杨　红，肖厚荣，张　慧，陈静怡

(合肥学院 生物与环境工程系，安徽 合肥 230601)



高温蒸煮法制备牛骨粉的工艺研究

杨红，肖厚荣，张慧，陈静怡

(合肥学院 生物与环境工程系，安徽 合肥 230601)

摘要：牛骨是一种肉类加工副产品，其营养价值极高，由牛骨制备的牛骨粉可开发出很多功能性食品，其工艺开发利用前景较好。本研究为确定高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数，选取市售鲜牛骨，以骨水比、蒸煮温度、蒸煮时间为单因素，在单因素实验的基础上进行正交优化，以确定高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺。结果表明：高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数为骨水比1:2.5、蒸煮温度118℃、蒸煮时间90 min，在该条件下制备得到的牛骨粉200目筛下物得率最高，为69.69%。

关键词：牛骨；超微骨粉；高温蒸煮；加工工艺

动物骨骼是一种营养价值相当高的肉类加工副产物[1]，是一种十分宝贵的资源，其含有蛋白质、脂肪、维生素以及矿物质等成分，营养十分丰富,具有很高的开发价值[2-3]。由于骨中的蛋白质生物价值很高，既能满足儿童、病人、老年人及高体能消耗的运动员等特殊人群的营养要求，还可以用于美容保健品[4]。鲜骨中含有蛋白质、脂肪、磷脂质、磷蛋白等多种营养价值较高的物质，对儿童大脑神经的发育有促进作用，有健脑增质的功效[5]。骨头中含有较高的蛋白质，而脂肪含量相对较低,属高营养、低热能类食品的典范。另外，骨粉中的矿物质含量相比于其他食品要高出很多，这正是其发挥补钙作用的根源[1]。

虽然我国是畜禽产品生产和消费的大国，但畜禽骨综合利用率却较低，还有比较充足的畜禽骨骼资源并没有得到合理的开发利用。这不仅是一种浪费和损失，而且骨头含有很丰富的营养物质，极易腐败，从而造成严重的环境污染，所以畜骨的开发和利用受到大家的重视[6]。

正因为鲜骨有丰富的营养，如今世界各国对其开发利用的研究越来越多，都给予了高度重视，对鲜骨加工技术及骨食品的开发投入了大量研究[1]。很多国家很早就研究开发了骨类产品，在全球也都有销售，产品的市场价格并不低于肉食品。我国在鲜骨食品的开发利用方面研究起步较晚，对畜禽类骨产品的开发处于起步阶段，虽然也有一些这方面的研究，但由于技术、认识等不足的原因，如今鲜骨类食品在我国还没有得到推广，其产销均远远落后于肉类产品[6-7]。

鲜骨的营养虽然十分丰富，但也因鲜骨的加工方法有许多不足，制约了鲜骨食品的推广[8]。近年来充分开发利用动物骨头成了人们关注的焦点，特别是利用一些加工方法将骨头制成骨粉备受关注，通过各种方法提高其营养价值成为研究热点[9]。

常用的骨制品加工方法有很多种，例如常温常压蒸煮法、高温高压蒸煮法、低温冷冻法、酶水解法、酸水解法、碱水解法等。结合方法适用条件、成本等因素，本研究选择高温高压蒸煮法，先把洗净的鲜骨破碎，然后在高温高压锅内蒸煮，直至骨酥汤浓。这种方法加工骨头水解彻底，pH值较高，产品中有丰富的游离氨基酸和小分子肽，胶原蛋白在高温下不会变性，有良好的持水性、持油性，还具有一定的胶黏性[10]。

高温蒸煮后的牛骨再经超微粉碎，获得较大的表面积和空隙率，其骨粉溶解性、吸附性、流动性较好，易于人体吸收利用[3]。本文主要研究牛骨通过高温蒸煮制备超微牛骨粉的工艺条件。

1材料与方法

1.1实验材料

市售新鲜牛骨：购买于合肥市周谷堆批发市场。

1.2实验仪器和设备

TP-3000电子天平，湘仪天平仪器设备有限公司；HVE-50高温高压灭菌锅，HIRAYAMA MANUFACTURING CORPORATION；高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；超微粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司。

1.3实验方案

1.3.1工艺流程设计

新鲜牛骨→剔去残余肉→初步破碎→清洗→预煮→沥干→高温高压蒸煮→撇除上层油脂→冷却→烘干→冷却→粗粉碎→冷却→超微粉碎→成品。

1.3.2工艺说明及操作要点

(1) 加工前预处理，将新鲜牛骨上残留的残肉剔去，用清水清洗干净后放入锅内预煮2 min，沥干备用。

(2) 在高温高压灭菌器内加压蒸煮经过预处理的牛骨。

(3) 将加压蒸煮后的牛骨放在75 ℃热风干燥箱中干燥12 h，干燥过程中翻动牛骨数次。

(4) 把干燥后的牛骨在高速万能粉碎机中进行粗粉碎并冷却，粉碎后骨粒大小约4～6 mm。

(5) 对粗粉碎后的牛骨粉进行超微粉碎并冷却，微粉粒度为200 目。

(6) 超微粉碎时间为4 min，每分钟停一次，间隔5 s。

(7) 将超微粉碎后的骨粉先进行100目过筛，称得筛下物重量。

(8) 将100目筛下物进行200目过筛，得200目过筛物重量，计算出200目筛下物得率。

1.4高温蒸煮法制备牛骨粉的工艺研究

1.4.1高温蒸煮法制备牛骨粉的单因素实验设计

为确定高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数，选取市售鲜牛骨，以骨水比、蒸煮温度、蒸煮时间为单因素进行实验。实验以200目筛下物的得率作为考察指标，在单因素实验的基础上进一步缩小200目筛下物得率的影响范围，进行正交优化。

骨水比对牛骨粉得率的影响：控制蒸煮的牛骨骨水比为1:1，1:1.5，1:2，1:2.5，1:3；蒸煮温度为115 ℃；蒸煮时间为60 min；按照“2.3”所述方法制备牛骨粉，并计算出牛骨粉200目筛下物得率。

蒸煮温度对牛骨粉得率的影响：控制蒸煮的牛骨蒸煮温度为105 ℃，110 ℃，115 ℃，120 ℃，125 ℃；骨水比为1:2；蒸煮时间为60 min；按照“2.3”所述方法制备牛骨粉，并计算出牛骨粉200目筛下物得率。

蒸煮时间对牛骨粉得率的影响：控制蒸煮的牛骨蒸煮时间为20 min，40 min，60 min，80 min，100 min；骨水比为1:2；蒸煮温度为115 ℃；按照“2.3”所述方法制备牛骨粉，并计算出牛骨粉200目筛下物得率。

1.4.2蒸煮法制备牛骨粉的优化正交实验

为进一步优化蒸煮法制备牛骨粉的工艺，参照单因素实验结果，对骨水比(A)、蒸煮温度(B)、蒸煮时间(C)进行L9(34)正交试验优化，因素水平及实验方案排布详见表1，按照“2.3”所述工艺制备牛骨粉。

2结果与分析

2.1蒸煮法制备牛骨粉的单因素实验结果与分析

2.1.1骨水比对牛骨粉得率的影响

骨水比对牛骨粉得率的影响见图1所示。在蒸煮温度和蒸煮时间相同的条件下，骨水比在1:2～1:3之间制备得到的骨粉200目筛下物得率最高，可能是因为随骨水比的增加，骨头和水的接触更为充分，蒸煮过程中，骨骼变得更为疏松，超微粉碎时粉碎得比较充分，制备的牛骨粉中200目筛下物得率逐渐升高；当液料比达到1:2.5以上时由于蛋白质等损失迅速增加，使得牛骨粉中200目筛下物得率基本保持平衡，略有下降趋势。

2.1.2蒸煮温度对牛骨粉得率的影响

蒸煮温度对牛骨粉200目筛下物得率的影响见图2所示。

由图2可知，在骨水比和蒸煮时间相同的条件下，蒸煮温度在110 ℃～120 ℃之间制备的牛骨粉200目筛下物得率最高，分析其原因主要是蒸煮温度在105 ℃～115 ℃之间，随着温度的升高，高温蒸煮对骨头的破坏力度加强，蒸煮作用更为广泛，在蒸煮过程中会使骨骼变得更为疏松，超微粉碎时粉碎得更充分，所以蒸煮温度在105 ℃～115 ℃之间制备的牛骨粉中200目筛下物得率升高较快，达到115 ℃以上时，由于蛋白质等成分损失增大，使得牛骨粉200目筛下物得率开始下降。

2.1.3蒸煮时间对牛骨粉得率的影响

蒸煮时间对牛骨粉200目筛下物得率的影响见图3所示。

如图3所示，在骨水比和蒸煮温度相同的条件下，蒸煮时间在60 min～80 min之间制备得到的骨粉200目筛下物得率最高，分析其原因主要是蒸煮时间在20 min～60 min之间，由于蒸煮时间的增加，蒸煮对骨头的破坏时间越长，骨和水蒸煮得越充分，在蒸煮过程中会使骨骼变得更为疏松，超微粉碎时粉碎的效果也越来越好，制备的牛骨粉中200目筛下物得率升高较快，当蒸煮时间超过80 min 时，蒸煮时间对制得骨粉的粒度的影响减小，而蛋白质等损失较大，这样使得牛骨粉200目筛下物得率开始下降。

综上，骨水比最佳参数在1:2～1:3之间，蒸煮温度在110 ℃～120 ℃之间，蒸煮时间在60 min-80 min左右，在此实验参数范围内制备得到的牛骨粉200目筛下物得率相对较高。

2.2正交优化结果与分析

根据单因素实验的结果，选用L9(34)正交表对蒸煮工艺进行优化。正交实验方案排布及结果见表1所示。

表1　正交实验方案、结果及极差分析

由表1知，蒸煮温度对得率的影响最大，骨水比次之，蒸煮时间的影响最小。制备牛骨粉的最佳工艺组合为A2B3C3，即骨水比1:2.5，蒸煮温度118 ℃，蒸煮时间90 min。对最佳工艺参数组合进行验证试验，重复三次，其200目筛下物的得率为(69.69±5.47)%。验证实验得率与表1中最高得率的第6组实验进行显著性检验，|t|=0.036，P>0.05，差异不显著，故结果可信。按照最佳工艺制得牛骨粉，测量其理化指标，如表2所示。

表2　最佳工艺牛骨粉理化指标

由表2可见，最优组合条件下获得的骨粉主要指标较好。

3结论

本文针对高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数所进行研究，通过以骨水比、蒸煮温度、蒸煮时间为单因素，选取合适的梯度，在单因素实验的基础上进行正交优化实验的研究和完善，确定了蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数。结果表明，高温蒸煮法制备牛骨粉的最佳工艺参数为骨水比1:2.5，蒸煮温度118 ℃，蒸煮时间90 min，在该条件下制备得到的牛骨粉200目筛下物得率最高，为69.69%；测得理化指标如下：含钙量为18.94%，含磷量为4.75%，含水量为1.03%，溶解度为19.37%，各项指标较好，工艺线路可行。

参考文献:

[1] 赵志峰，谭敏，郭晶，等. 动物骨粉的研究开发及应用现状[J]. 食品工业科技，2008,(3):306-309.

[2] 高岩，张志洁，刘阳. 超微粉碎畜骨粉[J]. 肉品卫生，2001(7):17-20.

[3] 夏杨毅. 超微粉碎骨泥的流变学加工特性研究[D]. 重庆：西南农业大学，2005:1-11.

[4] 廖洪波，李洪军，李铁牛，等. 动物骨粉的营养、加工及应用[J]. 肉类工业，2003(1):23-25.

[5] 关红艳，杨洋，管军，等. 响应面分析法优化猪骨蛋白酶解工艺[J]. 食品科技，2010,35(10):162-167.

[6] 吴益群，郁正刚，赵健. 超微粉碎牛骨粉的研究[J]. 食品工业，2012,33(9):72-74.

[7] 叶明泉，邓国栋，韩爱军，等. 超细鲜骨粉的制备及其营养功能研究[J]. 南京理工大学学报，1999,23(1):6-9.

[8] 白建，梁亚萍，黄素珍. 骨粉新产品的开发研制[J]. 肉类研究，2006(1):33-36.

[9] 李支霞，方世辉. 超微粉在食品应用中的研究进展[J]. 茶叶通报，2004,26(4):175-177.

[10] 夏秀芳. 畜禽骨的综合开发利用[J]. 肉类工业，2007 (5):22-25.

Studies on the Technology for the Preparation of

Cattle Bone Powder by High-Temperature Cooking

YANG Hong，XIAO Hou-rong， ZHANG Hui，CHEN Jing-yi

(Department of Biological and Environmental Engineering, Hefei University, Hefei 230601, China)

Abstract:Cattle bone is of very high value as the by-product of meat process, and cattle bone powder can be used for the production of multi function food. In this paper, optimum parameters for the preparation of cattle bone meal by high-temperature cooking method is determined. The ratio of fresh bone to water, cooking temperature and cooking time were selected as key factors. Orthogonal optimization experiments are performed after single factor experiments. The results show that the optimum parameters for the preparation of cattle bone meal by high-temperature cooking are: ratio of bone to water of 1:2.5; cooking temperature of 118 ℃; cooking time of 90min, under conditions in which the percentage of cattle bone powder of 200 mesh sieve materials reach the highest rate, 69.69%.

Key words:cattle bone, ultramicro bone powder, high-temperature cooking, technology

文章编号：1007-4260(2015)02-0085-04

中图分类号：Q819

文献标识码：A

通讯作者：肖厚荣，男，安徽庐江人，博士，合肥学院生物与环境工程系教授，主要从事生物化学与食品科学研究。

作者简介：杨红，男，安徽舒城人，硕士，合肥学院生物与环境工程系讲师，主要从事食品加工、食品生化与生物统计研究。

基金项目：安徽省科技攻关项目(1301032168)和安徽省高校省级优秀青年人才基金重点项目(2013SQRL079ZD)。