牛骨粉品質及其生物利用率研究

肖厚榮，楊紅，汪珊珊（合肥學院生物與環境工程系，安徽合肥230601）

牛骨粉品質及其生物利用率研究

肖厚榮，楊紅，汪珊珊
（合肥學院生物與環境工程系，安徽合肥230601）

通過相關的分析方法，分別對高壓蒸煮工藝、低溫冷凍工藝制備的牛腿骨、肋骨、椎骨骨粉中的鈣磷含量、水分含量、溶解度和鈣的生物利用率進行分析測定。結果顯示：牛骨粉中鈣含量高達17%～28%；磷的含量為3%～7%；水分含量較低，為0.9%～1.6%；溶解度為11%～25%；鈣的生物利用率較高，為21%～38%。并將測定結果分別與鹿骨粉、市場上的牦牛骨粉固體顆粒的相應成分進行比較，結果表明：牛骨粉中的鈣含量略高于鹿骨粉，磷含量、水分含量、溶解度和鈣生物利用率都比較接近；比較蒸煮與冷凍兩種工藝，結果顯示：冷凍法制得的骨粉的鈣磷含量、生物利用率較高，水分含量和溶解度都較低。

骨粉；鈣磷含量；溶解度；鈣生物利用率

隨著經濟的快速發展，我國已成為世界上豬、牛、羊等畜類生產和消費的大國，隨之帶來的骨資源量巨大，如牛骨就占胴體重的20%～30%[1]，每年約有2183萬噸的各類禽畜骨骼產生[2]。但在畜禽骨綜合利用方面還處于較低水平，尚有大量的畜禽骨骼資源未被開發利用。這不僅造成巨大的浪費，還會因其中富含的營養物質腐敗而造成嚴重的環境污染[3]。因此，近些年來，畜禽骨骼的綜合利用成為了眾多學者的研究方向。骨粉中富含大量的營養成分，主要為礦物鹽和蛋白質等。骨粉中富含鈣和磷等人體必需的常量礦物元素[4]。現代很多營養學家通過大量的實驗得出，人體利用動物骨組織進行補充鈣質、增進鈣的吸收是最為理想的方法[5]。如牛骨骼中就含有豐富的蛋白質，其中90%為骨膠原、軟骨素[6]。可見，骨粉是一種名副其實的營養源，是一種優良的天然鈣源補充劑[7]。以骨粉作為補鈣產品，既能解決人體缺鈣的問題，也是對骨頭實現充分利用，改善環境污染問題。

營養素的生物利用率主要是其在體內的吸收、運轉及利用，而對于鈣而言，能被吸收的所有鈣離子都可以被機體利用，而且儲存在骨中的鈣也具有生理功能，所以鈣的吸收率可以表征其生物利用率[8]。鈣的吸收率即為在一定攝入量的前提下，由消化道進入血液或淋巴的鈣離子占總口服鈣的比例[9]。測定鈣的生物利用率最理想的方法是人體試驗，但人體試驗較難進行，且成本較高，并且提供的數據很有限；其次是動物實驗，但是由于動物與人體的新陳代謝也存在一定的差異，導致存在很多不確定因素[10]。鑒于此，耗費小、簡單易操作、時間周期短、效果好的體外模擬吸收法就被采用。體外模擬吸收法是通過模擬體外胃腸道消化環境對營養素被人體吸收的部分進行評估的方法[11]。該方法目前已經廣泛應用于多種食品中鈣含量的測定。

本課題主要是對通過高溫高壓蒸煮法、低溫冷凍法制成的不同顆粒度的牛骨粉中的鈣、磷含量、溶解度以及鈣的吸收利用率進行分析測定，并將其與鹿骨粉、市場上所購買的牦牛骨粉固體飲料進行對比分析，探討其作為保健品在補鈣方面的應用，提高其綜合利用價值。

1　材料與方法

1.1材料、設備與試劑

1.1.1材料

新鮮牛骨：合肥市周谷堆批發市場購得；新鮮鹿骨：安徽含山縣太湖山養鹿場提供；牦牛骨粉固體飲料：福建廈門金日制藥有限公司。

1.1.2設備

752型紫外可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；多功能臺式離心機：Centrifuge 5810 eppendorf；HZP-150型全溫振蕩培養箱：上海精宏實驗設備有限公司。

1.1.3試劑

乙二胺四乙酸（AR）：中國上海精化科技研究所；碳酸鈣（CP）：中國上海泗聯化工廠；高氯酸（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；鈣羧酸（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；鉬酸銨（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；對苯二酚（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；亞硫酸鈉，AR，國藥集團化學試劑有限公司；磷酸二氫鉀（CP）：廣東汕頭金砂化工廠；胃蛋白酶（1∶3000）：上海藍季科技有限發展公司；胰蛋白酶（1∶250）：生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司；豬膽鹽：生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司；透析袋：再生纖維素透析袋MD34（3500Da）。

1.2方法

1.2.1牛、鹿骨粉的加工工藝

1.2.1.1蒸煮法工藝流程

新鮮骨頭→預煮→剔去殘余肉→清洗→敲碎→高壓蒸煮→冷卻→干燥→粗粉碎→超微粉碎→成品→密封貯存

1.2.1.2冷凍法工藝流程

新鮮骨頭→預煮→剔去殘余肉→清洗→敲碎→低溫冷凍→粗粉碎→脫脂→干燥→超微粉碎→成品→密封貯存

1.2.2骨粉樣品編號

為了試驗的有序進行，將各骨粉編號如表1所示。

表1　骨粉樣品編號Table 1　Number for bone samples

1.2.3營養成分分析方法

1.2.3.1鈣的測定

EDTA滴定法[12-13]。

1.2.3.2磷的測定

分光光度法（GB/T 5009.87-2003《食品中磷的測定》）[14]。

1.2.3.3水分測定

直接干燥法（GB 5009.3-2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》）[15]。

1.2.3.4溶解度的測定

嬰幼兒食品和乳品溶解性的測定（GB 5413.29-2010《食品安全國家標準嬰幼兒食品和乳品中溶解性的測定》）[16]。

1.2.3.5鈣的生物利用率的測定

體外模擬吸收法[17]。

2　結果與分析

2.1骨粉中礦物元素鈣、磷含量的檢測與分析

2.1.1鈣、磷含量的測定結果

各類骨粉中礦物元素鈣、磷含量如表2所示。

表2　各類骨粉鈣、磷含量一覽表Table 2　Contentof Ca and P for bone samples

由表2可知，各工藝、各部位的牛骨粉和鹿骨粉的含鈣量均較高，高達17%～28%。而通過蒸煮工藝和冷凍工藝制得的骨粉的磷含量在3%～7%之間。牦牛骨粉含磷量與實驗室制得的骨粉含磷量相近。各骨粉中的含水量均較低，約為0.9%～1.6%，且市場上購得的牦牛骨粉與實驗室制得的骨粉的含水量相近。均能滿足安全貯藏的要求。

2.1.2不同加工工藝對骨粉鈣、磷含量的影響

選取A組和E組、G組和K組分別進行對比，分析同種畜類、同種部位、同種顆粒度的骨粉的鈣、磷含量的區別。由表2可知，冷凍工藝制得的骨粉（E與K）鈣、磷含量均比蒸煮工藝制得的骨粉（A與G）高。這是因為蒸煮工藝中骨頭經過高溫高壓蒸煮后，變得酥軟，骨組織被破壞，部分鈣、磷以離子的形式進入水中，而在蒸煮結束后被棄去，導致鈣、磷流失，以至于制得的骨粉中的鈣、磷含量下降。

2.1.3酶解對骨粉中鈣、磷含量的影響

通過比較表2中I和K組骨粉的鈣、磷含量，可以看出加酶酶解可明顯提高骨粉中的鈣、磷含量。這是由于中性蛋白酶作用于粗粉碎后的骨頭，使蛋白質及部分多肽分解，從而使得部分蛋白質中的鈣、磷游離出來，從而使得鈣、磷含量有所增加。

2.1.4顆粒度大小對骨粉的鈣、磷含量的影響

比較表2中的A和D、E和F、G和H，200目骨粉的含鈣量均高于100目骨粉，而磷含量除E和F組外，200目骨粉的含鈣量均低于100目骨粉。這可能是因為顆粒度越細，比表面積越大，混合酸消化時作用越完全，鈣離子充分溶出，檢測出的鈣含量相對較高。

2.1.5相同畜類的不同部位的骨粉鈣、磷含量的比較

比較表2中的A、B、C號骨粉鈣、磷含量可以看出，同種工藝（高壓蒸煮）處理牛肋骨、椎骨和腿骨，鈣的含量依次呈遞增趨勢，而磷含量恰好呈遞減趨勢。造成這種差別的原因可能是骨的部位不同，起到的生理作用不同，在生長發育時所積累的鈣、磷的含量也就不同[18]。

2.1.6牛骨粉鈣含量與鹿骨粉鈣、磷含量對比分析

取相同部位、相同工藝、相同顆粒度的牛骨粉及鹿骨粉，即C與G，進行對比分析。牛骨腿骨粉中的含鈣量比鹿骨腿骨粉略高，磷含量是略低于鹿骨。

2.2溶解度的測定結果及分析

2.2.1溶解度測定結果

各類骨粉的溶解度如表3所示。

表3　各骨粉的溶解度測定結果Table 3　Results of solubility determination for bone samples

從表3可以看出，骨粉的溶解度均較低，在11%～25%之間，主要是因為骨粉中的礦物鹽含量高達50%左右[19]。羥磷灰石和無定型磷酸氫鈣是礦物鹽的主要部分[20]。羥磷灰石的溶解度為0.4 mg/L；磷酸氫鈣也幾乎不溶于水，在25℃時的溶解度只有2.0 mg/L。另有不溶性的蛋白質及灰分等共同導致骨粉的溶解度較低。而牦牛骨粉固體飲料的溶解度為55%左右，其可能原因是此產品中骨粉含量僅為2.5%，其他成分諸如米粉、山藥粉等物質均能較好的溶解于水中，導致其溶解性極大提高。

2.2.2不同加工工藝對骨粉溶解度的影響

選取表3中的A和E、G和K分別進行對比分析，可知蒸煮法的溶解度略高于冷凍法。可能是因為骨頭經過蒸煮之后組織變的酥軟，部分物質結構被打開，有利于骨粉溶于水。

2.2.3酶解對溶解度的影響

通過比較表3中的G和H，可以看出在冷凍工藝下，酶解能增強骨粉的溶解性。主要原因是中性蛋白酶能將部分蛋白質和多肽水解，使其部分水解產物能溶于水中，增加其溶解度。

2.2.4粒度大小對骨粉的溶解度的影響

分別比較A和D、E和F、G和H，不難看出，200目的溶解度相對于100目較高。根據溶解的特性，粉末越細，溶解度越高。

2.2.5相同畜類的不同部位的骨粉溶解性的比較

對比A、B、C號骨粉的溶解度，可以看出，用同種工藝（高壓蒸煮）處理牛肋骨、椎骨和腿骨，其溶解性有些許差別。其主要原因與其骨頭的部位及成分差別有關。

2.2.6牛骨粉溶解度與鹿骨粉溶解度對比分析

取相同部位、相同工藝、相同顆粒度的牛骨粉及鹿骨粉，即C與G，進行對比分析，可看出，鹿腿骨粉的溶解度高于牛腿骨粉的溶解度，其原因與骨中各成分含量有關。

2.3鈣的吸收利用率測定結果與分析

2.3.1鈣吸收利用率的測定結果

各類骨粉的鈣吸收利用率如表4所示。

表4　各類骨粉的鈣吸收利用率測定結果Table 4　Determination of Calcium absorption and utilization for bone samples

續表4　各類骨粉的鈣吸收利用率測定結果Continue table 4　Determination of Calcium absorption and utilization for bone samples

從表4可以看出，骨粉中鈣的吸收利用率在21%～ 38%之間，據研究，成人對膳食鈣的吸收利用率一般僅約20%，用體外模擬吸收的方法測出的骨粉的鈣吸收利用率大多高于人體對膳食鈣的吸收率，可推斷骨粉中的鈣是能夠被人體吸收利用的，且其吸收利用率較高。經測定，200目的牦牛骨粉固體顆粒的鈣吸收率為29.84%，100目的為26.38%，吸收率也相對較高。2.3.2不同加工工藝對鈣吸收利用率的影響

選取表4中的A和E、G和K分別進行對比分析，可以得出，冷凍法制得的骨粉的生物利用率高于蒸煮法制得的骨粉。可能是因為鈣離子在透析袋內外的運輸方式是被動運輸。由前述分析可得，冷凍法制得的骨粉中鈣含量較高，即滲透壓較大，能促進鈣離子的被動運輸，故其鈣生物利用率較高。

2.3.3酶解對鈣生物利用率的影響

通過比較表4中的G和H，可以看出在冷凍工藝下，酶解能增加骨粉的鈣吸收利用率。主要原因是經酶解后的骨粉鈣含量較高，其溶液中鈣離子含量相對較高，故其滲透壓較高，促進鈣離子的被動運輸。

2.3.4粒度大小對骨粉中鈣的吸收利用率的影響

分別比較表4中的A和D、E和F、G和H，得200目骨粉的鈣生物利用率高于100目骨粉。其原因是，顆粒度愈小，胃消化階段作用愈完全。鈣在透析袋和模擬環境之間運輸的唯一方式是被動擴散，顆粒度愈小，被動運輸效果愈好，進入透析袋的鈣相應較多，生物利用率較高。

2.3.5相同畜類的不同部位的骨粉鈣生物利用率的比較

對比A、B、C號骨粉的鈣生物利用率，可以看出，用同種工藝（高壓蒸煮）處理牛肋骨、椎骨和腿骨，其鈣的生物利用率幾乎沒有差別。

2.3.6牛骨粉鈣的生物利用率與鹿骨粉鈣的生物利用率對比分析

取相同部位、相同工藝、相同顆粒度的牛骨粉及鹿骨粉，即C與G，進行對比分析。蒸煮法制得的鹿腿骨粉鈣的生物利用率比牛腿骨粉高。其原因與動物的種類、體型、年齡有關。

3　結論

牛、鹿各部位的骨粉中鈣含量均較高，高達17%～ 28%；磷的含量為3%～7%；水分含量較低，為0.9%～ 1.6%；溶解度為11%～25%；鈣的生物利用率較高，為21%～38%。經過高溫高壓蒸煮或低溫冷凍處理后，再經超微粉碎得到的骨粉，無異味，色澤呈白色或略帶灰白色，可用于食品加工，達到減少浪費、解決環境污染的功效。

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Studies on the Quality and the Biological Utilization Rate of Bovine Bone Powder

XIAO Hou-rong，YANG Hong，WANG Shan-shan
（Department of Biological and Environmental Engineering，Hefei University，Hefei230601，Anhui，China）

Through correlation analysis methods，calcium and phosphorus content，moisture content，solubility and bioavailability of calcium in bovine leg bones，ribs，vertebrae powder produced by High pressure cooking process and freezing process，respectively，have been measured and analyzed.The results showed thatcalcium contentin bovine bone powder was as high as 17%-28%；phosphorus content was 3%-7%；moisture content was low，from 0.9%to 1.6%；solubility was 11%-25%；calcium bioavaila bility was up to 21%-38%.And compared with the corresponding components of deer bone and the solid particles yak bone powder from the market，bovine bone calcium contentis a little higher than deer bone's；phosphorus content，moisture content，solubility and bioavailability of calcium are close.Compared the cooking with freezing process，it can be obtained that both calcium and phosphorus bioavailability in bone powder made from freezing process are higher；and thatboth moisture contentand solubility are as low as cooking process.

bone powder；calcium and phosphorus content；solubility；bioavailability ofcalcium

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.002

安徽省科技攻關項目（1301032168）

肖厚榮（1964—），男（漢），教授，博士，主要從事食品生化與酶學研究。

2014-10-10