的混合骨樣品置于4℃冷庫中解凍一夜，待解凍后稱取300g樣品于2L大燒杯中，用清水清洗樣品2～3次并棄去血水，加入一定量的清水，用錫紙密封并用棉線包扎后放入高壓滅菌鍋中高壓蒸煮，所得骨湯待冷卻后5000r/min離心分離15min得骨油和骨清湯；以蛋白質(zhì)得率和骨油得率為指標(biāo)，研究不同溫度、時(shí)間、料水比等蒸煮條件對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響。

1.4.3.2 正交試驗(yàn)確定蒸煮最優(yōu)工藝

在參考已有文獻(xiàn)[9,13-14]及單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)[15]，選擇溫度、時(shí)間、料水比作為考察因素，每個(gè)因素3個(gè)水平，溫度為110、120、130℃，時(shí)間為1、2、3h，料水比為1:1、1:1.5、1:2，分別以蛋白質(zhì)提取率、脂肪得率為考察指標(biāo)，確定煮骨的最優(yōu)工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同部位豬骨的營(yíng)養(yǎng)成分分析

表1 各部位豬骨營(yíng)養(yǎng)成分表Table 1 Nutrients in different parts of pig bone

由表1可知，腿骨中的水分含量要明顯少于其他3種樣品骨的水分含量，而尾骨中水分含量是最高的。4種樣品骨中的灰分含量雖然有差別，但都沒有顯著差異(P＜0.05)。對(duì)蛋白質(zhì)含量的方差分析看，尾骨和肩胛骨與另外兩種樣品骨之間有顯著差異的(P＜0.05)，但從數(shù)值看蛋白質(zhì)含量變化并不大，只相差1～2個(gè)百分點(diǎn)，可知各種樣品骨高壓蒸煮后所得骨湯中的蛋白質(zhì)含量應(yīng)該變化不大。在脂肪含量方面，腿骨中脂肪含量要明顯高于尾骨和肩胛骨，主要是因?yàn)樨i腿骨上帶有很多脂肪沒有完全剔除，且腿骨中有大量的骨髓，可能也增加了脂肪含量。因此，若想獲得更多的骨油，在蒸煮過程中應(yīng)該增加腿骨的比例，同時(shí)盡量保留腿骨上的脂肪。

2.2 蒸煮工藝正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表2 豬骨蒸煮工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal array design matrix and experimental results for optimizing cooking conditions

通過2個(gè)指標(biāo)來考察蒸煮豬骨的最優(yōu)工藝，對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，結(jié)果見表3。以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo)時(shí)，極差為RB＞RA＞RC，即3因素主次順序?yàn)锽＞A＞C，再根據(jù)每個(gè)因素的K值，可確定優(yōu)方案為B3A3C3。同理，可以確定以骨油提取率為指標(biāo)時(shí)的優(yōu)方案為B3A3C2。

對(duì)2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析確定最優(yōu)方案。因素A、B對(duì)于2個(gè)指標(biāo)來說，都是以A3、B3為最佳；因素C對(duì)于蛋白質(zhì)提取率和骨油提取率2個(gè)指標(biāo)都是最次要因素，以保持較大K值、較低消耗、提高工廠效率為原則選取C1。所以確定優(yōu)方案為B3A3C1，即溫度130℃、時(shí)間3h、料水比1:1。

2.3 優(yōu)方案驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

表4 優(yōu)方案的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Table 4 Results of verification experiments for optimal cooking conditions

按優(yōu)方案的蒸煮條件所得結(jié)果與正交試驗(yàn)中效果較好的9號(hào)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，結(jié)果表明：在兩個(gè)指標(biāo)上優(yōu)方案都低于9號(hào)試驗(yàn)結(jié)果，在骨油提取率方面比9號(hào)試驗(yàn)少了3.5%，在蛋白質(zhì)提取率上更是比9號(hào)試驗(yàn)低了6.3%，因此，正交試驗(yàn)所確定的蒸煮條件并不是理想的優(yōu)方案，因此把最終的優(yōu)方案確定為9號(hào)試驗(yàn)，即溫度130℃、時(shí)間3h、料水比1:1.5。

3 結(jié) 論

研究發(fā)現(xiàn)各部位豬骨中的基本成分差別很大，腿骨中的脂肪含量要明顯高于肩胛骨和尾骨，達(dá)27.5%。而尾骨中含有最高的蛋白質(zhì)含量，達(dá)19.2%，而脂肪只占14.9%。為了既可獲得含蛋白質(zhì)較高的骨湯又可獲得較多的骨油，并考慮工廠實(shí)際，本實(shí)驗(yàn)采用混合骨作為高壓蒸煮工藝的研究材料。通過正交試驗(yàn)，確定最工藝條件為溫度130℃、時(shí)間3h、料水比1:1.5，在此條件下，蛋白質(zhì)提取率為68.2%，骨油提取率為83.3%。

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Optimization of High Pressure Cooking Process for Preparation of Natural Extract of Pig Bones

HUAN Xing-jian1，HU Xu-jian2，F(xiàn)ENG Li-bin1，HUANG Ming1,*，ZHOU Guang-hong1
(1. Key Laboratory of Meat Products Processing and Quality Control, Ministry of Education, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China；2. Nation Center of Quality Supervision and Inspection on Flour and Products, Shangqiu 222335, China )

In order to maximize the extraction of protein and fat from pig bones, orthogonal array design method was adopted to optimize the high pressure process of cooking pig bones. The optimal cooking conditions were found as follows: 3 h of cooking at 130 ℃ and a material-to-water ratio of 1:1.5 (mL/g). Under these conditions, the extraction rates of protein and fat were 68.2% and 83.3%, respectively.

pig bone；basic components；cooking；natural extract

TS251.94

A

1002-6630(2012)08-0015-03

2011-03-11

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200903012)

郇興建(1986—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工。E-mail：2009108026@njau.edu.cn

*通信作者：黃明(1971—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工與質(zhì)量控制。E-mail：mhuang@njau.edu.cn