牦牛骨營養(yǎng)價值組分的研究及與西門塔爾牛骨營養(yǎng)差異分析

李享，其美次仁，王守偉*，張順亮，成曉瑜，王樂

（1.北京食品科學(xué)研究院中國肉類食品綜合研究中心，肉類加工技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100068；2.當(dāng)雄縣人民政府，西藏 拉薩 851500）

我國是畜禽養(yǎng)殖和肉制品消費大國，由此我國每年將產(chǎn)生近1 200萬噸畜禽骨[1]。骨是天然藥食兼用原料[2-3]，骨富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、膠原蛋白及微量元素[4-7]，含有較多的礦物質(zhì)[8-9]，骨蛋白生物學(xué)效價也處于較高的水平[10]，且骨蛋白質(zhì)以膠原蛋白為主[11-13]，對骨資源的開發(fā)具有重要的經(jīng)濟和社會效益。

牦牛是我國重要的動物資源，牦牛群體數(shù)量占到世界總量的90%以上[14]。鑒于牦牛的生長特點，以及近年來針對牦牛肉開展的大量科研工作，牦牛肉高蛋白、微量元素和低脂肪的營養(yǎng)價值逐漸被大家所接受[15-16]，且由于極端環(huán)境條件和半野生放牧，牦牛自由采食具有較高的不確定性[15，17]，使得牦牛肉營養(yǎng)價值被大家廣泛贊譽[18]。此外，牦牛肉制品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時產(chǎn)生大量牦牛骨[16-20]，針對牦牛骨的開發(fā)具有較高的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值，開發(fā)潛力巨大。

為充分挖掘牦牛骨營養(yǎng)價值，服務(wù)于牦牛肉制品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，本研究對采集自西藏當(dāng)雄牦牛、四川紅原牦牛和青海久治牦牛骨的營養(yǎng)價值進(jìn)行了分析，并與西門塔爾牛骨蛋白質(zhì)、脂肪、水分、氨基酸、膠原蛋白、礦物質(zhì)含量、氨基酸評分、化學(xué)評分和脂肪酸組成等進(jìn)行了比較，為牦牛骨的加工和營養(yǎng)價值量化提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西藏當(dāng)雄牦牛骨：當(dāng)雄縣凈土牦牛產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司；四川紅原牦牛骨：紅原宏牦牛肉食品有限責(zé)任公司；青海久治牦牛骨：青海五三六九生態(tài)牧業(yè)科技有限公司；西門塔爾牛骨：河北福成五豐食品股份有限公司。以上均選擇成年牛后腿棒骨。

濃硫酸、氫氧化鈉、無水乙醚、溴甲酚綠、鹽酸、檸檬酸鈉、無水乙醇、硝酸、30%雙氧水、氯化鈉：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；甲基紅：天津市光夏精細(xì)化工研究所；硼酸：北京化工廠；高效凱式定氮催化劑片：北京金元興科科技有限公司；鹽酸溶液（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）：北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院（以上試劑均為分析純）；茚三酮、pH值緩沖溶液（均為優(yōu)級純）：上海西寶公司；高純氮氣、高純氬氣、高純氦氣：北京如源如泉科技有限公司；磺基水楊酸（分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UDK-159凱式定氮儀、SER158型脂肪提取儀：意大利VELP公司；FC-42電熱烘干箱：日本TOYO公司；L-8900型自動氨基酸分析儀：日本日立公司；PEN3便攜式電子鼻：德國AIRSENSE公司；SA402B味覺分析系統(tǒng)：日本INSENT公司；TSQ8000-TRACE1310氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國THERMO公司；7890B火焰離子化檢測儀：美國Agilent Technologies公司；Sorvall LYNX-4000型離心機、iCAP RQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國賽默飛世爾科技公司；SG-250強力破骨機：廊坊市惠友機械有限公司；BT25S精密天平：德國SARTORIUS公司。

1.3 方法

1.3.1 原料的處理

選取規(guī)格相同腿骨，用鋸骨機進(jìn)行切段，段長為5 cm，然后用碎骨機進(jìn)行粉碎，碎骨平面尺寸為0.5 cm2左右。

1.3.2 基本營養(yǎng)成分含量測定

參考國標(biāo)GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》第一法凱氏定氮法[21]，進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測定；參考國標(biāo)GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》第一法索氏抽提法[22]，進(jìn)行脂肪含量測定；參考國標(biāo)GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》第一法直接干燥法[23]，進(jìn)行水分含量測定。

1.3.3 氨基酸種類及含量測定

稱取1.000 0 g（精確至0.1 mg）骨渣樣品于水解管中，加入15 mL 6 mol/L鹽酸溶液，冷凍20 min，充氮氣30 s，封閉水解管并置于110℃干燥箱中，水解22 h，50 mL定容，取1mL樣液50℃減壓蒸餾至無液體，加入1 mL超純水后減壓蒸餾至無液體，用1 mL 0.02 mol/L檸檬酸鈉溶液（pH2.2）溶解，過0.22 μm濾膜過濾，濾液上機測定。

進(jìn)樣條件參考國標(biāo)GB 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》[24]。

1.3.4 氨基酸評分和化學(xué)評分

氨基酸評分和化學(xué)評分，是這一種廣為應(yīng)用的食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值評價方法[15，17，25-26]。為了更準(zhǔn)確評價氨基酸質(zhì)量，根據(jù)聯(lián)合國糧食組織/世界衛(wèi)生組織模式和全雞蛋模式規(guī)定的人體必需氨基酸均衡模式進(jìn)行氨基酸評分和化學(xué)評分。

參照文獻(xiàn)方法[27-28]，氨基酸評分計算公式如下。

式中：Ax為樣品中蛋白質(zhì)氨基酸含量，mg/g；As為FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式中同種氨基酸含量，mg/g。

參照文獻(xiàn)方法[27-28]，化學(xué)評分計算公式如下。

式中：Ax為樣品中蛋白質(zhì)氨基酸含量，mg/g；Ae為1 g雞蛋蛋白質(zhì)中相應(yīng)氨基酸含量，mg/g。

比值最低的氨基酸為限制氨基酸，限制氨基酸是指蛋白質(zhì)中缺少或不足一種或兩種必需氨基酸，導(dǎo)致食物蛋白質(zhì)合成為機體蛋白質(zhì)受限，從而限制此種蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。按照缺少數(shù)量多少的順序排列，稱為第一限制氨基酸、第二限制氨基酸[28]。

1.3.5 膠原蛋白含量測定

參照文獻(xiàn)方法[29]，將破碎后的骨4℃下浸泡在10%的氫氧化鈉溶液里1 d以除脂肪，并4 h換一次氫氧化鈉溶液，除脂后過濾的骨渣用蒸餾水反復(fù)清洗后瀝干，再用0.5 mol/L的氯化鈉溶液4℃浸泡2 d并半天換一次溶液以脫鈣，脫脂脫鈣后的骨渣用高壓鍋提取1.5 h后得骨膠原蛋白原液。取2 g左右原液，用3 mol/L硫酸與105℃烘箱里水解16 h，定容100 mL后取3 mL液體，通過全自動氨基酸分析儀測定出羥脯氨酸含量，再乘6.77轉(zhuǎn)換系數(shù)得出。1.3.6 礦物質(zhì)含量測定

參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.268—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測定》第二法電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[30]，進(jìn)行礦物質(zhì)含量測定。

1.3.7 脂肪酸組分測定

參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.168—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪酸的測定》第一法內(nèi)標(biāo)法[31]，進(jìn)行脂肪酸組分測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個試驗均進(jìn)行3個平行，采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計算，采用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 骨基本營養(yǎng)成分含量

4種骨中基本營養(yǎng)成分見表1。

表1 骨基本營養(yǎng)成分含量Table 1 Bone nutrients content

3種牦牛骨蛋白質(zhì)含量無顯著差異（P>0.05），含量在（19.88±1.41）%～（20.37±1.94）%之間，均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05）。3種牦牛骨脂肪含量為（15.55±0.89）%～（22.46±1.06）%，青海久治牦牛骨脂肪含量最低，含量為（15.55±0.89）%，西門塔爾牛骨脂肪含量最高，含量為（29.00±0.94）%。牦牛骨水分含量均比西門塔爾牛骨含量高（P<0.05），西藏當(dāng)雄牦牛骨水分含量較高，但與青海久治牦牛骨水分含量差異不顯著（P>0.05）。

骨髓中脂肪細(xì)胞對造血微環(huán)境具有負(fù)調(diào)節(jié)作用，能抑制骨髓造血，而生長在高原地區(qū)牦牛血液中的高濃度血紅蛋白用來運輸氧氣，需要更加強大的造血功能，這可能是牦牛骨脂肪含量低、蛋白質(zhì)含量高的原因之一[32-34]。

2.2 骨氨基酸含量分析

骨氨基酸含量見表2。

表2 骨氨基酸含量Table 2 Bone amino acids content

由表2可知，牦牛骨氨基酸總量、必需氨基酸總量和呈味氨基酸總量均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05）。四川紅原牦牛骨含有較高的必需氨基酸含量，尤其是蘇氨酸、賴氨酸含量最高（P<0.05），這類氨基酸具有一定的緩解疲勞、增強機體免疫力和控制血糖等功能[35]。在呈味氨基酸含量方面，牦牛骨呈鮮味氨基酸和甜味氨基酸含量均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05），其中四川紅原牦牛骨鮮味氨基酸含量最高（P<0.05），即牦牛骨具有更好滋味的潛力。

2.3 氨基酸評分和化學(xué)評分

骨氨基酸評分見表3。

表3 骨氨基酸評分Table 3 Bone amino acid scores

由表3可知，4種骨氨基酸評分中賴氨酸評分均較高[（0.47±0.07）～（0.78±0.02）]，其中四川紅原牦牛骨賴氨酸值最高（P<0.05），即更接近FAO/WHO氨基酸模式，說明賴氨酸含量優(yōu)勢顯著[34-37]。四川紅原牦牛骨纈氨酸和亮氨酸也有較好的評分，評分分別為0.64±0.06和0.63±0.05。甲硫氨酸和半胱氨酸評分均較低[（0.04±0.00）～（0.11±0.01）]，為第一限制氨基酸，與帕爾哈提·柔孜等[3]研究得到的畜骨含硫氨酸+半胱氨酸為限制氨基酸結(jié)果一致。除甲硫氨酸和半胱氨酸外，西門塔爾牛骨氨基酸評分在4種骨的氨基酸評分中均最低，即牦牛骨具有優(yōu)于肉牛骨的蛋白質(zhì)質(zhì)量。骨化學(xué)評分見表4。

表4 骨化學(xué)評分Table 4 Bone chemical scores

由表4可知，纈氨酸評分在4種骨氨基酸化學(xué)評分中均處于較高的水平[（0.35±0.09）～（0.56±0.03）]，說明牦牛骨和牛骨具有纈氨酸優(yōu)勢，其中四川紅原牦牛骨賴氨酸評分為0.56，更接近全雞蛋模式，說明賴氨酸含量高且提供的營養(yǎng)價值高[38-44]。亮氨酸和賴氨酸也有相對較高的評分，四川紅原牦牛骨亮氨酸和賴氨酸評分最高。甲硫氨酸和半胱氨酸的評分在4種牛骨中化學(xué)評分均處于較低的水平，為第一限制氨基酸，說明甲硫氨酸+半胱氨酸提供的營養(yǎng)價值較低，化學(xué)評分與氨基酸評分結(jié)果一致。所有的化學(xué)評分中，牦牛骨氨基酸評分均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05），與蛋白質(zhì)含量、氨基酸組分和氨基酸評分結(jié)果一致。

2.4 膠原蛋白含量

骨膠原蛋白含量見圖1。

圖1 骨膠原蛋白含量Fig.1 Bone collagen content

由如圖1所示，樣品膠原蛋白含量從高到低依次為西藏當(dāng)雄牦牛骨>四川紅原牦牛骨>青海久治牦牛骨>西門塔爾牛骨，西藏當(dāng)雄牦牛骨膠原蛋白含量為46.38mg/g，顯著高于西門塔爾牛骨和其它牦牛骨（P<0.05）。

牦牛骨，尤其是西藏當(dāng)雄牦牛骨中具有較高的膠原蛋白含量，可能是在海拔高地區(qū)，牦牛運動量大，而運動可顯著激活或上調(diào)相關(guān)信號途徑或關(guān)鍵因子表達(dá)，進(jìn)而影響骨中Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)和合成[45-46]。

2.5 脂肪酸組成分析

骨脂肪酸組成見表5。

表5 骨脂肪酸組成Table 5 Bone fatty acid components

由表5可知，4種骨脂肪酸總量存在差異，含量依次為西藏當(dāng)雄牦牛骨＞青海久治牦牛骨＞四川紅原牦牛骨＞西門塔爾牛骨。西藏當(dāng)雄牦牛骨肉豆蔻酸（C14∶0）、棕櫚酸（C16∶0）均最高（P<0.05），西藏當(dāng)雄牦牛骨油酸（C18∶1n9c）含量高于西門塔爾牛骨。

飽和脂肪酸含量依次為西藏當(dāng)雄牦牛骨＞青海久治牦牛骨＞四川紅原牦牛骨＞市售普通牛骨，其中西藏當(dāng)雄牦牛骨與青海久治牦牛骨之間無顯著性差異。

不飽和脂肪酸中亞油酸、α-亞麻酸等必需脂肪酸，必須從食物攝取[47-50]。多不飽和脂肪酸在降低血清中膽固醇含量上具有積極作用[51]，不飽和脂肪酸含量排序與飽和脂肪酸含量排序相同，4種骨之間均有顯著性差異（P<0.05），西門塔爾牛骨多不飽和脂肪酸含量最低（P<0.05）。

2.6 礦物質(zhì)含量分析

4種骨礦物質(zhì)含量見表6。

表6 骨礦物質(zhì)含量Table 6 Bone mineral content

如表6所示，西藏當(dāng)雄牦牛骨鈣含量在3種牦牛骨中含量較高，且與四川紅原牦牛骨鈣含量有顯著性差異（P<0.05）；西藏當(dāng)雄牦牛骨鋅含量最高（P<0.05）；3種牦牛骨產(chǎn)品，西藏當(dāng)雄牦牛骨鎂元素含量顯著高于其余2種牦牛骨（P>0.05）；西藏當(dāng)雄牦牛骨磷元素含量最高（P<0.05）；四川紅原牦牛骨和青海久治牦牛骨硒元素含量均低于檢出限（0.03 mg/kg），西藏當(dāng)雄牦牛骨硒元素含量為（0.04±0.01）mg/kg。

3 結(jié)論

本文對西藏當(dāng)雄牦牛骨、四川紅原牦牛骨和青海久治牦牛骨蛋白質(zhì)、脂肪、水分、氨基酸、膠原蛋白、礦物質(zhì)含量、氨基酸評分、氨基酸化學(xué)評分和脂肪酸組成等營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了分析，并與西門塔爾牛骨進(jìn)行了對比分析。牦牛骨蛋白質(zhì)含量、水分含量和膠原蛋白含量均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05），但西門塔爾牛骨脂肪含量顯著高于牦牛骨（P<0.05）。

牦牛骨氨基酸總量、必需氨基酸總量、呈味氨基酸總量均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05），四川紅原牦牛骨必需氨基酸總量較高，四川紅原牦牛骨的鮮味氨基酸含量較高。骨產(chǎn)品種限制性氨基酸為甲硫氨酸+半胱氨酸，牦牛骨具有較高的氨基酸評分和氨基酸化學(xué)評分。牦牛骨脂肪酸總量、飽和脂肪酸含量、不飽和脂肪酸含量和多不飽和脂肪酸含量均顯著高于西門塔爾牛骨（P<0.05）。西藏當(dāng)雄牦牛骨鈣含量、鋅含量、鎂含量和硒含量最高。

西門塔爾牛是目前養(yǎng)殖規(guī)模最大的肉牛品種，西門塔爾牛骨也是市場上最為常見的牛骨產(chǎn)品。本文研究結(jié)果顯示，與西門塔爾牛骨相比，牦牛骨營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于西門塔爾牛骨，研究結(jié)果為牦牛骨的加工利用提供了依據(jù)。