畜禽骨的综合利用研究.doc

我国畜禽骨的综合利用研究摘要：我国畜禽骨骼资源丰富，营养物质含量丰富，尤其是蛋白和钙含量较高,但综合利用率低，大量畜禽骨资源未得到有效利用，还导致一定的环境污染。本文主要针对国内外畜禽骨的深加工技术和应用现状进行了论述，详细介绍了畜骨的营养价值，全骨产品和骨提取物产品,全骨产品主要包括：骨泥和骨粉产品；而骨提取物包括畜禽骨蛋白质的开发、骨脂肪的提取，对骨钙的利用，以及对骨中其他成分的利用,并预测了骨产品的开发前景。关键词：畜禽骨骼;综合利用;营养价值;骨产品;前景The Comprehensive Utilization of Animal Bones In ChinaAbstract: Animals bone was rich in China, being rich in nutrients, especially high content of protein and calcium, but there are still a large number of animal bones have not been effectively used, but also caused certain environmental pollution. This article discussed bone processing technology and application status at home and abroad, described in detail in the nutrition of animal bone, the whole bone and bone extract products. The whole bone products mainly included bone cement and bone powder products, and animals bone extract products included the bone protein, bone fat, osteocalein, and other ingredients, and the wide prospects for the bone product was also forecastedKey words：animalsbone；utilization; nutrition value；bone products；prospect我国是世界上猪、牛、羊、鸡、鸭等禽畜饲养最多的国家，每年可产生2000多万t的各类禽畜骨头。在目前的消费市场,除排骨和腔骨可直接用于饮食而且需求较大, 以及牛硬骨可用于生产市场热销的明胶且收购价较高外, 其他骨头均销路不佳, 而且收购价格低, 所以绝大多数骨头都没有得到充分利用, 不仅造成巨大的浪费, 还会因骨头富含的营养物质易于腐败而造成严重的环境污染1。畜禽骨的利用对于开发新型、天然、绿色的营养食品及食品添加剂，提高肉品加工企业的综合效益，具有广阔的应用前景。 食品行业需要把大力开发骨类食品，充分利用畜禽骨作为个食品的重要发展方向，因此, 畜禽骨的综合开发利用具有十分重要的意义。1 畜禽骨骼的营养价值随着人们对骨骼的深入研究，对骨的营养价值也有了更深层的认识。骨约占动物体重的20% -30%,主要为蛋白质，脂肪，矿物质等，是一种营养价值非常高的肉类加工副产品2。在我国, 脊椎动物的骨骼作为药用的历史悠久。鲜骨所含营养素非常丰富, 其蛋白质和脂肪含量与肉类相似。表l是几种畜禽骨中的主要营养成分含量3。骨骼中的蛋白质90%为胶原、骨胶原及软骨素,有加强皮层细胞代谢和防止衰老的作用4。骨中含有构成蛋白质的所有氨基酸,且比例均衡、必需氨基酸水平高,属于优质蛋白。骨头脂肪酸中含有人体最重要的必需脂肪酸亚油酸和其它多种脂肪酸,可作为优质食用油。鲜骨中还含有大量的钙磷盐、生物活性物质、镁、钠、铁、锌、钾、氟盐、柠檬酸盐和VA、VD、VB1、VB2、VB12 等, 骨髓中有大脑不可缺少的磷脂质、磷蛋白等5。另外,骨骼中钙磷含量高,分别为19.3%和9.39%，Ca：P比值近似2：1，是人体吸收钙磷的最佳比例。可见，骨是一种名副其实的营养源。表1 牛、猪、羊、鸡骨的主要营养成分()骨骼名称水分蛋白质脂肪钙灰分牛骨62.811.36.94.614.4猪骨62.712.39.63.611.8羊骨65.111.78.83.211.2鸡骨65.616.31413.12 畜禽骨类产品开发状况2.1全骨利用产品 全骨利用产品是指利用粉碎技术将鲜骨研磨成一定大小的微粒，再根据制品的需要加工成相应的产品，可分为鲜骨的冷加工技术和鲜骨的热加工技术。主要产品有骨泥、骨糊、骨浆和骨粉，可作为肉食的替代品，或作为营养剂添加到肉制品、仿生肉制品或肉味食品中制成骨类系列食品，改善食品风味。2.1.1骨泥（即骨糊）作为食品应用的全骨利用产品主要指的是鲜食骨泥，也称为骨糊。它是采用超微粉碎机将骨磨成的200400目的微粒，其口感润滑鲜美，与肉类很相似，其营养成分比肉类更丰富。食用鲜骨泥的研究始于20 世纪70 年代, 由丹麦、瑞典等发达国家首先研制成功, 而后很快在日本、美国等国家得到推广, 尤以日本发展最快。骨泥是世界上广泛采用, 也是一种较为理想的骨利用方式。食用骨泥也是我国近年来新开辟的食物源，含有许多人体所必须的营养成分，如蛋白质、脂肪、维生素、骨原胶、软骨素和一些微量元素，特别是钙的含量较高。另外骨泥中还含有大脑不可缺少的磷脂质、磷蛋白，以及能滋润皮肤、补充精血、防止衰老的软骨素和骨胶元等。骨泥的制备工艺流程为：新鲜畜禽骨预处理冷冻碎骨拌水磨骨骨泥可作为肉类的代用品, 营养成分却比肉类更丰富,如铁的含量为肉的3 倍, 且钙质含量是肉类无法比拟的。以骨泥为原料的骨类食品有骨泥饼干、高钙米粉等。骨泥还可制作肉丸、肉馅、灌制肉肠及汤圆; 另外, 将新鲜骨泥采用肉松配方炒制, 炒制成骨泥松, 成品为酱红色颗粒状6。 2.1.2骨粉骨粉含有丰富的钾、钙、磷、铁和蛋白质，其中钙磷含量的比例接近人体所需比例2:1，此外，还含有微量元素、氨基酸等成分，是比较理想的补钙制品，食用超细骨粉可作为食品营养强化剂，粗制骨粉一般作为禽畜饲料的添加剂，促进生长发育，也可作为高效的有机肥，对改良酸性土壤和促进作物生长非常有利。粗制骨粉的加工工艺流程为：新鲜畜禽骨脱脂干燥粉碎成品骨粉食用超细骨粉的加工工艺流程为：新鲜畜禽骨清洗脱水破碎粗碎细碎脱脂超细粉碎冷却包装成品骨粉在骨粉加工中，用超微细粉碎替代常规粉碎，利用强冲击力、挤压力、研磨力，使刚性的骨骼粉碎及细化，可得到超细骨粉，其粒径比一般的骨粉的粒径小的多一般超微粒度小于10um，很容易被人体吸收，能更好地利用骨粉中的营养元素。超细骨粉可广泛应用于方便、休闲、膨化、餐饮、保健食品，以及调味香精等中。如儿童的补钙食品，快速膨化的鸡咪圈、烤牛排饼以及馍片、锅巴、薯片，骨泥挂面、骨泥香肠、儿童营养糊、骨泥香辣酱、骨泥元宵等7，8。2.2 骨的提取物产品 骨的提取物产品是指运用水解、分离等加工技术，从畜禽骨中分离提取有效成分而得到的产物,都属于骨抽提物。主要有骨油、骨胶、明胶、水解动物蛋白(hydrolysis animal protein，HAP)以及钙磷制剂等。2.2.1畜禽骨蛋白开发利用进展 (1)骨蛋白的提取及利用畜禽骨骼中的蛋白质营养含量很高， 可以与鲜肉媲美，其中90 的蛋白质为胶原蛋白， 骨蛋白中的8种必需氨基酸(EAA)含量较高，有资料显示每100mg骨粉中EAA为5518mg， 占氨基酸总量的20673，骨胶原以及软骨素具有防止人体老化作用9，除此之外骨蛋白食品还可用于美容保健品，满足生长期儿童、恢复期病人、老年人及高体能消耗的运动员等特殊人群的营养需求。因此提取畜禽骨骼中骨蛋白具有十分重要的现实意义和经济价值。利用物理和化学方法提取骨蛋白的流程为：骨原料处理脱脂浸酸浸灰洗涤中和熬煮骨蛋白质。骨蛋白质是较为全价的可溶性蛋白质， 生物效价高， 是优质的蛋白源。在骨蛋白的利用上， 利用酶法提取分离骨蛋白是近来研究的一个热点， 国内外很多研究人员对此进行了大量的研究， 并对其工业化提出了较多的建议， 酶法提取骨蛋白具有缩短有效提取时间，减少环境污染等特点10。酶解是一条优化利用骨蛋白的途径，可将不易被人体消化吸收的骨胶原蛋白水解为胶原多肽，提高其营养价值和功能特性。 (2)骨素的制备骨素是指将鲜骨中的水溶性物质浸提而得到的富含氨基酸、肽、核酸以及糖类和无机盐等成分的一种纯天然调味品，即骨白汤的浓缩产品。成品骨素呈浅褐色或褐色膏状，添加到食品中除了提高产品的品质，还能预防多种营养缺乏症，一般在肉类食品中的常用添加量为O55。近些年来，在市场上十分畅销的硫酸软骨素产品，就是从动物软骨中提取的一种酸性黏多糖而制各的临床药品。其主要用途有：预防冠心病类病症、治疗人体内脏器官劳损、抗突变、抑制肿瘤以及调节人体的免疫系统11。 (3)骨胶及明胶的制备骨胶是粉碎后的畜骨经洗涤脱脂，加酸去杂，浸泡熬煮，浓缩成胶冻状的物质。它的化学组成为多肽的高聚物，它是一种纤维蛋白胶原，胶原通过聚合和交联作用而成链状的或网状的结构，因而骨胶具有较高的机械强度，并能吸收水分发生溶胀12。优质的骨胶称作明胶。明胶可分为食用、药用和工业明胶，其价值比骨胶高35倍。骨头可以用来生产骨胶，也可以生产明胶，只不过用大牲畜的骨头生产出来的明胶质量更高而已。骨胶的主要成分就是骨蛋白，它被广泛应用于医药和食品工业中。 (4)骨多肽的制备胶原多肽是胶原或者明胶经蛋白酶等降解处理后制得的低分子量3 00020 000Dal，与明胶相比具有较强的水溶性，易被人体吸收的一类多肽混合物，胶原多肽具有较多的生理功能，例如抗高血压、预防与治疗骨关节炎和骨质疏松、治疗胃溃疡等疾病、抗衰老和抗氧化等。因此，胶原多肽在保健食品、化妆品等领域具有较广泛的用途。目前，已经从猪四肢骨、小鳗鱼骨、骆驼四肢骨、狗骨和鹿骨等提取制备出具有生物活性的骨多肽类物质。胶原多肽的生产方法有酸法、碱法、加热法和酶法等；其中酶法以其水解条件温和，易控制及无污染等优点而独具优势13。 其工艺流程为：原料(骨) 预处理熬制干燥(明胶) 明胶吸水膨胀加热溶化、调节pH值酶解过滤浓缩防腐处理喷雾干燥包装粉状胶原多肽。水解骨蛋白质制备多肽，不仅可以应用其特殊性功能、提高食品的蛋白质含量，还能通过多肽类食品的利用形式，将一些难以利用的蛋白质资源进行开发。国内的研究者对多肽制备做了许多方面的研究，如白恩侠等14采用高压蒸煮和酶解法，将牛骨制各成易被人体吸收的小肽及氨基酸，并确定了工艺流程和最适反应条件，操作简单、费用低，易于推广。 (5)骨白汤的制备骨白汤是指在高温高压的条件下，将畜禽骨进行蒸煮，使其中可溶性蛋白质等营养成分溶入到汤汁中制成的。在骨白汤的制各过程中，要注意除去汤汁中的浮油和残渣，一方面可以延长产品的保质期，另一方面还能提高产品的质量15。目前，骨白汤这类产品主要作为调料运用到食品中，如火锅的底料、快餐食品的配料(如方便面、方便米饭的调味料)等。 (6)蛋白胨的制备蛋白胨是骨中的蛋白质经强酸、强碱和蛋白酶的作用后，制成的一种褐色膏状物，主要用作细菌培养基。其工艺流程为：碎骨熬煮调pH冷却、消化加食盐、浓缩成品用胰酶分解胶原蛋白制蛋白胨操作简单，容易掌握，适合中小型加工厂生产。2.2.2畜禽骨骼中脂肪的利用由于动物骨骼中含有1220 的脂肪，这些脂肪类成分可以在高温蒸煮下融化和释出， 经过分离后可以得到纯度较高的油脂， 其中成分主要为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、豆蔻酸、豆蔻油酸等。其中亚油酸是人体维持各项生理活动所必需的一种脂肪酸， 而骨油中的不饱和脂肪酸对于降低胆固醇，预防心血管疾病有一定功效。因此， 从畜禽骨骼中提取的油脂，可以作为食用油及多种保健产品的主要原料。骨油的提取方法通常有水煮法、蒸汽法、有机溶剂抽提法三种。水煮法工艺流程为：新鲜畜禽骨清洗浸泡粉碎水煮静置冷却除去水分骨油蒸汽法工艺流程为：新鲜畜禽骨清洗破碎蒸汽加热静置分离成品抽提法工艺流程为：新鲜畜禽骨除此浸提二次浸提出料脱苯精制骨油田安民16介绍了骨油的萃取工艺，萃取溶剂应具备的条件、对物料的要求、影响萃取的因素等重要的工艺条件；徐德林等17介绍了以骨油制备油酸的工艺过程和最终产品油酸的理化性质，深入研究骨油产品的深加工，为提高骨油的经济价值提供了一条较可行的利用途径。吕生华, 俞从正（2002）利用猪、牛、马等动物的骨头在熬炼骨胶时所得到的油脂制备了硫酸化骨油 硫酸化含硅骨油及亚硫酸化骨油加脂剂, 确定了骨油皮革加脂剂的制备工艺路线, 并得出性能优良的硫酸化加脂剂, 适合各类皮革的加脂, 同时开辟了骨油深加工利用的新途径。2.2.3骨中钙的利用 骨基质实际上由胶原组成，之间有磷酸钙以羟基磷灰石的形式附着在其中，它是人体中钙一磷的主要储存库。骨矿物质大部分以无定形的磷酸钙和结晶的羟基磷灰石的形式分布于有机质中18. 骨骼中钙磷盐含量很高，所以工业上利用骨提取磷酸氢钙(CaHPO42H：O)，又称沉淀磷酸钙。在明胶生产中用稀盐酸浸泡骨头时，骨头里的磷酸三钙溶解，并生成磷酸一钙、氯化钙和磷酸。加入石灰乳中和，就可以得到磷酸氢钙。加工工艺流程为：畜禽骨浸渍液（NaCO3）调节pH约为0.3（活性白土）脱色过滤（石灰乳）中和pH5.05.5过滤洗涤干燥成品 骨渣中含有大量的钙，成为了一种良好的钙源。如最新研究的从骨渣中开发的补钙制剂一复合氨基酸鳌合钙产品等。提高骨钙的溶解度研究方法有：(1)酸解法。利用酸的作用破坏骨粉中胶原纤维中的蛋白质，使蛋白质变性，从而使与胶原纤维结合的羟磷灰石裸露出来，然后酸作用于羟磷灰石，让骨钙转化成可溶性钙，此法可以提高骨粉中可溶性钙的溶出率。(2)碱解法。用碱处理的目的主要是除去骨粉内外包围缠绕的蛋白质脂肪，进一步减少骨粉的粒度，从而有利于人体对钙的吸收，但是碱解法会将组成蛋白质的L一型氨基酸部分转变为D一型氨基酸，且水解过程中破坏的氮基酸比较多，所以，此法用的相对较少。(3)酶解法。采用合适的酶分解骨粉中残留的蛋白质，使骨钙充分分离出来，促进钙的吸收。如赵瑞香 (2000)等比较中性蛋白酶胰酶和碱性蛋白酶作用于骨粉的效果，发现用胰酶可获得最大的钙转化率(钙溶出率为2.56，骨钙转化率为16.0)。 (4)微生物发酵方法。采用微生物发酵超微猪骨粉或骨泥而成的新型补钙产品的研究19等。如以双歧杆菌为发酵菌株，豆粕浸液制备发酵种子液，猪、羊、牛和鸡等动物骨骼为主要发酵基质，研制出一种微生态调节剂型活性钙粉。2.2.4畜禽骨骼中多糖(软骨素)的提取及利用 畜禽的骨骼中， 尤其是软骨中含有大量的多糖成分， 畜禽多糖的主要组成为硫酸软骨素、透明质酸、硫酸角质素、硫酸皮肤素、低聚糖等。畜禽骨骼中的这些多糖尤其是硫酸软骨素对人类有着很多有益的作用，研究表明它们具有抗癌、抗病毒、调节血脂血糖、增强机体免疫力等一系列作用。因此提取畜禽骨骼中的多糖成分极具现实意义。在畜禽骨骼所含的各种多糖中， 目前对于软骨素的研究比较多， 它们主要是从牛、羊、猪的喉、鼻、软肋中提取出来的， 可以作为软骨素片、软骨素药注射液等药品的重要原料。硫酸软骨素的提取方法有酶解、碱法、 高温高压法和中性盐法等，其分离纯化有乙醇沉淀法，离子交换色谱法、 季铵盐配合法、 吸附法和纤维分离法；另外可用水提取，上清液用酶或碱水解，乙醇沉淀，获得不降解产品；或是用小鸡胸骨制备的软骨细胞，置二氧化碳孵箱中培养数天，培养液中含硫酸软骨素5mgml，这为硫酸软骨素的制备开辟了新的途径。3畜禽骨其他应用现状3.1 骨炭的加工将骨用旺火加盖熬油，几分钟后骨器管中冒出胶质油，等胶质油冒完后，再加热2h，然后揭开炉盖，取出黑色的骨炭，将骨炭粉碎，过40目筛，即成为骨质活性炭。骨炭可作为医用、制糖及工业的脱色剂20。3.2生物医学方面的应用 羟基磷灰石（HA）是重要的生物医学材料，应用于髋关节、假肢、牙科材料等。王大志等21人通过对猪骨的不同处理，制备出具有不同结构HA，并对猪骨在不同条件下的物理、化学稳定性进行了研究，为使用猪骨材料制备人工生物陶瓷提供了依据。此外，李万民等22以猪骨为rhBMP-2的载体，经去抗原处理，复合重组人工骨，经动物模型实验及临床实验可得，骨的愈合及缺损修复满意，无免疫排斥反应，具有广泛的临床应用前景。4 发展前景4.1 开发功能性产品将畜禽骨产品提升到食品强化剂地位，补充一些人体需要的微量元素，可以达到强筋健体的功效。骨髓粉是目前利有动物骨骼生产出来较好的食品，骨髓粉中的钙磷比例适当，极易为人体吸收，对人体健康有多方面的功效，另外，如钙磷制剂、骨奶、骨乳粉、食品蛋白粉、骨精口服液、胶原多肽和高汤粉等营养强化剂功能性产品还有待进一步地研究开发。4.2 提高综合利用水平不断发展综合利用水平，使鲜骨作为一种独特的新物源，广泛应用到食品、工业、医药、农业等领域。随着食品加工技术，生物工程技术的发展，开发骨食品前景广阔，其产业化发展趋势势在必行，对畜禽骨进行深加工、精加工，开发多种产品，做到物尽其用，是畜禽骨加工的发展方向。4.3 提高科技含量 “脂质化香精技术”是中国工商大学经过5年的研发，取得的一项发明专利技术，“利用生物酶解技术生产天然肉味香精技术”获得国家科技进步二等奖、教育部推广一等奖。另外，一些国家科技支撑计划重大项目中包含了许多与畜禽精深加工和综合利用的课题，如骨矿物质的离子化技术，羟基磷酸钙的再生提取技术研究，天然骨胶原蛋白的分子化与提取技术的研究，鲜骨超细粉碎技术研究，以及骨骼速溶全骨复合物、骨蛋白多肽产品和调味品的开发研究等23。这些技术成果和课题的攻克将会为我国畜禽骨的综合利用揭开崭新的一页。还应深人研究反应机理及调控机制，早日把酶解反应、美拉德反应控制在对风味的形成有利的范围内，控制和避免反应中有害物质的形成和发生，再生产出更安全可靠的肉味香精的同时，能够体现“中国味”、“民族味”。总之，畜禽骨产品的广泛应用，大幅度提高了产品的质量和市场竞争力，也取得了良好的经济和社会效益，为畜禽副产品的合理应用开辟了一个广阔的天地。因此采用现代食品高新技术，研究开发型畜禽骨产品及其在食品中的应用具有非常广阔的市场前景。参考文献1 杨迎伍, 张利, 李正国. 畜骨的营养价值、开发现状及发展前景J. 食品科技. 2002, (1): 60-622 张丽萍，李开雄.畜禽副产物综合利用技术M. 北京，中国轻工业出版社。3 刘丽莉，马美湖，杨协力.畜禽骨骼开发利用的研究进展J. 肉类工业. 2008(9): 50- 534 Contantions G Zarkadas, et al. 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