制備豬骨天然提取物的高壓蒸煮工藝優化

郇興建，胡序建，馮立斌，黃 明,*，周光宏

(1.南京農業大學 教育部肉品加工與質量控制重點實驗室，江蘇 南京 210095；

2.國家面粉及制品質量監督檢驗中心，河南 商丘 222335)

制備豬骨天然提取物的高壓蒸煮工藝優化

郇興建1，胡序建2，馮立斌1，黃 明1,*，周光宏1

(1.南京農業大學 教育部肉品加工與質量控制重點實驗室，江蘇 南京 210095；

2.國家面粉及制品質量監督檢驗中心，河南 商丘 222335)

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

豬骨；基本成分；蒸煮；天然提取物

2009年我國肉類總產量已達7642萬噸，全國規模以上畜禽屠宰及肉制品加工業銷售總收入達到5167.4億元，在畜禽屠宰業迅猛發展的同時，隨之而來的是副產物骨骼的大量增加。動物骨骼中含有大量的蛋白質、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]。盡管其營養成分豐富，但由于目前我國加工技術落后、單一，骨骼中的營養物質并沒有得到充分利用，不僅造成資源浪費，且嚴重污染環境。因此，加大開發骨產品的力度，提高骨資源的綜合利用價值十分必要。

天然提取物是指對天然動植物通過物理或生物手段所獲取的如蛋白質、氨基酸、礦物質等便于人體吸收的營養物質，這些物質的主要功能除了提高食品質量，還具有很強的風味增強效果，從而刺激食欲增進健康，它們廣泛應用于方便面制品、肉類速凍制品、休閑膨化食品、烘焙食品、餐飲調味制品以及營養保健食品等食品領域[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展方向。

目前，國內外對畜禽骨骼中營養物質(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等營養物質浸溶于骨汁中等，其中因為酶解技術具有酶解過程溫和、易控、高效、安全、產物功能多樣性等優點，已成為蛋白質資源深加工領域最有效、最富有前景的技術手段[3]。國外的研究報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；Linder[6]研究小牛骨骼酶解的優化工藝參數；Fonkwe等[7]利用木瓜蛋白酶水解雞骨架，蛋白質提取率可達80%，水解產物主要由游離氨基酸和小于6500D的肽段組成。國內利用酶解法提取骨蛋白的研究也有報道，楊銘鐸等[8]對豬骨進行超聲波預處理和雙酶水解，確定了其最佳預處理和水解條件；曾曉房[3]用不同蛋白酶酶解雞骨架，并對酶解底物中的氨基酸、肽段進行了較深入的研究，發現胰蛋白酶適宜于酶解雞骨架制備風味基料。另外，高壓蒸煮也是提取骨骼中的營養成分有效方法，如曹雁平等[9]對豬骨的蒸煮工藝進行了比較研究，由于這種方法高效簡單且能較好的保留原有風味，所以國內生產風味料的廠家多用這種方法提取骨骼中的營養成分。本實驗研究豬骨的高壓蒸煮工藝，以達到充分提取豬骨中的蛋白質和脂肪的目的。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

豬骨頭 市購；石油醚 國藥集團化學試劑有限公司；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 儀器與設備

DGG-9240A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司；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 北京錕捷玉誠機械設備有限公司。

1.3 指標測定

1.3.1 豬骨營養成分測定

水分測定：參照GB 5009.3—2010《食品安全國家標準：食品中水分的測定》中常壓烘干法；灰分測定：參照GB/T 9695.18—2008《肉與肉制品：總灰分測定》中高溫灼燒法；蛋白質測定：參照GB 5009.5—2010《食品安全國家標準：食品中蛋白質的測定》中自動凱氏定氮儀測定法；粗脂肪測定：參照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》中索氏抽提法。

1.3.2 蛋白質提取率和骨油提取率[2,10]

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

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

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，用骨頭粉碎機分別把腿骨、尾骨和肩胛骨粉碎，由于骨頭顆粒大小對蛋白質提取有很大影響[11]，因此本實驗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定各部位豬骨的基本營養成分，剩余的豬骨渣混合均勻，并取出一小部分待用于測定其基本成分，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 豬骨基本營養成分測定

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節方法測定其基本成分，每個樣品做3次重復。

1.4.3 煮骨最優工藝研究

1.4.3.1 煮骨工藝過程及操作要點

－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；以蛋白質得率和骨油得率為指標，研究不同溫度、時間、料水比等蒸煮條件對實驗參數的影響。

1.4.3.2 正交試驗確定蒸煮最優工藝

在參考已有文獻[9,13-14]及單因素試驗的基礎上，采用L9(34)正交試驗表進行試驗[15]，選擇溫度、時間、料水比作為考察因素，每個因素3個水平，溫度為110、120、130℃，時間為1、2、3h，料水比為1:1、1:1.5、1:2，分別以蛋白質提取率、脂肪得率為考察指標，確定煮骨的最優工藝條件。

2 結果與分析

2.1 不同部位豬骨的營養成分分析

表1 各部位豬骨營養成分表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)。對蛋白質含量的方差分析看，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)，但從數值看蛋白質含量變化并不大，只相差1～2個百分點，可知各種樣品骨高壓蒸煮后所得骨湯中的蛋白質含量應該變化不大。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，主要是因為豬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，在蒸煮過程中應該增加腿骨的比例，同時盡量保留腿骨上的脂肪。

2.2 蒸煮工藝正交試驗結果與分析

表2 豬骨蒸煮工藝正交試驗結果Table 2 Orthogonal array design matrix and experimental results for optimizing cooking conditions

通過2個指標來考察蒸煮豬骨的最優工藝，對表2數據進行極差分析，結果見表3。以蛋白質提取率為指標時，極差為RB＞RA＞RC，即3因素主次順序為B＞A＞C，再根據每個因素的K值，可確定優方案為B3A3C3。同理，可以確定以骨油提取率為指標時的優方案為B3A3C2。

對2個指標進行綜合分析確定最優方案。因素A、B對于2個指標來說，都是以A3、B3為最佳；因素C對于蛋白質提取率和骨油提取率2個指標都是最次要因素，以保持較大K值、較低消耗、提高工廠效率為原則選取C1。所以確定優方案為B3A3C1，即溫度130℃、時間3h、料水比1:1。

2.3 優方案驗證實驗

表4 優方案的驗證實驗Table 4 Results of verification experiments for optimal cooking conditions

按優方案的蒸煮條件所得結果與正交試驗中效果較好的9號試驗結果對比，結果表明：在兩個指標上優方案都低于9號試驗結果，在骨油提取率方面比9號試驗少了3.5%，在蛋白質提取率上更是比9號試驗低了6.3%，因此，正交試驗所確定的蒸煮條件并不是理想的優方案，因此把最終的優方案確定為9號試驗，即溫度130℃、時間3h、料水比1:1.5。

3 結 論

研究發現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27.5%。而尾骨中含有最高的蛋白質含量，達19.2%，而脂肪只占14.9%。為了既可獲得含蛋白質較高的骨湯又可獲得較多的骨油，并考慮工廠實際，本實驗采用混合骨作為高壓蒸煮工藝的研究材料。通過正交試驗，確定最工藝條件為溫度130℃、時間3h、料水比1:1.5，在此條件下，蛋白質提取率為68.2%，骨油提取率為83.3%。

[1] 方端, 馬美湖, 蔡朝霞. 牛骨酶解工藝條件及風味特征的研究[J]. 食品科技, 2009(12): 164-168.

[2] 趙永敢, 代建華, 石曉. 雞骨素提取工藝研究[J]. 食品工業, 2009(3): 47-48.

[3] 曾曉房. 雞骨架酶解及其產物制備肉味香精的研究[D]. 廣州: 華南理工大學, 2007.

[4] 方端, 馬美湖, 蔡朝霞. 畜禽骨骼降解物與特色調味品的研究進展[J]. 肉類工業, 2009(6): 52-54.

[5] SUROUKAT K, FIC M. Studies on the recovery of proteinaceous substances from chicken heads[J]. Sci Food Agric, 1994, 65(3): 289-296.

[6] LINDER M. Protein recovery from veal bones by enzymatic hydrolysis[J]. Food Sci, 1995, 60(5): 949-952.

[7] FONKWE L G, SINGH R K. Protein recovery from mechanically deboned turkey residue by enzymic hydrolysis[J]. Process Biochem, 1996, 31(6):605-616.

[8] 楊銘鐸, 沈春燕, 張根生. 豬骨呈味物質提取的研究(1): 酶解豬骨最佳工藝條件[J]. 食品科學, 2007, 28(9): 210-215.

[9] 曹雁平, 劉玉德, 劉濱. 骨素生產的煮骨工藝比較研究[J]. 食品科學,2002, 23(8): 136-138.

[10] 張根生, 楊春艷, 董繼生, 等. 豬骨蛋白提取工藝的研究[J]. 食品科學, 2008, 29(5): 234-237.

[11] ARNESEN J A, GILDBERG A. Extraction of muscle proteins and gelatine from cod head[J]. Process Biochemistry, 2006, 41(3): 697-700.

[12] CALHOUN C M, SCHNELL T D, MANDIGO R W. Procine bone marrow: extraction procedure and characterization by bone type[J]. Meat science, 1998, 50(4): 489-497.

[13] 李珂, 楊秀華, 扈麟, 等. 利用豬髖骨加工骨粉及其營養成分的研究[J]. 食品科學, 2010, 31(2): 37-41.

[14] 劉玉德, 曹雁平, 夏閣堂. 紅茶連續浸提工藝研究[J]. 北京工商大學學報: 自然科學版, 2003, 21(3): 10-13.

[15] 李云雁, 胡傳榮. 試驗設計與數據處理[M]. 北京: 化學工業出版社,2008: 124-142.

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

HUAN Xing-jian1，HU Xu-jian2，FENG 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

農業部公益性行業科研專項(200903012)

郇興建(1986—)，男，碩士研究生，研究方向為畜產品加工。E-mail：2009108026@njau.edu.cn

*通信作者：黃明(1971—)，男，副教授，博士，研究方向為畜產品加工與質量控制。E-mail：mhuang@njau.edu.cn