超細(xì)微兔骨理化性質(zhì)的研究

任燦，賀稚非，李楊梅，李少博，翟小波，李洪軍*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)

超細(xì)微兔骨理化性質(zhì)的研究

任燦1，賀稚非2，李楊梅1，李少博1，翟小波1，李洪軍1*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)

以兔骨為研究對(duì)象，研究了兔骨的一般營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及礦質(zhì)元素，氨基酸的含量及組成，超細(xì)微兔骨的球磨工藝，表面結(jié)構(gòu)，化學(xué)結(jié)構(gòu)和游離氨基酸的組成及含量。結(jié)果表明：兔骨中含有豐富的蛋白質(zhì)、鈣和磷元素，人體所需的必需氨基酸占5%左右，非必需氨基酸占13%左右。超細(xì)微兔骨的最佳球磨工藝為4 h、500 r/min、10 g裝料量，粒徑為10.203 μm。超細(xì)微兔骨由于在球磨過(guò)程中受到機(jī)械作用和熱作用，游離氨基酸的含量比經(jīng)過(guò)不同目篩的兔骨要少。電鏡結(jié)果顯示，超細(xì)微兔骨顆粒外形呈規(guī)則的多邊形。FT-IR圖譜顯示，超微細(xì)兔骨的化學(xué)結(jié)構(gòu)與其他粒徑相比沒(méi)有明顯差別。

超細(xì)微； 兔骨； 粒徑； 氨基酸

兔骨是兔肉產(chǎn)品加工中的廢棄物，隨著兔肉產(chǎn)品生產(chǎn)加工量的增大，大量的兔骨被剩下。禽骨中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦質(zhì)元素，如蛋白質(zhì)、水分和Ca、P、Fe、Zn、Cu等礦質(zhì)元素，其中Ca和P的尤其豐富[1-7]。兔骨和其他禽骨一樣含有豐富的蛋白質(zhì)，Ca、P等礦質(zhì)元素，也是一種天然的鈣源，合理的開(kāi)發(fā)利用兔骨可有效地提高兔子的利用率，減少浪費(fèi)。本研究對(duì)兔骨粉顆粒進(jìn)行了探索，對(duì)兔骨的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，超細(xì)微兔骨的理化性質(zhì)進(jìn)行了初步的研究，以助于人們可以更加合理地開(kāi)發(fā)利用兔骨產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

實(shí)驗(yàn)原料為75日齡伊拉兔兔骨，由西南大學(xué)種兔場(chǎng)提供，飼養(yǎng)環(huán)境和飼料配方均相同。

1.1.2 試劑

濃H2SO4、CuSO4、K2SO4、H3SO3、乙醚、Na2HPO4、NaH2PO4、甲基紅、次甲基藍(lán)、喹啉、鉬酸鈉、氯化鑭均為分析純，HCl、HNO3均為優(yōu)級(jí)純，KBr為光譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

凱式定氮儀、脂肪測(cè)定儀、XQM-0.4行星球磨機(jī)，長(zhǎng)沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司；掃描電鏡(JSM-6510LV)，日本電子株式會(huì)社；激光粒徑分布儀(Mastersizer 2000)、(Spectrun100)紅外光譜儀，美國(guó)PerkinElmer公司；氨基酸分析儀(L-89000)，天美(中國(guó))科學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將保存在-18 ℃下的冷凍腿骨解凍，清洗，加水高溫高壓(121 ℃、0.1 MPa)蒸煮20 min，去掉碎肉和筋膜，碎成5 cm左右的碎塊，加入500 mL K2HPO4-KH2PO4緩沖液(0.1 mol/L、pH 7)和2 g木瓜蛋白酶，在55 ℃的恒溫水浴鍋中酶解4.5 h，煮沸滅活10 min，再次清洗去除油脂,55 ℃干燥10 h，一部分用于基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定，一部分用于不同粒徑兔骨的制備。整個(gè)實(shí)驗(yàn)原料都是使用60日齡伊拉兔的腿骨。

1.3.1 兔骨基本營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定方法

粗脂肪：GB/T 9695.7—2008；總灰分：直接灰化法，GB/T 9695.18—2008；粗蛋白質(zhì)：凱式定氮法；總磷含量：GB/T 9695.4—2009；總鈣含量：GB/T 9695.13—2009；氨基酸：氨基酸分析儀。

1.3.2 不同粒徑兔骨的制備

1.3.2.1 不同目篩兔骨制備

將上述烘干好的兔骨用絞肉機(jī)打碎，過(guò)不同的篩子篩選得到不同粒徑的兔骨顆粒(用于與1.3.2.2的超細(xì)微兔骨對(duì)比，將100～140目的兔骨顆粒用a表示，200～300目的兔骨用b表示，400～500目的兔骨用c表示)。

1.3.2.2 超細(xì)微兔骨的制備

將1.3.2.1烘干備用的兔骨用中藥粉碎機(jī)粉碎1 min,再用行星球磨機(jī)球磨(超細(xì)微兔骨用d表示)。兔骨粉的粒度采用激光粒度分布儀測(cè)定，結(jié)果采用Mastersizer 2000軟件分析,兔骨粉的平均粒徑采用粒度分度達(dá)到50%時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑(D50)表示。

1.3.3 不同粒徑兔骨的理化性質(zhì)

1.3.3.1 游離氨基酸的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取a、b、c、d兔骨粉各0.6 g于離心管中，加入6%的磺基水楊酸2 mL,振蕩搖勻，超聲30 min以排除氣泡及混合均勻。然后放入4 ℃的冰箱中靜置12 h,再超聲30 min,用9 000 r/min離心10 min，再過(guò)濾，上機(jī)分析[9]。

1.3.3.2 表面結(jié)構(gòu)

掃描電鏡在加速電壓為 20 kV的條件下觀察。觀察前，分別將a、b、c、d兔骨粉均勻地鋪撒到固定在鋁制樣品臺(tái)的絕緣膠上，在真空狀態(tài)下用離子濺射儀噴金，使其表面帶電。

1.3.3.3 化學(xué)結(jié)構(gòu)

分別將a、b、c、d兔骨粉與KBr[m(骨粉)∶m(KBr)]=1∶100在瑪瑙研缽中研磨混勻，并壓成半透明薄片，用KBr為背景，用FT-IR紅外光譜分析儀分析，波數(shù)掃描范圍為400～4 000 cm-1.測(cè)樣前樣品將置于55 ℃的烘箱中干燥18 h[10]。

1.3.3.4 體積密度

準(zhǔn)確稱取5 mL容量瓶的質(zhì)量m1,分別在容量瓶中裝入a、b、c、d兔骨粉，再次稱重為m2。體積密度(ρ，g/mL)按公式(1)計(jì)算[11]：

(1)

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用和Origin 8.0軟件作圖，本實(shí)驗(yàn)除氨基酸外均重復(fù)3次求取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 兔骨的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

2.1.1 兔骨的一般營(yíng)養(yǎng)成分

由表1可知，兔骨中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦質(zhì)元素，蛋白質(zhì)和Ca、P的含量都十分豐富，蛋白質(zhì)含量21.2%左右，與陳麗清[12]報(bào)道的兔肉中的蛋白質(zhì)含量21%相近，甚至高于豬、牛、羊等的蛋白質(zhì)含量。兔骨中Ca含量在4%左右，與其他禽骨的含量相近，但是遠(yuǎn)比肉質(zhì)品中的含量高。兔骨的P含量也較多，占2%左右，Ca/P為1.78與人體Ca/P為2相近，更易于被人體消化吸收，提供豐富的鈣源。除了蛋白質(zhì)和Ca、P之外，兔骨中還含有少量的微量元素如Fe、Cu、Mn、Zn等。

表1 兔骨的營(yíng)養(yǎng)成分及礦質(zhì)元素含量

表2為兔骨氨基酸的含量和組成表，由表2可以看出，兔骨的氨基酸總含量為18.87%，非必需氨基酸的含量為13.74%，必需氨基酸的含量為5.13%。Gly(3.196%)含量最高占總氨基酸的16.94%，占非必需氨基酸的23.24%，其次是Glu (2.276%)，分別占12.07%和16.57%。必需氨基酸中Leu(1.161%)含量最高，占總氨基酸含量的6.15%，占必需氨基酸含量的22.65%，其次是Lys。這與 MORIMURA等[13]報(bào)道的廢棄?mèng)~骨中氨基酸的含量相近。非必需氨基酸中含量最低的是Cys僅為0.225%，必需氨基酸中含量最低的是Met僅為0.226%，這與任小青[14]研究鯰魚魚骨中氨基酸的含量結(jié)果相近。除此以外氨基酸還有較高的呈味特性，呈鮮味氨基酸有Glu (2.276%)和Asp(1.443%),占總氨基酸含量的19.71%，Glu也是味精中的主要成分。還有呈甜味的Gly和Ala占總氨基酸的25.32%。

表2 兔骨中氨基酸的含量和組成

由表1、表2分析得到兔骨中含有大量對(duì)人體有益的礦質(zhì)元素和蛋白質(zhì)，可以為人體的生命活動(dòng)提供必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如必需氨基酸和礦質(zhì)元素，尤其是鈣含量豐富，可以作為生物鈣源，為人體提供生長(zhǎng)發(fā)育所需的鈣元素。

2.2 超細(xì)微兔骨的制備工藝

2.2.1 球磨轉(zhuǎn)速對(duì)粒徑及其分布的影響

圖1是不同球磨條件下對(duì)兔骨顆粒粒徑的影響。在裝料量10 g,球磨時(shí)間3 h的條件下，研究球磨轉(zhuǎn)速對(duì)兔骨粉平均粒徑(d0.5)和粒徑分布的影響。由圖1-a可知，隨著轉(zhuǎn)速的增大，粒徑減小，且差異顯著(P<0.05)。400 r/min之后粒徑減少的速度變得平緩。由粒徑分布圖1-b可以看到，轉(zhuǎn)速越大，兔骨粒徑分布范圍更小，600 r/min和500 r/min比400 r/min和300 r/min的粒徑分布更窄，顆粒集中性更好。但是轉(zhuǎn)速越大，對(duì)球磨機(jī)的損害越大，所以這里選擇500 r/min為合理的轉(zhuǎn)速。

圖1 球磨轉(zhuǎn)速對(duì)平均粒徑及粒徑分布的影響Fig.1 Rotation speed effects on average particle size and distribution注：相同字母表示差異不顯著，不同字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2、圖3同。

2.2.2 球磨時(shí)間對(duì)粒徑及其分布的影響

在裝料量10 g,球磨轉(zhuǎn)速500 r/min的條件下，研究球磨時(shí)間對(duì)兔骨粉平均粒徑(d0.5)和粒徑分布的影響。由圖2-a可知，兔骨粉粒徑隨著球磨時(shí)間的增加，先減小后增加,且差異顯著(P<0.05)。球磨時(shí)間為4 h時(shí)粒徑(10.203 μm)減小速度變緩，球磨時(shí)間5 h時(shí)粒徑最小(9.785 μm)，球磨時(shí)間為7 h時(shí)粒徑反而增加(11.241 μm)。這可能是球磨過(guò)程中粒徑越小比表面積越大，兔骨顆粒表面張力變大，形成了二次粒徑。由粒徑分布圖2-b可觀察到，絕大多數(shù)粒徑分布在40 μm以下，球磨4 h比球磨5 h的粒徑分布范圍更小，兔骨顆粒粒徑集中性更好。所以，選擇球磨4 h為合理的球磨時(shí)間。

圖2 打磨時(shí)間對(duì)平均粒徑及粒徑分布的影響Fig.2 Milling time effects on average particle size and distribution

2.2.3 裝料量對(duì)粒徑及其分布的影響

在球磨時(shí)間4 h,轉(zhuǎn)速500 r/min的條件下，研究裝料量對(duì)兔骨粉平均粒徑(d0.5)和粒徑分布的影響。由圖3-a可知，隨著裝料量的增加粒徑先稍微的減小再增加，在裝料量大于15 g時(shí)粒徑增大速度明顯變大(P<0.05)。由粒徑分布圖3-b可知，裝料量在10 g時(shí)的粒徑分布范圍更小，顆粒均勻性更好。所以選擇裝料量為10 g為合理的裝料量。

綜合考慮，超細(xì)微兔骨的球磨工藝選擇球磨轉(zhuǎn)速500 r/min、裝料量10 g、球磨時(shí)間4 h為最適合工藝，在這個(gè)條件下的粒徑為10.203 μm，粒徑分布見(jiàn)圖4。

圖3 不同裝料量對(duì)平均粒徑及粒徑分布的影響Fig.3 Charge for the influence of the average particle size and distribution

圖4 最佳球磨條件下的粒徑分布圖Fig.4 Distribution of particle size under the best milling conditions

2.3 不同粒徑兔骨的理化性質(zhì)

2.3.1 不同粒徑兔骨的游離氨基酸

游離氨基酸能直接被人體消化吸收，為人體提供必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

表3 兔骨游離氨基酸的組成及含量 單位：μg/g

由表3分析得到，由a組和b組可知，隨著粒徑的減小，游離氨基酸的含量會(huì)增大，可能是由于粒徑的減小更有利于游離氨基酸的溶出。c組的粒徑小于a、b 2組,但是游離氨基酸的含量比a和b少，這有可能是在篩選粒徑的過(guò)程中c組在絞肉機(jī)里的絞動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)，受到的機(jī)械作用力更多，使部分氨基酸變性。d組是由于球與球之間的碰撞和摩擦減小兔骨顆粒的粒徑，在超細(xì)微兔骨粉末的制備過(guò)程中兔骨會(huì)受到機(jī)械作用和熱作用，使兔骨中更多的氨基酸變性，d組中部分氨基酸已經(jīng)變?yōu)?，如亮氨酸和苯丙氨酸。

2.3.2 不同粒徑兔骨的表面結(jié)構(gòu)

圖5表示不同粒徑兔骨在電鏡條件下的表面結(jié)構(gòu)圖。圖5-a、圖5-b、圖5-c、圖5-d是同時(shí)放大100倍下觀察的兔骨顆粒，過(guò)篩目數(shù)越大粒徑越小，粒徑分布越均勻，超細(xì)微兔骨(圖5-d)粒徑分布最小，均勻性最好。未經(jīng)行星球磨機(jī)打磨的兔骨粉表面形狀各異，可以明顯看出都是帶有尖銳棱角的不規(guī)則多邊形，大小也不均勻，有的顆粒很大，有的顆粒很小。行星球磨機(jī)打磨過(guò)的兔骨粉在同一放大倍數(shù)下明顯看到粒徑較小，兔骨表面的形狀更加規(guī)則，大多呈現(xiàn)出球形或橢圓形，大小也較為均勻，沒(méi)有明顯較大的顆粒。圖5-e是放大2 000倍之后看到的超細(xì)微兔骨顆粒，可以明顯看出打磨之后的兔骨粉大多呈橢圓形或球型，形狀較為規(guī)則，沒(méi)有看見(jiàn)明顯的棱角。

圖5 不同粒徑兔骨的電鏡圖Fig.5 Electron microscopy of different particle size of rabbit bone

2.3.3 不同粒徑兔骨的化學(xué)結(jié)構(gòu)

過(guò)不同篩子的不同粒徑的伊拉兔兔骨顆粒的FT-IR譜圖，如圖6所示。

a-100～140目篩；b-200～300目篩；c-400～500目篩；d-超細(xì)微圖6 不同粒徑兔骨的FT-IR光譜圖Fig.6 FT-IR spectra of rabbit bone powder with different particle size

2.3.4 不同粒徑兔骨的體積密度

圖7表示不同粒徑兔骨的體積密度。由圖7可知，隨著粒徑的減少體積密度增大，超細(xì)微的兔骨比過(guò)不同篩子選出的兔骨粒徑更小，所以增加的幅度更大。

a-100～140目篩；b-200～300目篩；c-400～500目篩；d-超細(xì)微圖7 不同粒徑兔骨的體積密度Fig.7 The volume of different particle sizes of rabbit bone density

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)對(duì)兔骨的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦質(zhì)元素以及超細(xì)微兔骨的理化性質(zhì)進(jìn)行了初步的探索研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：

(1)兔骨中含有豐富的蛋白質(zhì)(21%)與兔肉中蛋白質(zhì)含量相近，還含有人體所必須的Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素。除此，還含有生命活動(dòng)必須的礦質(zhì)元素Ca和P,分別占總量的4%和2%左右，Ca、P比接近人體的比例2，更易于被人體消化吸收，是一種良好的天然的生物鈣源。

(2)兔骨中含有較多的人體所需的氨基酸，必需氨基酸的含量占到5%左右，非必需氨基酸的含量也占到13%左右。

(3)超細(xì)微兔骨的最佳球磨工藝為4 h、500 r/min、10 g裝料量，粒徑可達(dá)到10.203 μm。

(4)不同粒徑的兔骨顆粒游離氨基酸的含量會(huì)隨著粒徑的減小而增多，但是球磨過(guò)的超細(xì)微兔骨粉的游離氨基酸含量比未經(jīng)球磨工藝的少，球磨工藝中機(jī)械作用和發(fā)熱作用可能使部分氨基酸變性失活，所以超細(xì)微兔骨粉游離氨基酸的溶出反而減少。

(5)超細(xì)微兔骨顆粒表面結(jié)構(gòu)更加均勻，形狀更加規(guī)則，沒(méi)有可見(jiàn)的棱角，大多呈橢圓形和球形。

(6)由FT-IR圖譜可得，超細(xì)微兔骨與其余目篩兔骨顆粒的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，都是以磷酸鹽和碳酸鹽為主，含有少量的有機(jī)物。

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The physical and chemical properties of ultra-fine rabbit bone

REN Can1, HE Zhi-fei2, LI Yang-mei3, LI Shao-bo3,ZHAI Xiao-bo3, LI Hong-jun1*

1(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)2 (Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center,Chongqing 400715,China)3 (College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

The general nutrients, mineral elements and amino acid content and composition of rabbit bone, ball mill process, surface structure, chemical structure and the composition and content of free amino acid of rabbit bone were studied. Rabbit bone contains rich protein, calcium and phosphorus. Calcium and phosphorus ratio is close to the proportion of the human body. Therefore, it is easy to digest and absorb. Rabbit bone contains 5% of essential amino and 13% non-essential amino acid. The suitable milling conditions were determined as the followings: rotation speed at 500 r/min, 10 g of loading and 4 h milling time. The average particle size was 10.203 μm. The mechanical and heating effect during ultra-fine process caused the more loss of free amino acid than other sized rabbit bone. Electron microscope scanning results showed that the super rabbit bone had polyhedron structure. Ball mill did not change the chemical structure of rabbit bone.

super fine; rabbit bone; size; amino acid

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702039

碩士研究生(李洪軍教授為通訊作者，E-mail：983362225@qq.com)。

國(guó)家兔產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系肉加工與綜合利用(CARS-44-D-1)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)“南方地區(qū)肉兔育肥與高品質(zhì)肉生產(chǎn)技術(shù)研究”(201303144)

2016-05-04，改回日期：2016-05-17