蛇毒血凝酶学院：食品科学与药学学院
骨素及其在食品工业中的应用
摘要：骨素是指以动物骨的抽提物作为原料生产的一类天然食品的总称。骨素经过物理方法的处理后，其蛋白质的含量可达到30%，而鲜骨中仅有11%左右[1]。骨素在其生产过程中，部分蛋白质能够水解成为氨基酸和一些小肽，同时还含有人体所必需的钙、磷、磷蛋白等，这些成分都易于人体的消化和吸收。而且长期食用骨素比较安全，对其添加量也没有明确限制，不会对人体造成危害。骨素产品除了具有自然界中丰富的鲜味成分外，还具有重要的香气成分等呈味物质，可以赋予人们追求自然柔和的美味。而且由于骨素浸提了天然原料中的水溶性物质，含有多种氨基酸、肽和核酸等风味物质，还含有有机酸、糖和无机盐等。这些浸出物经烹调加热后，会不同程度的发生美拉德等各种化学反应而产生典型的肉香风味。所以可在肉制品加工、方便面(调味包)生产中广泛应用。如以骨素为基料, 适当添加糖类、有机酸味精、香辛料和呈味核苷酸等物质,可以制成不同品种和风味各异的复合调味品。
关键词：骨素 风味物质 肉制品 应用
1.骨素及其营养价值
1.1骨素的起源
日本是最早生产骨素的国家，1974年出现的石油危机，使化学调味品的价格上涨，日本开始采用现代提取技术生产鲜骨抽提物（即骨素）作为天然调味料。因为其保持了畜禽骨天然的鲜味和柔和的口感，很快替代味精成为日本现代调味品的主流，并风靡韩国等亚洲国家。1995年，我国从日本引进了年生产能力3000吨的设备，并将这种产品命名为骨素[2]，目前国内有多家企业生产骨素，发展极为迅速。我国主要食用的畜禽肉为猪、牛、鸡肉，这些畜禽骨原料充足，所以目前生产的骨素一般为猪骨素、牛骨素和鸡骨素，成品骨素为浅褐或褐的膏状，经干燥后为粉状或颗粒状。
1.2.骨素的营养价值
1.2.1骨的营养
在骨的化学成分中，水分占40%—50%，胶原蛋白占20%—30%，无机质约占20%（主要是钙和磷）。骨营养丰富，蛋白质、脂肪的含量与等量鲜肉相似，其含有构成蛋白质的氨基酸和人体必须氨基酸，且氨基酸比例均衡，生物学效价高，属于优质蛋白；骨头脂肪酸中含有人体必须脂肪酸（即亚油酸）和其他多种脂肪酸，可作为优质食用油；鲜骨中还含有大量的钙磷盐，镁、钠、铁、锌、钾，氟盐，柠檬酸盐，以及VA，VD，VB1，VB2，VB12等成分，且Ca，P，Fe，Zn等矿质元素是鲜肉的数倍，且比例适宜。骨骼中的Ca和P含量分别为19.3%和9.39%，Ca和P含量的比值近似2∶1，是人体吸收Ca和P的最佳比例[3]。
1.2.2.骨素的营养
骨素经过物理方法的处理后，其蛋白质的含量可达到 30%，而鲜骨中仅有 11%左右[1]。骨素在其生产过程中，部分蛋白质能够水解成为氨基酸和一些小肽，同时还含有人体所必需的钙、磷、磷蛋白等,这些成分都易被人体消化和吸收。而且长期食用骨素比较安全,对其添
加量也没有太大限制,它不会对人体造成危害。骨素中游离氨基酸的含量见表 1[1]。李琼[4]通过上海市营养食品质量监督检验站测定表明猪(牛)骨素中蛋白质的含量为32.8%，氨基酸(包括甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸和精氨酸等共18种氨基酸)总量为22.8%，钙的含量为573mg/kg，磷的含量为315mg/kg，铁的含量为121mg/kg，锌的含量为6.05mg/kg。
注: 此成分表中的数据为高压蒸煮后的骨汤 , 再经蛋白酶的作用
1.3骨素中风味物质的利用
畜禽骨骼中的呈味物质主要由氨基酸、肽类、核苷酸、有机酸、含氮有机物等组成。从骨中提取其中的呈味物质，不但可以更好的利用骨骼的营养成分，更可以为某些调味品的制作提供原料。此类调味品是肉类工业发展的趋势，不但营养丰富，而且口感丰满醇厚、鲜香浓郁、耐煮性强、留香持久、风味自然，广受消费者喜爱[5]。
鸡、猪和牛骨素中浸提了鲜骨中丰富的游离氨基酸、多肽、核酸等风味物质，与单一成分的调味料相比，不仅具备鲜味感，更具有淳厚感和柔和感。骨素来源于自然、安全性高，是一种理想的天然调味料，其中的肉类前体物质（可分为产生滋味的水溶性成分和产生香味的脂类成分）含量丰富，经烹调加热后可以发生一系列复杂的化学反应，包括α-氨基酸和糖类的美拉德反应，含硫氨基酸（胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸等）和硫胺素的分解、不饱和脂肪酸的热氧化等，从而产生具有肉香味的风味物质，形成的途径见图2[6]：
图2风味物质形成途径
1.4.骨素中骨钙的利用
骨素中所含的骨钙是一种天然的钙质，动物体对其吸收率可达到90%以上，远远高于常见的化学钙，如：碳酸钙为40%，葡萄糖酸钙为27%，乳酸钙和醋酸钙为32%，柠檬酸钙为3
0%，活性钙为35%。但是由于骨骼中羟基磷灰石溶解度低(温度25℃时，溶解度为12%)，且与胶原蛋白结合紧密，因此利用现代酶生物技术使其中的磷酸钙转变为大量的可溶性氨基酸钙和钙螯合肽，使钙的生物利用率提高，可以被小肠黏膜高效吸收[7]。除了酶解法，还可以使用乳酸菌发酵法水解畜禽骨。乳酸菌属于肠道有益菌，代谢产生的有机酸使钙离子的溶解度增大，体系中产生大量可以促进钙吸收的氨基酸。
2.骨素的提取
现阶段骨素的生产一般是将原料经过粉碎、预处理、提取、浓缩、干燥等工艺生产而成的。其工艺流程如下:
动物骨 → 粉碎 → 预处理 →提取 →过滤 →浓缩 →干燥 → 成品。
水解骨骼的方法有化学降解法和酶降解法。骨的化学处理方法一般为加酸或加碱处理。加碱处理会严重破坏骨中主要营养物质蛋白质, 使骨的营养价值降低。酸法需用大量的无机酸，引入了新的杂质，这给产品的后续处理带来困难，对环境造成严重的污染；而且由于反应剧烈，多在高温下反应，对设备的腐蚀严重，且在高温下氨酸完全被破坏[ 8 ],还有
可能生成致癌物质，给产品的安全性带来了隐患。酶法水解生产骨素由于其生产周期短、产品质量高、无污染而成为应用最为广泛的一种方法。生产骨素常用的酶主要有木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、碱性及中性蛋白酶等。在生产过程中也可以通过复配各种类型的酶来提高骨素产品的质量[9]。
3.骨素的应用
骨素作为天然提取物，不仅满足了消费者追求自然的要求，而且结合了骨钙的胶原蛋白占蛋白质总量的75%左右，是对骨蛋白和骨钙的充分利用，是一种理想的补钙食品，因此被越来越广泛的开发和研究。在动物骨的综合利用过程中，骨素作为一种中间体，是其它产品优良的食物原料，可以被应用到许多食品加工领域中。
3.1在调味料中的应用
由于骨素中的营养物质大多是蛋白质水解成的小分子肽和游离的氨基酸，所以它具有天然的肉香气，经反应后，具有各种不同风味，可添加于肉制品(如火腿肠、低温肉制品等)、方便面的调味包、酱类食品、休闲食品中,加强食品风味和蛋白质的含量[10]。可以用骨素
和酱油、核苷酸等调制液体调味品；利用骨素膏状提取物，直接调配后制成高浓度的膏状调味品；经喷雾干燥后成骨素粉状物，与盐、味精粉等混合均匀后制成颗粒状调味品；还可以利用骨素和糖经烹调加热后发生的美拉德反应制备肉类香精。同时也可以根据人们的需求,把骨素制作成家用的调味料,或者是将骨素产品添加到调味料中来满足人们对某一风味的需要或者是复合风味的需要。
3.2在肉制品加工中的应用
添加到肉制品中，可以增加肉质品的香气和香味，骨素中的胶原蛋白可以替代全部或部分淀粉，增加肉制品的口感、弹性和韧性，提高蛋白质含量，完善产品的营养结构，从而提高产品的档次。其作用归纳起来主要有以下几点。
3.2.1可赋于肉制品肉香气[11]
在加工过程中，为了提高肉制品的出品率，制造商一般都使用少量卡拉胶、 大豆蛋白、淀粉等辅助材料。再者，在用冻分割肉加工肉制品时，原料肉在解冻过程中势必会造成肉汁的流失，鲜度的下降，加入适量骨素后，骨素与肉制品中的糖和其它物质在高温下进行美
拉德反应及其它一些复杂的热化学反应，从而产生自然醇和香味物质，不但能赋予肉制品肉香气和提升肉制品的肉香味，而且还可以纠正和掩盖不良气味的产生，从而使肉制品味道鲜美，香味浓郁醇厚。
3.2.2 热稳定性强，营养无损失
骨素热稳定性较强,在120℃高温情况下，各种营养物质仍然能保持稳定状态。而肉制品加工温度一般在80～120℃,所以不会造成骨素内营养物质的损失[12]。
3.2.3可以改善肉制品的弹性
骨素内含有骨胶蛋白 ,它可以改善肉制品的内部组织结构 ,增加肉制品的弹性和保油性 ,改善肉制品的口感 ,使肉制品不粘皮 ,易切片成形 ,可以弥补乳化型肉制品易粘皮、 出油、 内部结构松散无弹性、口感差的缺陷[13]苏州史记。
3.2.4可降低肉制品的成本
由于肉制品中添加骨素可以增强肉感 ,改善风味 ,所以在添加骨素的情况下 ,适当增加辅料
的投入量 ,即可以保证产品的品质 ,又可降低肉制品的成本。
3.3在保健食品中的应用
利用骨素粉为原料，与骨钙、糊精、适量奶粉、增稠剂等调配成骨素奶粉，不仅营养丰富，而且具有很好的保健功能；还可将骨素酶解液制成口服营养液、速溶氨基酸冲剂等营养品；将骨素的蛋白水解物用于果奶饮料，乳化能力强产品稳定性好，不易沉淀[14]；应用于运动饮料，可提供大量胶原多肽，负氮问题和肌肉组织合成问题都得到很好解决[15]。
4.展望
目前，骨素作为调味物质已经广泛应用于方便面调味包、酱类食品、休闲食品中，用于加强其产品的风味及蛋白质含量。国外近20年来在高档调味料、汤料及香精、香料生产中均使用了水解动、植物蛋白规划功能分区,而我国目前在高档调味料和汤料及香精、香料的市场需求巨大,每年都需从国外巨额进口。所以，利用畜禽骨肉蛋白水解物开发高营养、高技术含量、高附加值的具有自主知识产权的高档调味料和汤料，并且生产工艺技术符合市场要求的产品，
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。骨素产品的生产技术也一定会在广大消费者的品味需求中不断的改进和完善，同时骨素产品也会在食品行业中成为倍受青睐的主调产品，从而为畜禽副产品的合理利用开辟了一个广阔的新天地。
5.心得体会
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参考资料：
[1] 夏秀芳,王锟.骨素及其应用[J].肉类工业,2007,(7):22～25
[2] 张杰.骨素精粉的制备及其补钙效果的研究[D].吉林大学硕士学位论文，2011,5:7
[3] 任红敏,刘晓宇,陈翊平. 畜禽骨的研究现状和发展前景[J].农产品加工,2008.4(4):34～37
[4] 李琼狮子王球.禽畜鲜骨再生利用与肉类香味料开发研究[D].东华大学博士学位论文，2005,6：24
[5] 王仲礼.热反应肉香风味调味料[J].中国调味品,2005,(10):45～50
[6] 刘梅森,何唯平.女行长的沉沦美拉德反应在肉类香精中的作用[J].中国调味品.2004.8:22～25
