高蛋白濃縮牦牛骨湯煮制工藝及風味分析

鄭 婭，余群力，張玉斌

（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070）

高蛋白濃縮牦牛骨湯煮制工藝及風味分析

鄭 婭，余群力*，張玉斌

（甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070）

以牦牛骨為原料，采用Central Composite設計，通過測定濃縮骨湯中蛋白質含量，得出高蛋白濃縮牦牛骨湯最佳煮制工藝條件為：骨塊徑3cm、料液比3∶20、煮制時間4h，在此條件下煮制的牛骨湯，蛋白質含量較高，具有牛骨湯特有風味。通過GC/MS檢測，高蛋白濃縮牦牛骨湯揮發性物質豐富，共74種，其特征香氣主要來自醛類、酯類、醇類、酮類以及雜環類化合物，其中2，4-己二烯醛、反-2-庚烯醛、反式-2，4-癸二烯醛、反式-2-十二烯醛、反-2-己烯醛、苯并噻唑、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等物質都對高蛋白濃縮骨牛骨湯特征風味有貢獻。高蛋白濃縮骨牛骨湯除了含有許多鮮牛骨所含有的特征性物質外，還產生了2，5-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、β-倍半水芹烯、2，3-辛二酮、1-辛烯-3-醇等形成骨湯風味的特色揮發性化合物。

高蛋白，牦牛骨湯，煮制，濃縮，風味

Abstract：Yak bone was raw material in this study，studied influence of optimization of concentrated bone soup of collagen protein content by Central composite design.It was concluded that the maximum response value corresponding to the optimal conditions which the bone block size was 3cm，liquid ratio was 3∶20，and boiling time was 4h.Under the condition，the bone soup decocted best，volatile substances were found in bone soup rich in volatile components of 74 kinds by GC/MS testing.The characteristic aroma was from aldehydes，esters，alcohols，ketones and heterocyclic compounds，including 2，4-sorbaldehyde，heptyl-2-hepenal，heptyl-2，4-decadienal，heptyl-2-dodecenal，heptyl-2-hexenal，benzothiazole，4-propenyl-2-methoxyphenol and so on which had contributed to concentrated bone soup characteristic flavour.In addition，contained many fresh bone that contains the characteristic substances，also produced a lot of material what the fresh bone did not contain.And it also produced 2，5-dimethylpyrazine，2，3-dimethylpyrazine，β -sesquiphellandrene，2，3-Octanedione，1-octene-3-alcohol and so on.

Key words：high protein；concentrated yak bone soup；boiling；concentrated；flavor

牦牛骨營養豐富，含有多種人體所需的營養物質，其中80%以上為組成膠原纖維的蛋白質[1]。牛骨中含有構成蛋白質的所有氨基酸，且比例均衡、必需氨基酸水平高屬于優質蛋白。相對肉類產品而言，骨湯蛋白質含量豐富，含有容易被人體吸收利用的短肽游離氨基酸、維生素以及礦質元素等營養成分[2]，是優質蛋白質營養資源，開發潛力巨大[3]。目前尚未報道對高蛋白濃縮牦牛骨湯中揮發性風味物質的研究。本實驗以新鮮牦牛骨為原料，采用Design expert7.0設計并優化煮制工藝，研究不同骨塊徑、料液比及煮制時間對濃縮牛骨湯中蛋白質含量的影響，并分析最優煮制工藝下濃縮牦牛骨湯揮發性物質[4]。為開發具有高蛋白含量和特殊風味物質的濃縮牛骨湯料提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牦牛骨（四肢管狀骨） 選自甘肅康美現代農牧產業集團有限公司。

KPG強力破骨機 北京錕捷玉誠機械設備有限公司；GCF型高壓釜 威海景達化工機械有限公司；NT（G）真空蒸發濃縮機 天津國安機械設備有限公司；手動SPME進樣器（50/30μmDVB/CAR/PDMS） 美國SUPELCO公司；OV1701色譜柱 長50m，內徑0.2mm，膜厚0.33μm；AUTOSYSTEMXL-TURBOMASS氣相色譜-質譜聯用儀 美國PERKINELMER公司；DS-Ⅱ電熱三用水箱 北京市醫療設備廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 牛骨→切割破碎→清洗→浸泡→沸水預煮→去浮沫→高壓煮骨→添加輔料→常壓文火煮制→去除油脂→湯渣分離→骨湯→真空蒸發濃縮→高蛋白濃縮骨湯

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 預煮 牛骨解凍，切割破碎，冷水浸泡30min，除血水加生姜、蔥，加水預煮至沸騰，去浮沫。

1.2.2.2 高壓煮制條件 121～126℃，0.1～0.15MPa。

1.2.2.3 輔料 100kg牛骨中添加的調味料配方為：食鹽0.7kg，胡椒0.16kg，花椒0.12kg，雞精0.22kg。

1.2.2.4 真空蒸發濃縮條件 壓力0.7～0.8MPa，溫度70℃，濃縮比1∶6[5]。

1.2.3 測定方法

1.2.3.1 常規營養 水分GB 5009.3-2010；蛋白質GB 5009.5-2010；粗脂肪GB/T 5009.3-2003；Ca GB/T 9695.13-2009；測定重復3次取平均值。

1.2.3.2 感官評分 色澤、風味、粘稠度、可接受性，每個指標采用5分制評分，按表1中的方法評分，重復5次取平均值。

表1 骨湯感官品質評分標準表[10]Table 1 Bone soup sensory evaluation[10]

1.2.3.3 風味測定[1]GC條件：進樣口溫度250℃，不分流；載氣為高純氦氣；柱流量0.8mL/min，總流量20mL/min；初溫50℃，保持2min，3℃/min升至225℃保持1min，MS條件：接口溫度200℃，電子轟擊離子源（EI）70eV，質量掃描范圍10～400m/z[6]。

1.2.4 實驗設計

1.2.4.1 篩選煮骨方式 分別采用高壓、常壓文火和常壓大火三種不同煮骨方式[7]，1～6h不同時間對相同的牛骨原料，其他煮制工藝相同進行煮制，以濃縮骨湯中蛋白質含量和感官評定為評定標準，篩選最佳煮制方式[8]。

1.2.4.2 響應面優化煮制工藝參數 根據單因素實驗結果，采用Design expert7.0軟件建立Central composite模型優化不同煮制條件對濃縮牦牛骨湯蛋白質含量的影響并對數據進行統計分析。實驗因素水平編碼見表2。

表2 Central composite設計實驗因素水平編碼表Table 2 Factors，levels and coding table of Central composite design test

2 結果與討論

2.1 鮮牛骨營養成分[9]

表3 鮮牛骨營養成分Table 3 Analysis of nutritional components of fresh bones

2.2 篩選煮制方式

本實驗采用三種不同煮骨方式，在不同時間進行骨湯煮制并測定濃縮骨湯中蛋白質含量，然后進行感官評定，篩選最佳煮制方式。

圖1 不同煮制方式對高蛋白濃縮骨湯蛋白質含量的影響Fig.1 Determination of protein content for bone soup containing proteins

圖2 不同煮制方式對高蛋白濃縮骨湯感官評價的影響Fig.2 Effect of sensory evaluation for bone soup

從圖1可以看出，三種不同煮制方式下，隨時間的延長，骨湯中蛋白質含量也逐漸增大，同等時間下高壓煮制蛋白質含量明顯大于常壓煮制。且在高壓煮制方式下，1h后隨時間的增長骨湯中蛋白質含量并沒有顯著增加。由圖2可知，以骨湯感官評分為指標，常壓文火煮制除在稠度上略低外，其他各方面均優于高壓和常壓大火煮制。雖然加壓煮制可以大大加速鈣溶出，但如果時間過長，骨湯滋味明顯不如常壓煮制方式，易產生腥味且高壓時間過長湯汁外溢現象嚴重，出品率大大降低[10]。因此，選用高壓1h后常壓文火煮制。

2.3 煮制條件的響應面優化結果分析

根據測定濃縮骨湯中蛋白質含量，對骨塊徑、料液比、煮制時間3個因素進行優化，設計三因素三水平響應面實驗，實驗結果見表4。

應用Design Expert 7.0統計軟件對表4中的數據進行分析，可得出3個因素與蛋白質含量Y之間的回歸方程為：

由表5可知，回歸模型高度顯著（p＜0.01），R2為0.9235，表明蛋白質含量的實際值與預測值之間具有較好的擬合相關性，能夠反映出骨湯中蛋白質含量與骨塊徑、料液比、煮制時間之間的關系?？梢岳没貧w方程確定最佳煮制工藝。

表4 響應面設計方案及實驗結果Table 4 Design and results of Central composite experiment

表5 Central composite實驗方差分析Table 5 Variance analysis of Central composite design test

根據表5的方差分析結果對模型方程進行優化：模型中的二次項A2、B2的影響達到顯著水平（p＜0.01），一次項B以及二次項C2達到顯著水平（p＜0.05），即B、A2、B2、C2為顯著性影響因素，說明骨塊徑、料液比以及煮制時間均作用明顯。通過GLM Procedure對模型的處理，得到優化后的回歸模型為：

對模型的回歸方程進行中心標準化處理分析各因素對骨湯蛋白質含量的影響從大到小依次為：骨塊徑、料液比、煮制時間。

根據響應面實驗數據分析得出濃縮牛骨湯中蛋白質含量最高時的條件為：骨塊徑為3.28cm、料液比為3∶20、煮制時間為3.79h，蛋白質平均含量達41.6%。最終得出優化結果條件下響應面3D效果圖見圖3～圖5。

由表5和圖3可知，料液比與骨粒徑對濃縮骨湯蛋白質含量的交互作用顯著性較小。隨著骨粒徑、料液比的增加，濃縮骨湯蛋白質含量都呈現出先升高后降低的趨勢，但是骨粒徑對濃縮骨湯蛋白質含量的影響大于料液比的影響。

由表5、圖4、圖5可知，骨粒徑與煮骨時間、煮制時間與料液比對濃縮骨湯蛋白質含量的交互作用均不顯著。但可以看出，相對于料液比和煮制時間，骨粒徑對濃縮骨湯蛋白質含量的影響更大，這與回歸模型得到的結果一致。

圖3 料水比、骨塊徑對濃縮骨湯蛋白質含量的響應面分析Fig.3 Response surface of the effect of material-to-liquid ratio and bone particle size on the protein content of enriched bone soup

圖4 料水比、煮骨時間對蛋白質含量的響應面分析Fig.4 Response surface of the effect of bone particle size and cooked time on the protein content of enriched bone soup

圖5 煮骨時間、骨塊徑對蛋白質含量的響應面分析Fig.5 Response surface of the effect of material-to-liquid ratio and cooked time on the protein content of enriched bone soup

根據Design Expert 7.0統計軟件，從實際生產出發，選擇高蛋白濃縮牦牛骨湯煮制工藝條件為：骨塊徑為3cm、料液比為3∶20、煮制時間為4h，在此條件下進行驗證實驗，蛋白質含量達41.3%，與預測值41.6%接近，感官評價較好，蛋白質含量較高，表明本模型優化出的工藝參數可靠，具有實用價值[11]。

2.4 高蛋白濃縮牦牛骨湯揮發性化合物測定結果

利用響應面優化結果得到的最佳煮制工藝對濃縮牦牛骨湯進行煮制，經真空蒸發濃縮得到濃縮骨湯。采用GC-MS測定的濃縮牛骨湯揮發性物質如圖6所示。揮發性化合物出峰時間主要集中在2～50min。

圖6 高蛋白濃縮骨湯的總離子流圖Fig.6 Total ion chromatograms of bone soup

表6 高蛋白濃縮骨湯揮發性物質相對含量Table 6 Relative content of volatile substances in bone soup

續表

由表6可知，濃縮牛骨湯揮發性物質豐富，共發現揮發性成分74種。其中烴類17種、醇類6種、醛類17種、酮類7種、酸類3種、酯類5種、芳香族化合物9種、雜環類化合物8種、其他2種。芳香族化合物含量最高，為24.11%。1，3-二甲基萘含量是所有揮發性物質中相對含量最高的，同時能夠看出1-甲基萘的含量也相對較高。醛類的種類最多為17種，相對含量為22.83%，排名第二，主要成分為直鏈飽和醛、烯醛，其中己醛含量最高，相對含量達3.85%，同時壬醛的含量也較高，為3.68%。排名第三的為烴類，相對含量為20.17%。該類物質主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，主要是烷烴、芳香烴、不飽和烴。雜環類化合物、酯類、酮類含量依次降低，但相差不大，在種類上看，除了醇類有所增加，其他物質種類變化不大。醇類、酸類、其他類物質含量相對較低，均在2%左右。高蛋白濃縮牛骨湯特征香氣主要來自醛類、酯類、醇類、酮類以及雜環類化合物中，2，4-己二烯醛、反-2-庚烯醛、反式-2，4-癸二烯醛、反式-2-十二烯醛、反-2-己烯醛、苯并噻唑、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等物質都對高蛋白濃縮骨牛骨湯特征風味有貢獻。高蛋白濃縮骨牛骨湯除了含有許多鮮牛骨所含有的特征性物質外，還產生了2，5-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、β-倍半水芹烯、2，3-辛二酮、1-辛烯-3-醇等形成骨湯風味的特色揮發性化合物[12]。

3 討論

揮發物對骨湯的香味和總風味貢獻的大小取決于各自的香味值（濃度/閾值）。香氣值＞1的揮發物可能對總香味有直接影響，而香氣值＞1的揮發物也可能對總香氣無實際作用或與其他物質發生協同、拮抗或加成反應，間接影響骨湯的香味[4]。經煮制濃縮后的骨湯揮發性物質比速溶牛骨復合顆粒湯料[2]多出10種左右，經本實驗加工的高蛋白濃縮牦牛骨湯除醛類外，其余各類化合物含量均高于速溶牛骨復合顆粒湯料。脂肪烴、芳香烴、直鏈飽和醇、烷基酮、以及除硫酯以外的酯、醚及羧酸等閾值一般較高，而在肉中含量有限[11]，通常認為對骨湯風味貢獻不大，而內酯、直鏈硫化物、不飽和醛、含硫、氧、氮的雜環化合物等物質一般閾值很低[12]，是決定骨湯風味的關鍵物質，在差異最大的醛類物質中，己醛主要來自ω-6不飽和脂肪酸，己醛具有油脂香氣，但含量過大則說明油脂腐敗嚴重。本實驗得到的產品己醛含量明顯降低，說明對骨湯的加工除了提高骨湯蛋白質含量外還可以減緩油脂的腐敗。

4 結論

4.1 本研究以牦牛骨為原料，以蛋白質含量為測定標準，采用響應面優化方法，篩選出最佳煮制工藝條件為：骨塊徑3cm、料液比3∶20、煮制時間4h，在此條件下煮制的牛骨湯蛋白質含量較高，風味最佳。本濃縮牛骨凍干湯料無污染，復水后具有骨湯應有的風味和調料風味，而且具有熟制后的濃郁香氣，色澤乳白，可直接食用或作調料使用。產品色、香、味和營養成分得到了保持，可作為方便食品和休閑食品的配料。

4.2 使用GC/MS檢測，高蛋白濃縮牦牛骨湯揮發性物質豐富，共74種，其特征香氣主要來自醛類、酯類、醇類、酮類以及雜環類化合物，其中2，4-己二烯醛、反-2-庚烯醛、反式-2，4-癸二烯醛、反式-2-十二烯醛、反-2-己烯醛、苯并噻唑、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等物質都對高蛋白濃縮骨牛骨湯特征風味有貢獻。高蛋白濃縮骨牛骨湯除了含有許多鮮牛骨所含有的特征性物質外，還產生了2，5-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、β-倍半水芹烯、2，3-辛二酮、1-辛烯-3-醇等形成骨湯風味的特色揮發性化合物。

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Preparation method and taste analysis of enriched Yak bone soup with high protein

ZHENG Ya，YU Qun-li*，ZHANG Yu-bin
（College of Food Science and Technology，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

TS251.1

B

1002-0306（2012）16-0257-05

2012-02-01 *通訊聯系人

鄭婭（1987-），女，碩士研究生，研究方向：農產品加工及貯藏工程。

國家現代農業（肉牛牦牛）產業技術體系（CARS-38）；公益性行業（農業）科研專項（201203009）。