（环境工程专业论文）禽畜鲜骨再生利用与肉类香味料开发研究.pdf

束毕大掌博士学位论文 摘要 本文以环境资源回收与再生利用的技术为依托，系统研究了环境资源中禽畜 鲜骨的再生利用开发，解决了肉类加工工业中禽畜鲜骨下脚料利用难，开发的产 品附加值低的问题，达到变废为宝，促进环境保护的目的。课题主要研究内容： 畜禽鲜骨回收利用生产猪骨素的成分分析，猪骨素的超声处理、猪骨素的酶解、 美拉德( m a i l l 卸d ) 生物化学反应制备肉味香基前体、肉味香精基调配技术、成 品肉类香味料制备，以及尝试利用模糊数学的方法建立肉味香精配方评价体系， 对香精质量、香气品质及稳定性进行分析评价等几个方面。 1 本课题在猪骨素的成分分析与物性研究中，对猪骨素的成分进行了分析 对照实验；测定结果表明猪骨素中蛋白质的含量3 2 8 ，氨基酸2 2 8 5 ：同时 研究了猪骨素超声处理的时间、频率、p h 值、底物浓度等因素对蛋白质浸提率 的影响。结果表明超声处理猪骨素的最佳条件为：底物浓度：2 0 一3 0 ；口h 值： 6 7 ；超声频率幅度：6 0 ；超声处理时间：8 m i n 。 2 在猪骨素的生物酶解研究中，分别讨论了中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、酸 性蛋白酶、复合蛋白酶等对猪骨素酶解的最佳工艺条件。中性蛋白酶水解猪骨素 的最佳条件为：酶解时间3 h ；酶解温度6 5 ；酶解p h 值7 o ；加酶量6 0 0 0 u g ： 底物浓度：料液比1 ：3 。木瓜蛋白酶酶解最适工艺条件：酶解时间4 h ；酶解温 度5 9 ；酶解p h 值6 8 左右；酶用量6 0 0 0 u g ；底物浓度与水比1 ：3 。酸性蛋 白酶水解猪骨素最佳工艺条件：酶解时间3 h ) 酶解温度4 5 ；酶解p h 值6 8 左右；酶用量8 0 0 0 u g ：底物浓度：料液比l ：3 。复合酶解体系采用同时添加 两种酶，先经木瓜蛋白酶6 0 0 0 u g 水解1 5 h 后灭活，再采用中性蛋白酶4 0 0 0 u g 水解1 5 h ，最终水解度分别为2 5 4 6 酶解效果最佳。 3 在肉味香精技术评价体系研究中，开发和建立一种数学模型，能在抓住 肉味香精香气的组成特点及评价的基本要求的基础上，采用先定性，后定量二次 量化的方法对肉味香精配方进行模糊评价，以选择最优配方并对所有配方进行优 劣排序。最终得出几种主要元素和配方优劣性关系拟和图，并对美拉德反应制备 肉味香精基前体及成品肉味香精调配技术的配方起到理论指导。 4 对美拉德反应制备肉味香精基前体的研究中，主要针对美拉德反应配方 泰华大学博士学位论文 中各组分对产物香气的影响以及美拉德反应温度、时间等因素对反应结果的影响 进行讨论。最终确定美拉德反应条件采用超声处理结合高温制备反应，通过正交 试验得出最佳配方和工艺为：猪骨素5 0 9 、猪骨油5 9 、植物水解蛋白( h v p ) 7 9 、 葡萄糖2 9 、木糖0 3 9 、半胱氨酸盐酸盐0 6 9 、丙氨酸0 5 9 、谷氨酸2 5 9 、盐 0 5 9 、水6 0 9 ：超声处理2 0 分钟后，1 2 1 反应2 0 分钟。 5 肉昧香精基调配技术一章中，探讨了配制肉味香精基的意义与作用，主 要针对调配肉味香精基的各路原料及其用量、特征气息对肉味香精基香气的影响 进行了研究。根据评香结果确定各路原料用量范围：肉香关键原料适宜用量：4 0 ； 辛香关键原料适宜用量：1 5 ；酱香原料用量：1 4 ；烘烤焦甜原料用量：3 4 5 ； 油脂肪气原料用量：2 ；酸香关键原料适宜用量：5 5 。 6 对成品肉类香精( 香味料) 的配制的研究中，根据成品肉味香精基本配 方中各主要成分对香精的影响及评香结果，确定了成品肉味香精的最佳配方工 艺。同时，采用新型的复合乳化法和循环高压均质法，对成品肉味香精制备工艺 中胶体的选择及用量；成品肉味香精制备工艺中复合乳化剂的选择及用量：成品 肉昧香精的稳定性进行了研究，最终得到的成品肉昧香精的稳定性和均一性能 好。 7 对成品肉味香精中微量铝元素采用溶出伏安法的新体系进行了检测，结 果显示铝含量低于国家标准，属安全可靠范围。对成品肉味香精的成分采用气相 色谱一质谱分析法进行了研究，得出品肉味香精的主要成分有2 4 3 1 种，其匹配 率均可达到8 5 以上，准确度高、可靠性好。对成品肉昧香精质量与香气采用我 国现通用的国家行业标准进行了评价。香精整体香气柔和，香气浓郁、丰满、天 然逼真。 关键词：资源回收猪( 牛) 骨素美拉德反应 调香技术生物技术肉味香精 东华大掌博士学位论文摘要 a b s t r a c t t h eo b j e c t i v eo ft h ep r e s e n tp r o j e c ti st op r o m o t et h er e c y c l eo f r e s o u r c eo fa n i m a lb o n ea n ds o l v et h ep r o b l e m st h a ti ti sd i f f i c u l tt o u t i l i z et h eo f f a l i nm e a tp r o c e s s i n gi n d u s t r ya n dt h ea d d i t i o n a lv a l u eo f p r o d u c t sd e v e l o p e di sl o w , w i t ht h es u p p o r to ft h er e c y c l et e c h n o l o g yo f r e s o u r c e t h i ss t u d yi n v o l v e ss e v e r a la s p e c t sa sf o l l o w s ：p r o d u c i n gp i g o s s e i nb yr e c y c l i n ga n i m a lb o n e ，a n a l y z i n gi t s i n g r e d i e n t sa n dt h e u l t r a s o n i ct r e a t m e n to ft h ep i go s s e i n ；e n z y m o l y s i so ft h ep i go s s e i n ； p r e p a r a t i o no fm e a tf l a v o r i n gb a s eb ym a i l l a r dr e a c t i o n ；m e a tf l a v o r f o r m u l a t i n gt e c l l l l o l o g y ；p r e p a r i n gf i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t ；a n d e s t a b l i s h i n g e v a l u a t i o ns y s t e mf o rm e a tf l a v o rf o r m u l a t i o nb yf u z z y m a t h e m a t i c s , t oa n a l y z et h er e l a t i o n so f q u a l i t ya n ds t a b i l i t yo f a r o m a i d u r i n ga n a l y z i n gt h ei n g r e d i e n t so fp i go s s e i na n ds t u d y i n gi t s p h y s i c a lp r o p e r t y , a n a l y t i c a la n dc o n t r o le x p e r i m e n t sf o rt h ei n g r e d i e n t s o f p i go s s e i nw e r ec a r r i e do u t t h er e s u l t so f t h e s ee x p e r i m e n t ss h o w e d t h a tt h ec o n t e n to fp r o t e i ni sn ol e s st h a n3 2 8 w t a n dt h ec o n t e n to f a m i n oa c i d si sn o1 e s st h a n2 2 8 w t m e a n w h i l e t h ee f f e c t so f u l t r a s o n i c t r e a t m e n tt i m e ，f r e q u e n c y , p i - i , a n ds u b s t r a t ec o n t e n to nt h ee x t r a c t i o no f p r o t e i nw e r ea l s o s t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e o p t i m a l c o n d i t i o n sf o ru l t r a s o n i ct r e a t m e n to fp i go s s e i na r e ：s u b s t r a t ec o n t e n t o f2 0 3 0 ；p ho f6 - 7 ；u l t r a s o n i ct r e a t m e n tf r e q u e n c yo f6 0 u l t r a s o n i ct r e a t m e n tt i m eo f8 m i n i i i 苎竺查竺苎圭堂堡堕苎 一堕 2 i nt h es t u d yo fe n z y m o l y s i so fp i go s s e i n ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n s f o re n z y m o l y s i so fp i go s s e i nb yn e u t r a lp r o t e a s e ，p a p a y ap r o t e a s e ，a c i d i c p r o t e a s e c o m p o s i t ep r o t e a s e e t c w e r cr e s p e c t i v e l yd i s c u s s e d t h e o p t i m a lc o n d i t i o n sf o re n z y m o l y s i s o fp i go s s e i nb yn e u t r a lp r o t e a s ea r e ： e n z y m o l y s i st i m eo f3 h ；e n z y m o l y s i st e m p e r a t u r eo f6 5 c ；e n z y m o l y s i s p ho f7 0 ：t h ee n z y m ea m o u n ta d d e do f6 0 0 0 u g ；s u b s t r a t ec o n t e n to f 2 5 t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sf o re n z y m o l y s i so fp i go s s e i nb yp a p a y a p r o t e a s ea l e ：e n z y m o l y s i st i m eo f4 h ；e n z y m o l y s i st e m p e r a t u r eo f5 9 。c ； e n z y m o l y s i sp h o f6 8 ；t h ee n z y m ea m o u n ta d d e do f6 0 0 0 u g ；s u b s t r a t e c o n t e n to f2 5 t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sf o re n z y m o l y s i so fp i go s s e i n b ya c i d i cp r o t e a s ea l e ：e n z y m o l y s i st i m eo f3 h ；e n z y m o l y s i st e m p e r a t u r e o f4 5 。c ；e r m y m o l y s i sp ho f6 8 ：t h ee n z y m ea m o t n l ta d d e do f8 0 0 0 u g ； s u b s t r a t cc o n t e n to f2 5 t h ee n z y m o l y s i so fp i go s s e i nb yc o m p o s i t e p r o t e a s ec o m p r i s e s t w os t e p s ：p a p a y ap r o t e a s eo f6 0 0 0 u gf o r1 5 h ；a n d n e u t r a l p r o t e a s e o f4 0 0 0 u gf o r1 5 h i nt h i sc a s et h er e s u l t e d h y d r o l y s i sd e g r e ei s2 5 4 6 a n dt h ee f f e c to f e n z y m o l y s i si sp r e f e r r e d 3 i nt h es t u d yo fe v a l u a t i o ns y s t e mf o rm e a tf l a v o rf o r m u l a t i o n ，i ti s a t t e m p t e dt od e v e l o pa n de s t a b l i s ham a t h e m a t i cm o d e l ，o n t h eb a s i so f t h ec o m p o s i t i o nc h a r a c t e ro fa r o m ao fm e a tf l a v o ra n d t h eb a s i c r e q u i r e m e n t so fe v a l u a t i o n ，t of u z z ye v a l u a t et h em e a tf l a v o rf o r m u l a t i o n b yb o t hq u a l i t a t i v e a n dq u a n f i t i v em e t h o d s ，c h o o s et h ep r e f e r r e d f o r m u l a t i o na n do r d e r i n ga l lt h ef o r m u l a t i o n s f i n a l l y , c h a r to ft h e i v 束华大掌博士学位论文 r e l a t i o n s h i pb 咖e e na d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo ff o r m u l a t i o na n d s e v e r a lm a i ne l e m e n t sw a sg a i n e d 4 i nt h e s t u d yo fp r e p a r i n gt h e r m o r e a c t i v e f l a v o rb ym a i l l a r d r e a c t i o n ，t h ee f f e c t so fi n g r e d i e n t si nm a i l l a r dr e a c t i o nf o r m u l a t i o no nt h e p r o d u c ta r o m aw e r ed i s c u s s e d , a sw e l lt h ee f f e c t so fm a i l l a r dr e a c t i o n t e m p e r a t u r ea n dt i m eo nt h er e a c t i o nr e s u l t s b yo r t h o g o n a l i z a t i o nt e s t , t h e o p t i m a l m a i l l a r dr e a c t i o nf o r m u l a t i o na n dc o n d i t i o n sw e r e d e t e r m i n e d ：p i g o s s e i no f 5 0 9 ，b o n eo i lo f 5 9 ，h v p o f 7 9 ，g l u c o s eo f 2 9 ， x y l o s eo fo 3 9 ，c y s t e i n eh y d r o c h l o r i cs a l to f0 6 9 ，a l a n i n e o fo 5 9 ， g l u t a r n i ca c i do f2 5 9 ，s a l to fo 5 9 ，w a t e ro f6 0 9 ；u l t r a s o n i ct r e a t m e n tf o r 2 0 m i na n dt h e n1 2 1 f o r2 0r a i n 5 i nt h ec h a p t e ro fm e a tf l a v o rf o r m u l a t i n gt e c h n o l o g y , t h e m e a n i n g sa n dr o l e so fm e a tf l a v o rf o r m u l a t i n gw a sd i s c u s s e da n dt h e e f f e c t so ft h et y p e s ，a m o u n ta n dc h a r a c t e r i s t i ca r o m ao fr a wm a t e r i a l sf o r f o r m u l a t i n gm e a tf l a v o ro nt h ea r o m ao fm e a tf l a v o rw e r es t u d i e d a c c o r d i n gt ot h ee v a l u a t i o nr e s u l t s ，t h ea m o u n to fr a wm a t e r i a l si s p r e f e r r e d t ob e ：m e a tf l a v o r i n gm a t e r i a l so f 4 0 ；s p i c ym a t e r i a l so f1 5 ： c a t s u pm a t e r i a l so f1 4 ；r o a s t e da n ds w e e tm a t e r i a l so f3 4 5 ；m a t e r i a l s w i t hf a t t ya r o m ao f 2 ；a c i dm a t e r i a l so f5 5 6 o nt h i sb a s i s ，t h ef o r m u l a t i n go ff i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t s w a ss t u d i e da n dt h eo p t i m a lp r e p a r i n gp r o c e s sa n df o r m u l a t i o nw e r e d e t e r m i n e da c c o r d i n gt ot h ee f f e c t so fm a i ni n g r e d i e n t si nm e a tf l a v o r v 东毕大掌博士学位论文摘要 f o r m u l a t i o no nt h em e a tf l a v o ra n de v a l u a t i o nr e s u l t s a tt h es a m et i m e ， n e wc o m p o s i t ee m u l s i f i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dc i r c u l a rh i g h - p r e s s u r e h o m o g e n i z a t i o nt e c h n o l o g y w e r ea d o p t e d ，a n dt h e p r e p a r a t i o na n d c h o o s eo fc o l l o i d si np r o c e s so ff i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t s ，t h ec h o o s e a n da m o u n to f e m u l s i f i e ri np r o c e s so f f i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t sw e r e s t u d i e d 7 f i n a l l y , t h es t a b i l i 够o ff i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t s a n d m i c r o e l e m e n t si nf i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t sw e r ea l s os t u d i e db y s m p p i n gv o l t a m m o g r a ma n dg c m s a n dt h eq u a l i t ya n da r o m ao f f i n i s h e dm e a tf l a v o rp r o d u c t sw e r ee v a l u a t e du s i n gi n d u s t r yc u r r e n t s t a n d a r d t h es y n t h e s i z e dm e a tf l a v o ri se x c e l l e n ti nt h es t a b i l i t ya n d u n i f o r m i t y , a n dt h em e a tf l a v o rh a sv i v i da n d h a r m o n i o u sa r o m aa n dh i g h s a f e t y k e y w o r d s ： r e s o u r c er e c y c l i n g p i g ( c o w ) o s s e i n m a i l l a r d r e a c t i o n m e a tf l a v o rf o r m u l a t i n gt e c h n o l o g yb i o t e c h n o l o g y m e a tf l a v o r v l 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：拗， 日期：啊年，月，日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密口。 学位论文作者签名： 掀 指导教师签名：姿旦支 日期：历年月f 日日期：c z 口矿年f f 月，日 衷华大掌博士学位论文第一章绪论 1 绪论 1 1 论文研究内容及意义 我国是一个人均资源相对不足的国家，人均矿产资源占有量仅为世界平均水 平的5 8 ，某些重要资源长期依赖进口，对国民经济和社会发展的保障程度不断 下降。一方面资源短缺，另一方面浪费严重，大量可回收利用的再生资源没有充 分回收和利用。再生资源回收利用是实现资源永续利用的重要措施。积极推进再 生资源回收利用，将大量社会生产和消费后废弃的资源回收再利用，可以减少对 原生资源的开采，提高资源综合利用水平；既节约了大量的资源，又推动了经济 增长方式由粗放型向集约型转变。因此，大力提高再生资源回收利用水平，是促 进资源循环利用的重要措施。 为了深度开发畜骨资源，有效提高其综合利用价值，上海市教育委员会曙光 计划基金批准本项目作为资助项目( 项目编号：z ) ( 2 0 0 4 0 1 ) 。项目研究畜禽鲜 骨资源回收，再生利用制备猪( 牛) 骨素，以猪( 牛) 骨素为原料，通过生物食品化学 反应合成肉类香味料，该肉类香味料，既在风味与营养性能上统一起来，起到提 升传统食品加工产品的经济价值，为肉类加工企业带来新的经济增长点创造条 件；又使畜禽鲜骨下脚料的资源回收、综合利用由浅层次向深层次发展，达到保 护环境、促进可持续发展的目的。同时，对肉类香味料产香成分进行分析，从理 论上优化美拉德生物反应条件，研制出优于天然香味成分的食品反应香味料( 亦 称食品反应香精) ，开拓资源回收、综合利用研究的新领域。 食品反应香精是国际上7 0 年代发展起来的一类新型食用香精，亦称热反应 香精【l l ，一经发现便在食品工业中得到了广泛的应用，根据权威机构一美国食品与 药品管理局( f d a ) 宣布，热反应肉味香精通过急性和慢性动物实验表明，它没 有任何毒性，而且有一种诱人的肉香，符合食品安全性要求。人们对合成和天然 反应香精以及其他一些反应型香精都进行了广泛的研究。随着现代化分析仪器和 分析测试手段的进步，特别是气相色谱一质谱一电子计算机连用仪的问世，促进了 对这类香味化合物的研究。人们据此能很快分离和鉴定某种香味成分，通过分析 一合成一鉴定这一思路，许多公司制备了食品反应香精。美国的w f 公司、荷兰 东华大学博士学位论文第一章绪论 n r d e i l 公司、美国e e w 公司、瑞士g i v a u d e n 公司先后开展了制备反应香精合 成原料的工作【2 】。各种各样反应香精已在国际市场上相继问世。近几年来，我国 也研制生产出了少量吡嗪类、噻唑类、呋喃类、烯醛类产品，但还远不能满足反 应类香精的调配。 国外公司在产品高难度香精方面与我们国内的香精公司相比有极大的优势， 我们在技术上至少有1 0 年的差距。但是国内的香精也有优势，在反应香精方面， 如美拉德反应，以及我们的原料和资源优势。 反应香精应是中国添加剂行业的优势产业，甜味香精主要体现欧美文化，他 们有优势；反应香精体现的是东方文化，而东方文化是2 l 世纪的重要的发展趋 向。中国的饮食文化有非常深厚的根。反应香精使以生物工程技术为主体，形成 了集酶解、美拉德反应、微胶囊包埋、超临界萃取、喷雾干燥等多项先进技术于 一体的香精生产【3 】一。 反应香精作为食品香精一个新兴产业，最近十年来发展十分迅猛。反应香 精当中最好的、五昧俱全的东西是在中国作为最有东方饮食文化特色的咸味香 精，它在方便面、休闲食品、肉制品、调理食品、餐饮调味品等众多食品中大显 身手，为我国传统食品的现代化、现代食品特色化作出了重要贡献。反应香精， 包括肉味香精、酱油香精、蔬菜类香精、坚果类香精等。 天然肉昧反应香精主要是天然原料通过酶工程技术、美拉德反应等生物工程 技术，分解原料中的大分子蛋白质物质，因而更利于消化、吸收5 l 【6 】。天然反应 香精浸提和浓缩了原料中的水溶性物质，含有多种氨基酸、肽、核酸、糖和无机 盐等，最大限度的保持了产品的天然性，通过喷雾干燥、微胶囊包埋技术而成的 呈味料系列，充分体现出各种食品风味特征，香气纯正，风味浓郁，品质稳定， 解决了传统香精不耐高温、留香时间短、保持期短，储放条件要求高、香味不自 然、不浓郁等技术难题，对提高产品质量，降低生产成本，提高市场竞争力起到 了重要作用【刀。天然反应香精以其天然营养、风味独特等特点，发展很快，需求 量日益增大。在全世界崇尚天然的今天，将有着不可估量的应用前景和经济价值。 利用天然肉类、海鲜品、肉类提取物、天然骨素、天然农产品生产高营养、 高技术含量、高附加值的反应香精，是适应食品制品市场发展的要求，同时符合 2 束华大学博士学位论文 第一章绪论 国家鼓励的农副产品深加工和资源综合利用的技术开发研究项目。 随着我国国民经济的发展的生活水平的提高，肉类加工业得到快速发展。肉 类是人类食品的重要组成部分，是优良的蛋白质来源，富含维生素和矿物质。肉 类食品最吸引人的是其香味。目前，我国肉类加工业的总产量已跃居世界第一位， 2 0 0 0 年，我国肉类总产量6 2 0 0 万吨( 熟肉制品3 0 0 万吨其中火腿及肠类约 1 2 0 万吨) ，总产值近三百亿元人民币，入均消费量已达4 8 k g ，肉类生产和消费 总量均居世界第一，但肉类制品产量仅占我国肉类总产量的3 8 8 ，年人均消费 量仅占1 8 蚝，与发达国家肉制品占肉类总产量的5 0 相比，差距甚远。肉制品 品种，发达国家有近1 0 0 0 种，而我国则不足1 0 0 种，近年来，肉类食品加工行 业发展迅猛，一些新的大型肉类加工企业应运而生，预计到2 0 0 5 年，我国肉制 品的产量将达到4 0 0 万吨，人均年消费量大约在3 k g 左右。 我国肉类食品工业的发展，产量的增加和品种的增多，人们对肉类食品的色、 香、味提出了更高的要求。同时食品结构的改变，旅游业的发展，方便食品也蓬 勃发展。“回归自然”，寻求绿色食品已成为时代的潮流，这就需要各种更安全、 更可靠、更天然的肉味香精制成的调味剂来丰富和满足人们的生活喁】。因此肉味 香精成为近年来迅速发展的香精之一，广泛应用于方便食品和肉制品的调香、呈 味。肉昧香精产品的质量已成为制约这些行业产品开发的最为显著的因素。 一种好的肉味香精应能在天然风味的基础上，帮助增添新的风味，使产品形 成独特的特征风味；能弥补产品加工、贮存过程中的风味损失；能降低成本，弥 补原料缺陷。肉味香精在我国的研究开发起步较晚，目前存在的问题主要是香气 质量差和稳定性差，表现在香精的香气天然感差，留香时间短，香气不够圆润和 丰满；不耐高温、易出现分层。目前，国内一些大型的品牌企业，如河南双汇、 南京雨润、山东金锣、天津康师傅等均采用国外进口产品香精，其中仅双汇一家 企业年进口香精的费用高达近3 亿元人民币。因此，开发具有自由知识产权的高 品质肉味香精产品和生产技术符合市场要求，具有广阔的应用前景，对促进我国 食品工业的发展具有重要的意义。 通过查阅大量的专利口2 】，口3 1 和文献资料【9 1 ，0 2 1 发现围绕肉味香精的技术开发研 究，国内外均有研究报道，其制备技术主要包括两方面：1 、天然提取( 辅料、 萃取) ；2 、人工合成( 美拉德反应、香精调配) 。但对于天然猪骨素的产香机理 柬毕大攀博士学位论文第一章绪论 和应用技术的开发研究至今文献报道较少h 】。目前国内外的肉味香精大多采用各 种化学单体原料进行人工调配而成，其不足之处在于只有香气而无营养，且在肉 制品加工中香气受温度影响损失较大，口感较差【1 0 1 。无论是国外还是国内都还 没有研制出香气逼真且留香时间符合要求，成本又低的肉味香精。本项目综合前 人的技术经验，在多年研究基础上，运用食品化学和香味化学的有关理论，以天 然动植物资源( 骨素、骨油、辛香料、精油) 为主要原料，借助于现代生物技术、 香精调配技术和食品加工技术等手段，研究开发高品质的肉味香精。 本文主要研究包括：1 ) 采用肉类副产品猪( 牛) 杂骨制备的猪( 牛) 骨素作 为动物水解蛋白的来源，并对其进行成分分析，代替合成肉味香精的原料蛋白质、 氨基酸，降低了肉味香精的生产成本，技术上采用超声萃取技术和酶生物技术， 提高骨蛋白的提取率和可溶性蛋白质的浸出率，对猪骨素进一步降解，控制水解 度，以获得大量的游离氨基酸和分子量在2 0 0 0 左右的小分子肽作为m a i l l 肿d 反 应前体物；2 ) 利用模糊数学的方法建立了肉味香精配方评价体系，为下一步进 行m a i l l a r d 反应制备肉味香精前体研究奠定理论基础，并对肉味香精的配方拟定 起到指导作用。3 ) 采用超声处理、生物酶解和美拉德反应相结合的方法加强产 品香气的强度和天然感；4 ) 利用先进的调香技术加入天然香辛植物精油制备头 香，使香精香气更加圆和、透发；5 ) 采用新型的复合乳化法和循环高压均质法， 使香精的稳定性和均一性彻底改善，最终合成肉味香精产品香气逼真、协调，产 品稳定性能好；6 ) 采用气相色谱一质谱分析法对肉味香精成分进行检测，得出 主要产香成分；采用电化学溶出伏安法检测肉味香精中的微量金属元素并与国家 食品安全标准比较：同时采用行业通用标准对肉味香精品质和香气进行评价。 本项目研究成果已于2 0 0 4 年l o 月通过上海市教委组织的专家鉴定，并在我 国最大的肉制品加工企业河南双汇集团公司以年产1 0 0 0 吨的生产规模批量 投产。产品各项质量指标均明显优于国外进口产品( 意大利s o f 公司的香精产 品) 。有效改善了双汇火腿肠风味和口感。目前已完全替代国外产品，仅此一项 给企业带来直接经济效益近2 亿元人民币。 该项目研究成果不仅在实际生产中解决制备高品质肉味香精的生产难题，同 时在理论上揭示了肉味香精制备技术与香气质量和稳定性的关系。对推动肉类加 工业的发展以及有关的食品业的发展提供强有力的理论和实践指导。 4 东华大掌博士学位论文第一章绪论 1 2 禽畜骨资源回收与猪骨素的制备 近年来，我国畜牧业有了长足发展，肉产量大幅上升。而在禽畜肉加工过 程中，总会有一些粘连着瘦肉的肉骨，这样的肉骨有丰富的营养物质，扔弃实在 可惜。因此，对肉骨进行开发利用，并将其加工成肉骨产品，有着良好的经济效 益、社会效益，同时有利于环境保护。 据分析畜骨含有磷酸钙盐、胶质、蛋白质、软质酸、硬质酸、油酸、胆固醇、 卵磷脂、铁质等多种营养化学成分，是一种优质廉价的天然资源，国内外对畜骨 下脚料加工利用已有7 0 年历史，现主要用于生产骨胶、骨油、骨粉、蛋白胨等 产品，但利用畜禽鲜骨生产营养功能十分突出的骨质素，并开发肉类香味料在国 内还报道较少，目前日本开始重视利用骨质素开发天然营养调味料的研究，仍属 起步阶段i i l 】。 1 2 1 骨粉、骨胶、骨油、骨灰的制备 畜禽鲜骨是肉类加工业中一个非常重要的副产品，约占酮体的1 0 1 5 ，鲜 骨中含有丰富的蛋白质、脂肪酸、磷脂质、磷蛋白，能促进大脑神经的发育和健 脑增智的功效。鲜骨中骨胶原，胶骨素( 粘多糖) 等有滋润皮肤、养颜、美容和 抗衰老的作用，鲜骨中还含有大量的维生素和矿物质，特别是其钙、铁的含量很 高，如牛骨中的含钙量是牛肉的2 3 4 5 6 4 倍，铁含量为牛肉的3 8 俐1 3 l 。 1 ) 骨粉的制各： 骨粉是利用牲畜的骨头加工制成的，骨粉含蛋白质2 3 、脂磷酸钙4 8 、 粗纤维2 ，可作为制作钙质的原料以及饲料、肥料【1 4 1 。最近中国医科大学和沈 阳市发酵研究所联合研究一套食用骨粉的生产工艺，使骨粉可做为糕点、月饼、 肝酱等食品中的添加料。这里主要介绍土法加工骨粉，其设备简单、操作方便。 先将骨头压碎置于铁锅中煮沸5 8 小时，以除去骨上的脂肪。然后沥干水分， 晾干，磨成粉状即为成品。也可采用蒸汽提取骨油后的残渣为原料，将骨放入密 封锅中，通入蒸气，以1 0 5 一1 1 0 的温度加热。每隔1 小时放油液一次，将骨 中的大部分油脂除去，同时一部分的蛋白质分解而成胶液，主要可作为制胶的原 料，蒸煮除下的骨渣，干燥粉碎后即为骨粉。这种骨粉蛋白质含量比前一种粗制 骨粉少，但色泽洁白无特殊的气味【1 5 l ，f i 们。 2 ) 骨胶的制备： 5 东华大掌博士学位论文第一章绪论 骨胶可作为化工原料，其加工方法： 洗涤脱脂：新鲜畜骨加以适当粉碎，用水洗涤。为了洗净，可用稀亚硫酸 溶液处理，以提高漂白脱色的效果，起到防腐作用然后置于锅中煮沸，除去油脂。 也可采用轻质汽油以抽提法除去骨中的全都油脂。 煮胶浓缩：脱脂后的畜骨，放入锅中加水煮沸，使胶液熔出。煮胶时每隔 2 3 小时后，即可取出胶液，再加水煮沸，再取出胶液。如此5 - - 6 次即将胶液 全部取出。然后集中一起，加热蒸发，除去水份，提高胶液浓度。 冷却干燥：将浓缩后的胶液倒入缸或盆中，使其冷却形成冻胶。然后切成 薄片，置于通风处晾干，即为成品。 3 ) 骨油的制备【1 _ 7 】： 畜骨熬油可作为肥皂等原料，其加工方法： 砸碎：将生杂骨或熟杂骨，剔去蹄壳、杂质等，再用斧头把骨头砸松，但 不宜砸得太碎砸时要戴防护帽，帽沿上缝一块铁丝纱，以防骨渣伤眼。 熬油：将碎骨放入铁锅内，加水到浸没骨头为止，熬煮至沸点，骨头逐渐 下沉，加上锅盖焖煮，油就逐渐上浮。生杂骨经焖煮4 5 小时，每1 0 0 公斤可 熬油5 6 公斤；熟骨头焖煮3 小时，每1 0 0 公斤可熬油2 3 公斤。 取油：骨头在锅内熬煮出油后，将火封住，等杂质沉淀后，骨油就全部浮 上水面。此时可用铁勺慢慢地把油撇出来，倒入缸或桶内，使其再沉淀，刮去底 脚，就成为骨油了。锅内剩余的杂骨，可用铁钗和笊篱捞出，在晒场上晾干后包 装还可供工厂提炼骨胶及加工骨粉用。畜骨有特殊臭味，夏天易生蝇蛆。因此， 应注意场地室内消毒。 4 ) 骨灰的制备【1 8 】： 骨灰可用作肥料等。多为土法加工，设备简单，砌一座空心灶，灶肚里悬空 搁置一只椭圆形的铁锅炉，用三角架钳紧，炉口装上螺丝盖，炉上装置汽管。将 熬过油的杂骨，拣较大的晒干，装入锅炉里，上紧螺丝盖，不让漏气。空心灶里 加煤或木柴燃烧，火力越旺越好。要使炉的周围均匀受热，开始时，汽管里冒烟， 隔几分钟后，汽管里有胶状油质滴下，直至烧到油质滴完为止。再焖2 小时后揭 盖取出，这些杂骨已经制成象木炭一样的黑色骨灰了。如再捣碎筛过，成粉末状， 就可收做活性炭，做化工原料。 6 束华大掌博士学位论文第一章绪论 1 2 2 猪( 牛) 骨素生产工艺流程 禽畜骨的回收利用除了生产骨粉、骨胶、骨油、骨灰以外，更应加工利用生 产高价值的骨素产品。目前，国内肉制品企业中仅有几家可生产骨素，如山东金 锣集团、河南双汇集团等，双汇集团引进了一套日本的骨素生产线，年产骨素达 数千吨，大部分产品出口销往日本【1 9 】【2 0 1 。 1 ) 猪( 牛) 骨素生产主要设备： 粉碎机，提炼槽，静置分离缸，三层分离机，过滤机，浓缩系统，调和槽， 杀菌机，充填机。 2 ) 猪( 牛) 骨素生产工艺流程： 原料骨一清洗一冷冻一碎骨和辊碎一粗磨与细磨一成品。 原料接收：质检员将猪( 牛) 骨按辅料、原料质量标准把关检验和接收猪( 牛) 骨。 ，r 粉碎：按照原料的部位不同合理搭配，投入粉碎机内进行粉碎，控制1 4 - 2 2 吨的原料均匀地分装在两个翻斗铲车内，保证投料准确，保证天然猪骨素产品出 品率保持在稳定水平。 4 提炼：( 该工艺为关键工序) 将装好粉碎后原料的翻斗铲车运至提炼槽内， 上、下两个翻斗车要放置平稳，加水至上翻斗铲车上沿2 0 c m 左右，对提炼槽进 行加热升温，升温至槽内温度达到恒温t ：1 3 0 一1 3 6 要求，压力控制在p ： 3 o - 3 8 k g c m 2 ，提炼时间：6 0 - 9 0 分钟。恒温完成后进行压抽、泄压、放汽， 使槽内压力降至0 k g c m 2 后，再开提炼槽盖进行汤液的抽取至静置分离缸内。 静置分离：待静置分离缸内汤液注满后，添加相应的食盐。控制静置分离缸 温度在8 0 以上，静置分离时间在1 5 小时以上，使静置分离缸内汤液静置自 然分离。 分离、过滤：静置分离好的汤液根据感观检验结果进行抽取骨素原液，无法 抽取的用三层分离机分离出骨素原液，抽取和经分离的骨素原液全部经过精加工 过滤后抽入浓缩给料罐。 浓缩：给料罐内的原液抽入浓缩系统进行浓缩，温度控制在5 0 - 7 5 c ，真空 度控制在一5 0 _ 一7 4 咖h g ，浓缩液经杀菌后检测其浓度达到：4 7 5 - 4 8 5 时停止浓 缩机工作，再重复测定一次，确保达到质量要求后进入下道工序。 7 东华大学博士学位论文 第一章绪论 调和：( 该工艺为关键工序) 浓缩好的半成品抽至调和槽内，按比例计算食 盐量，添加至调和槽内并进行搅拌，控制槽内温度在8 0 - 9 0 ，恒温调和时间控 制为3 0 分钟以上，使之调和均匀，感观检验合格后进入下一道工序。 杀菌：按照天然猪( 牛) 骨味素企业标准进行质检把关，使杀菌机用8 0 一9 0 热水冲洗充填管道，再迸行直接充填。 充填：按照规格不同进行计量、充填，保证符合天然猪( 牛) 骨味素