一種風味豬骨膏的研制

劉卉琳，曲 超，肖 蓉，周曉晨，劉 紹

（1.湖南農業大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.湖南匯湘軒生物科技股份有限公司，湖南 長沙 410323）

動物的骨骼是由蛋白質和鈣等物質組成網狀結構形成的管子，管內充滿骨髓，營養極為豐富[1]。新鮮畜禽骨中蛋白質、脂肪等營養物質含量與鮮肉接近[2]，均含有豐富的氨基酸[3]；鮮骨中還含有人體生長發育不可缺少的營養元素，例如人腦發育不可缺少的磷脂質、磷蛋白，防止衰老作用的軟骨素[4-5]以及維生素A、B[6]等；骨骼中的磷酸鈣、骨膠原、骨粘蛋白是老人和小孩必需補充的鈣元素的有效來源；另外，骨骼中的磷鐵等微量元素是鮮肉中的數倍[7-9]。

豬骨是肉制品加工過程中產生的副產品，營養價值較高。豬骨中全價的可溶性蛋白含量較高，且鈣、鐵、鋅、磷等礦物質元素的比例適中，易被人體吸收。豬骨經相應蛋白酶水解后，可生成亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸等多種氨基酸[10-11]，生物學效價高。因此，豬骨是食品加工領域一種優質廉價且易得的天然資源，應用前景廣闊[12-15]。

該研究以新鮮豬骨制備的豬骨泥為材料制作了一款風味豬骨膏，通過單因素試驗和正交試驗對豬骨泥酶解[16-18]條件和美拉德反應配方進行了優化，并根據豬骨膏的品質特點，選用市售豬骨高湯膏與試驗所得風味豬骨膏進行質構比較，為豬骨膏的工業化生產打下了基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試豬骨泥由長沙市聰廚食品有限公司提供；試驗用酶為風味蛋白酶、蛋白酶型S（武漢新華揚生物股份有限公司九龍分公司）；其他試劑還包括增香劑（東莞市大彎區食品有限公司），L-半胱氨酸、木糖、葡萄糖，食品級，市售；姜、鹽、料酒、玉米淀粉、麥芽糊精、葡萄糖（市售）。參考了相關資料，經過多次預試驗后初步確定豬骨膏的基礎配方為：豬骨酶解液100 mL、根據酶解液質量加入3%葡萄糖、5.0%木糖、0.3%L-半胱氨酸、0.2%硫胺素、1.5%食鹽、1.8%增味劑、0.8%玉米淀粉、1.5%麥芽糊精（百分含量均為質量比）。

主要儀器與設備包括電熱恒溫水浴鍋（北京國華醫療器械廠）、電子萬用爐（北京市永光明醫療儀器有限公司）、YP302N 型電子天平（上海菁海儀器有限公司）、電子分析天平（湘儀天平儀器設備有限責任公司）、TA-XT2i Plus 質構儀（英國Stable Micro System 公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 豬骨膏的制作工藝流程（1）原料的預處理。稱取已解凍的豬骨泥100 g，放入鍋中，加入10 g 料酒、適量姜于沸水之中，預煮3 min 后，撇去浮沫，過濾，將豬骨泥置于潔凈燒杯中。（2）豬骨酶解液的制備。將預煮好的豬骨泥以固液比1 ∶4 的比例，置于60℃的恒溫水浴鍋中加熱，根據選定好的酶比、pH 值在一定時間內進行酶解[16-18]。（3）美拉德反應產物的制備。將酶解產物過濾，得到豬骨酶解液，加入葡萄糖、木糖和L-半胱氨酸，在電爐上加熱至100℃反應1 h，得到美拉德反應產物。（4）風味豬骨膏的制備。在美拉德反應產物的基礎上，加入鹽、增味劑等進行調味，并利用玉米淀粉和麥芽糊精增稠[19-22]，待溶液體積變為原來的1/3，用玻璃棒蘸取少許溶液，0.5 min 內溶液不掉下來時停止加熱，在冷卻過程中，加入一定量的硫胺素[23-25]，用玻璃棒緩慢攪拌直至完全冷卻。詳細流程見圖1。

圖1 風味豬骨膏制作流程圖

1.2.2 酶解條件優化（1）單因素試驗。在參考文獻和初步試驗的基礎上，確定基礎酶解條件為：稱取100 g 豬骨泥于500 mL 燒杯中，按固液比1 ∶4 加入蒸餾水，調節pH 值到8.0，根據豬骨泥的質量加入0.7%的蛋白酶（風味蛋白酶∶蛋白酶型S=1 ∶2.5），在60℃恒溫水浴中酶解30 min。分別考察酶比（1 ∶1.5、1 ∶2.0、1 ∶2.5、1 ∶3.0、1 ∶3.5、1 ∶4.0）、酶解時間（20、25、30、35、40、45 min） 和pH 值（6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0）對酶解得率的影響。（2）正交試驗。在單因素試驗的基礎上，找到合適的參數區間，利用正交試驗設計對酶解參數進行進一步優化，以獲得最優酶解組合。

1.2.3 美拉德反應配方優化（1）單因素試驗。在參考文獻和初步試驗的基礎上，確定美拉德反應的基本條件為：葡萄糖添加量6%，L-半胱氨酸0.3%，木糖添加量2%，反應溫度100°C，pH 值6.5，反應時間1 h。分別考察葡萄糖添加量（5%、5.5%、6%、6.5%、7%）、木糖添加量（1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、L-半胱氨酸添加量（0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%）對豬骨膏感官品質的影響。（2）正交試驗。在單因素試驗的基礎上，找到合適的參數區間，利用正交試驗設計對3 種物質的添加量進行進一步優化，以獲得最佳組配。

1.2.4 市售產品與試驗產品的比較根據豬骨膏的品質特點，選用市售豬骨高湯膏與試驗所得風味豬骨膏進行質構比較。

1.3 考察指標及方法

1.3.1 酶解得率按公式（1）計算酶解得率。

酶解得率（%）=（豬骨泥質量-酶解殘留物質量）÷豬骨泥質量×100 （1）

1.3.2 感官評價挑選年齡在20～22 歲的10 名測評員（5 名男性和5 名女性）組成感官評價小組，正式評價前進行專業訓練，熟悉風味豬骨膏的感官評價標準（表1），能夠較好地區分不同風味豬骨膏的感官特征。

表1 風味豬骨膏感官評價標準

1.3.3 質構分析采用質構儀測定豬骨高湯膏與試驗所得風味豬骨膏的硬度、粘性指數、內聚性等質構指標，每組樣品進行4 次平行檢測，質構儀參數如下：P50 探頭，測試前速度 5 mm/s，測定速度 1 mm/s，測試后速度 5 mm/s，測試距離 5 mm，探針探測力 5.0 g。

2 結果與分析

2.1 酶解條件優化結果

2.1.1 酶 比由圖2 可知，酶解得率隨著蛋白酶型S 比例的增加而增加；當酶比達到1 ∶3.5 之后，酶解得率的增幅趨近于平緩。分析其原因可能是隨著酶比的不斷增加，雖然酶解得率一直在持續增加，但由于參與酶解反應的底物量是一定的，當底物（即豬骨泥中的蛋白質）完全被分解為氨基酸和小分子肽后，酶解得率也不會再增加，因此即使再增加蛋白酶型S 的比例，酶解得率也不會有明顯增加。從節約資源和成本的角度綜合考慮，將風味蛋白酶與蛋白酶型S 的比例設定為1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3 這3 個水平進行后續正交試驗。

圖2 酶比對豬骨湯酶解的影響

2.1.2 酶解時間由圖3 可知，酶解得率隨著酶解時間的延長呈現緩慢增長的趨勢，但在酶解時間達到40 min 后，其酶解得率的增長速度有所下降。這可能是因為隨著反應時間的不斷延長，酶與底物越來越少，所以反應速度越來越慢，反應產物的增加速度也隨之下降，再延長反應時間，可能酶解得率仍會呈現緩慢上升的態勢，但酶解反應速度較慢，從節省時間和節約能源的角度考慮，將酶解時間定為30～40 min 是比較合適的，故后續選取30、35、40 min 這3 個水平進行正交試驗。

圖3 酶解時間對豬骨湯酶解的影響

2.1.3 pH值 由圖4 可知，酶解得率隨著pH 值的升高而呈現出先增大后減小的趨勢，當pH 值為8.0 時，酶解得率達到最大值。究其原因可能是隨著pH 值的增加，反應液堿性越來越強，蛋白質的結構開始發生變化甚至變性，導致酶活性下降，因此后續將pH 值設定為8.0、9.0、10.0 這3 個水平來進行正交試驗。

圖4 pH 值對豬骨湯酶解的影響

2.1.4 正交試驗結果通過單因素試驗確定了酶解時間、酶比和pH 值的適宜范圍，由此獲得正交試驗的因素和水平如表2 所示，根據L9(33)正交試驗設計獲得結果如表3 所示。由表3 可知，各因素對豬骨泥酶解得率的影響由大到小排列依次為A（酶比）＞C（pH值）＞B（酶解時間），且最優水平為A2B1C1，即最佳酶解條件為酶比1 ∶2.5、酶解時間30 min、pH 值8.0。由于該組合未出現在正交試驗設計的9 個試驗中，故按照酶比1 ∶2.5、酶解時間30 min、pH 值8.0 的條件進行3次驗證試驗，測得酶解得率的平均值為86.75 %，稍低于正交試驗設計中A2B3C1（編號6）組合的酶解得率（86.79%）。由表4 的方差分析結果可知，酶比和pH 值對豬骨泥酶解得率的影響顯著，而酶解時間對豬骨泥酶解得率的影響不顯著。因此，結合正交試驗和驗證試驗的結果，并考慮到酶與底物充分發生反應，最終確定A2B3C1組合為豬骨泥酶解的最優條件，即酶比1 ∶2.5、酶解時間40 min、pH 值8.0。

表2 酶解條件正交試驗的因素及水平

表3 酶解條件正交試驗結果

表4 酶解條件正交試驗方差分析結果

2.2 美拉德反應配方優化結果

2.2.1 葡萄糖添加量由圖5 可知，葡萄糖的用量顯著影響美拉德反應液的感官品質，當葡萄糖添加量在5%～6%范圍內時，隨著葡萄糖添加量的不斷增加，美拉德反應液的感官分數也隨之提高；但當葡萄糖添加量在6%～7%范圍內時，隨著葡萄糖添加量的增加，感官分數開始下降，產物風味逐漸下降，還會出現濃濃的焦糊味。這可能是因為當葡萄糖達到一定添加量后，反應體系中的游離氨基酸顯著減少，加劇褐變反應，多余的葡萄糖加熱過度而產生焦糖味，顏色和味道都逐漸加深，最終導致肉香味變淡甚至被掩蓋。因此，后續正交試驗中葡萄糖添加量水平設定為6%、6.5%、7%。

圖5 葡萄糖不同添加量下美拉德反應液的感官品質

2.2.2 木糖添加量從圖6 可以看出，美拉德反應溶液的感官評價得分隨木糖添加量的增加呈先升高后降低的趨勢；而且當木糖添加量為2%，豬肉香味明顯，醇厚感最佳，無焦糊味，色澤光亮，感官分數最高。這可能是因為木糖會加速美拉德反應的進程，從而產生大量的風味物質。但當木糖增加到一定程度后，會發生過度焦糖化反應，導致產物整體品質降低，從而感官分數也會隨之下降。但是鑒于木糖增加量大于2%時美拉德反應溶液的感官品質變化不大，同時考慮到木糖價格高的因素，因此后續正交試驗中木糖添加量設定為1.5%、2%、2.5%。

圖6 木糖不同添加量下美拉德反應液的感官品質

2.2.3 L-半胱氨酸添加量由圖7 可知，當L-半胱氨酸添加量為0.35%時，產品整體感官品質最佳，豬肉香味濃厚、飽滿。半胱氨酸在高溫過程中會與還原糖結合會發生Strecker 降解反應，產生大量的肉味特征香氣物質，提高產物整體風味。當L-半胱氨酸的添加量低于0.3%時，含硫氨基酸較少，豬肉香味淡，風味不足。當L-半胱氨酸添加量超過0.3%時，產物風味變化不太顯著。因此，后續正交試驗L-半胱氨酸的添加量設定為0.3%、0.35%、0.4%。

圖 7 L-半胱氨酸不同添加量下美拉德反應液的感官品質

2.2.4 正交試驗結果通過單因素試驗確定了葡萄糖、木糖、L-半胱氨酸添加量的適宜范圍，由此獲得正交試驗的因素和水平如表5 所示，根據L9(33)正交試驗設計獲得結果如表6 所示。由表6 可知，3 個因素對美拉德反應液感官品質的影響有大到小排列依次為A（葡萄糖添加量）＞B（木糖添加量）＞C（L-半胱氨酸添加量），且最優組合為A1B2C2（編號2 的試驗組），即葡萄糖添加量為6.0%，木糖添加量為2.0%，L-半胱氨酸添加量為0.35%，此時豬骨酶解液經美拉德反應后的反應液感官評分為89.2 分，產品豬肉味濃郁，色澤光亮，滋味飽滿細膩。

表5 美拉德反應配方正交試驗的因素及水平

表6 美拉德反應配方正交試驗的結果

由表7 可知，因素A（葡萄糖添加量）、B（木糖添加量）和C（L-半胱氨酸添加量）的顯著水平均小于0.05，說明A、B、C 這3 個因素對美拉德反應液的整體感官品質的影響均達到了顯著水平。

表7 美拉德反應配方的正交試驗結果方差分析

2.3 市售豬骨高湯膏與試驗所得風味豬骨膏的質構分析結果

從表8 可以看出，風味豬骨膏的硬度、粘性系數和內聚性這3個指標的數值均大于市售的豬骨高湯膏，這可能是因為試驗制得的風味豬骨膏原料中含有的骨膠原比市售豬骨高湯膏的含量多，所以給體系帶來了一些粘性，同時酶解后可溶性物質等含量相較于市售的豬骨高湯膏有所增加，使之具有更穩定的硬度和更好的膏體狀態。

表8 市售豬骨高湯膏與風味豬骨膏的質構分析結果

3 結 論

以豬骨泥為原料，經過單因素和正交試驗確定了豬骨酶解最佳條件和美拉德反應最優配方，結果表明：在風味蛋白酶與蛋白酶型S 比例為1 ∶2.5、酶解時間40 min、pH 值8.0 的條件下，酶解得率最高為86.79%；豬骨酶解液美拉德反應的最佳工藝為葡萄糖添加量為6.0%，木糖添加量為2.0%，L-半胱氨酸添加量為0.35%，在100℃的條件下反應1 h；調味后經蒸發濃縮等工藝得到風味豬骨膏成品，用適量水稀釋即可馬上飲用，該產品具備骨湯特有風味，香氣濃郁，滋氣味鮮美，并富含氨基酸等營養物質，食用快速方便，可以滿足現代消費者快節奏生活的需要。同時，經過質構比較，所研制風味豬骨膏的硬度、粘性系數和內聚性這3 個指標數值均大于市售的豬骨高湯膏。