高溫高壓浸提對畜禽骨理化性質(zhì)的影響研究

張?zhí)禊i，曹書峰，王 揚(yáng)，王俊青，王利萍，李東奇

（1. 河南永達(dá)美基食品股份有限公司，河南鶴壁 458030；2. 鶴壁市食品藥品監(jiān)督局，河南鶴壁 458030）

高溫高壓浸提對畜禽骨理化性質(zhì)的影響研究

張?zhí)禊i1，曹書峰1，王 揚(yáng)2，王俊青1，王利萍1，李東奇1

（1. 河南永達(dá)美基食品股份有限公司，河南鶴壁 458030；2. 鶴壁市食品藥品監(jiān)督局，河南鶴壁 458030）

高溫高壓浸提是畜禽骨加工行業(yè)目前普遍使用的一種方法。通過相關(guān)資料的查閱和借鑒，闡述了高溫高壓浸提對畜禽骨中油組分、蛋白組分、無機(jī)鹽組分和畜禽骨風(fēng)味的影響及作用機(jī)理。

高溫高壓；骨；理化性質(zhì)；影響

（1. He'nan Yongda Meiji Food Co.， Ltd.， Hebi， He'nan 458030， China；2. Hebi Food and Drug Administration， Hebi， He'nan 458030， China）

0 引言

骨資源的開發(fā)和利用受到世界各國的重視，骨類產(chǎn)品的應(yīng)用面很廣，既能提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，還可以提高產(chǎn)品附加值，節(jié)約資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長。骨產(chǎn)品的開發(fā)開辟了營養(yǎng)食品新資源，促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和肉制品加工行業(yè)效益的增收。我國畜牧產(chǎn)品綜合利用的潛力巨大，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢態(tài)不可估量。畜禽骨的主要成分是水分（45%～60%）、蛋白質(zhì)（20%～30%）、脂肪（12%～20%）、無機(jī)質(zhì)（鈣和磷約占20%）[1]，含有大腦不可或缺的磷脂、磷蛋白、膽堿、骨膠原、類黏朊、酸性黏多糖（即軟骨素）、維生素等[2]。這些營養(yǎng)組分不僅有利于人體新陳代謝，還能滿足高血壓、骨折、骨質(zhì)疏松、糖尿病、佝僂病、貧血等患者對食品的特殊需求。

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，畜禽骨的加工方式更加先進(jìn)。首先，在預(yù)處理階段，微粉碎技術(shù)的應(yīng)用[3]使得畜禽骨利用率得到大幅度提高；其次，在提取分離階段，高溫高壓顯著縮短了提取工藝的時(shí)間；最后，在濃縮調(diào)和階段，真空濃縮技術(shù)和均質(zhì)乳化技術(shù)提高了骨類產(chǎn)品的性能及狀態(tài)[4]。此外，微生物發(fā)酵技術(shù)[5]、酶工程技術(shù)、微膠囊化技術(shù)[6]、納米材料技術(shù)[7]等豐富了骨類產(chǎn)品的形式和種類。

1 高溫高壓浸提在提取畜禽骨中的應(yīng)用

目前，國內(nèi)對畜禽骨的加工高溫高壓提取后進(jìn)行油水分離的方法，得到的骨油和骨蛋白水溶液進(jìn)行再加工或直接使用。影響高溫高壓提取畜禽骨的因素主要有溫度、時(shí)間、料液比和粒度大小[8]，針對不同種屬的骨頭通過最優(yōu)化試驗(yàn)就可以得到最佳的提取工藝。與常壓蒸煮相比，高壓熬煮時(shí)間較短，不僅減少營養(yǎng)的損失，而且提高了產(chǎn)品狀態(tài)的穩(wěn)定性，同時(shí)減少了產(chǎn)品的腥膻味，使得鮮味均衡、香味更持久。趙芩等人[9]利用SPMEGC-MS檢測技術(shù)在高壓熬煮及常壓熬煮雞骨湯中分別檢測到62種和54種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)后，骨湯中總氨基酸和游離氨基酸含量均顯著高于常壓熬煮的骨湯。畜禽骨的酶解提取也很常見，但是酶解過程會(huì)產(chǎn)生多肽和氨基酸，風(fēng)味差異顯著，該方法更趨向于在制取生理活性肽和肉味香精方面的應(yīng)用[10]。與酶解提取相比，高溫高壓提取更容易保留畜禽骨的自然風(fēng)味，更適用于制作傳統(tǒng)飲食，如湯品和醬類。

2 高溫高壓浸提對畜禽骨組分的影響

骨油中主要成分為硬脂酸、油酸、亞油酸、豆蔻酸、豆蔻油酸、棕櫚酸等，其不飽和脂肪酸的含量明顯高于板油中不飽和脂肪酸含量，可預(yù)防肥胖和腦血管疾病。溫度對骨油中脂肪酸組成影響較大，隨著溫度的升高、時(shí)間的延長，飽和脂肪酸呈遞增趨勢。不飽和脂肪酸（包括單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸）呈遞減趨勢，其中多不飽和脂肪酸變化最顯著。另外，反式脂肪酸的含量和羰基值都呈上升趨勢，并且這種趨勢隨著溫度的升高，變化更加劇烈，尤其在150 ℃后，油脂的品質(zhì)急劇下滑[11]。

首先，在高溫、水分催化作用下，油脂會(huì)發(fā)生部分酯化反應(yīng)，使脂肪酸的含量有增加趨勢[12]；其次，骨油中甘油通過脫水生成丙烯醛，飽和脂肪酸由于碳鏈在高溫下斷裂也會(huì)生成丙烯醛[13]；再次，不飽和脂肪酸也會(huì)通過氧化生成烯丙自由基，進(jìn)一步斷裂得到丙烯醛等，如骨油中亞油酸通過氧化反應(yīng)生成揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)反- 2 -壬烯醛，造成其含量顯著降低[14]；最后，高溫時(shí)間越長，會(huì)產(chǎn)生的極性化合物，如羰基化合物、反式結(jié)構(gòu)物質(zhì)和含苯環(huán)化合物等，這些物質(zhì)能夠和生物體系中的含氮物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，誘發(fā)多種慢性或急性疾病。

畜禽骨中蛋白質(zhì)含量高（膠原蛋白占90%以上，且主要為Ⅰ型膠原蛋白），脂肪含量低，屬于高營養(yǎng)低熱能食品，氨基酸種類齊全，其中50%以上為呈味氨基酸，且體外消化率和氨基酸評(píng)分高，屬于優(yōu)質(zhì)的蛋白源。

與常壓蒸煮相比，高溫高壓浸提有助于骨中營養(yǎng)物質(zhì)（包括礦物質(zhì)）的溶出和蛋白質(zhì)的降解，并造成更深程度的褐變，但是總蛋白含量降低了。據(jù)王哲平等人[15]的研究，膠原蛋白聚集體極不穩(wěn)定，在30～40 ℃條件下發(fā)生解體，穩(wěn)定三螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵受到破壞，相對分子量降低（＜100 kDa）；60～70 ℃以后，三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，肽鏈開始疊加、聚集和收縮，分子量開始升高。對骨膠原蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)如下：隨溫度升高，α-螺旋結(jié)構(gòu)、β-折疊結(jié)構(gòu)百分含量增加，β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)和P2結(jié)構(gòu)百分含量降低[16]。當(dāng)溫度超過100 ℃時(shí)，Ⅰ型膠原蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破壞。同時(shí)，Ⅱ型膠原蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，發(fā)生斷裂，生成短肽和氨基酸。由于常規(guī)的高溫高壓浸提溫度不超過150 ℃，所以骨蛋白中Ⅰ型膠原蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有受到破壞[17]。

高溫高壓浸提過程中，隨著時(shí)間的延長，畜禽骨硬度呈下降趨勢，鈣、磷溶出率增加。例如，豬骨中鈣、磷含量溶出率為0.57±0.04 mg/g和0.17±0.01 mg/g[18]。鈣、磷溶出后的畜禽骨主要成分為磷羥基磷灰石（Ca10（PO4）6（OH）2），該物質(zhì)晶粒越細(xì)，生物活性越高，廣泛應(yīng)用于制造認(rèn)同牙齒或骨骼成分的尖端新素材[19]，溶出的鈣和磷為無定形鈣鹽，其主要成分可能是CaHPO4·2H2O或Ca3（PO4）2·3H2O[20]，并與畜禽骨中膠原蛋白、檸檬酸鹽通過協(xié)同作用生成以鈣為中心，結(jié)合氨基和羰基基團(tuán)的五元環(huán)結(jié)構(gòu)（膠原多肽螯合鈣）[21]，該物質(zhì)具有壯骨和預(yù)防骨質(zhì)疏松的作用。

3 高溫高壓浸提對畜禽骨風(fēng)味的影響

第一，畜禽骨本身中含有大量的呈味物質(zhì)，如氨基酸、肽類、核苷酸、含氮有機(jī)物等，例如2,4-癸二烯醛為雞骨特征性風(fēng)味物質(zhì)，反,反- 2,4 -癸二烯醛與反- 2 -壬烯醛為羊骨主要揮發(fā)性物質(zhì)[22]；第二，高溫高壓浸提過程中骨蛋白產(chǎn)生大量肽類、游離氨基酸 （Lys，Glu， Ala， Thr， Ser， Gly 等）， 形成一定的風(fēng)味；第三，達(dá)到一定的溫度，2種或多種化合物之間發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)（包括美拉德反應(yīng)、酯化反應(yīng)、氧化反應(yīng)）生成醛、酮、環(huán)氧化合物、聚合物等，對香氣起到強(qiáng)化作用；第四，控制不同的浸提溫度和時(shí)間，畜禽骨形成的風(fēng)味成分差異也很大，其中含硫、含氮雜環(huán)化合物的相對含量沒有明顯變化，醛類、醇類和酮類物質(zhì)相對含量顯著降低（降低約14%），同時(shí)吡嗪類物質(zhì)相對含量有所增加（增加約1.4%）[23]。例如，雞骨在115 ℃，200 min處理?xiàng)l件下所鑒定出的風(fēng)味成分最多[24]。

4 改善高溫高壓浸提對畜禽骨影響的方法

為防止油脂氧化，常用方法是添加BHT（2,6-二叔丁基對苯甲酚）、D - alpha -生育酚醋酸酯、迷迭香提取物等。此外，蜂膠能夠延緩這些底物的氧化進(jìn)程，明顯延長誘導(dǎo)期，且檸檬酸、卵磷脂能增強(qiáng)其抗氧化功能[25]。茶多酚中兒茶素A環(huán)和B環(huán)上的酚性羥基具有供氫活性，因此其還原能力很強(qiáng)，可用于畜禽骨的加工中[26]。

5 結(jié)語

高溫高壓提取畜禽骨的營養(yǎng)成分是一種很普遍的加工手段，但針對高溫高壓對畜禽骨的理化性質(zhì)的影響，并沒有明確的研究和全面的檢測數(shù)據(jù)。從目前的研究成果看，高溫高壓浸提對畜禽骨的影響主要表現(xiàn)在：飽和脂肪酸增加，不飽和脂肪酸降低且被分解氧化成醛類、羰基化合物、反式結(jié)構(gòu)物質(zhì)和含苯環(huán)化合物等有害物質(zhì)；I型膠原蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，II型膠原蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，并降解生成多肽和氨基酸；鈣、磷溶出率增加并與膠原蛋白等協(xié)同生成膠原多肽螯合鈣；氨基酸、脂肪酸、肽類等通過美拉德等一系列的反應(yīng)生成烷烴類、醛類、吡嗪類等物質(zhì)，并伴隨溫度和時(shí)間變化而變化。

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TS251.94

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.020

1671-9646（2017） 10a-0066-03

2017-07-21

張?zhí)禊i（1989— ），男，碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。