高蛋白浓缩牦牛骨汤煮制工艺及风味分析

郑 娅，余群力，张玉斌

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070）

高蛋白浓缩牦牛骨汤煮制工艺及风味分析

郑 娅，余群力*，张玉斌

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070）

以牦牛骨为原料，采用Central Composite设计，通过测定浓缩骨汤中蛋白质含量，得出高蛋白浓缩牦牛骨汤最佳煮制工艺条件为：骨块径3cm、料液比3∶20、煮制时间4h，在此条件下煮制的牛骨汤，蛋白质含量较高，具有牛骨汤特有风味。通过GC/MS检测，高蛋白浓缩牦牛骨汤挥发性物质丰富，共74种，其特征香气主要来自醛类、酯类、醇类、酮类以及杂环类化合物，其中2，4-己二烯醛、反-2-庚烯醛、反式-2，4-癸二烯醛、反式-2-十二烯醛、反-2-己烯醛、苯并噻唑、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等物质都对高蛋白浓缩骨牛骨汤特征风味有贡献。高蛋白浓缩骨牛骨汤除了含有许多鲜牛骨所含有的特征性物质外，还产生了2，5-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、β-倍半水芹烯、2，3-辛二酮、1-辛烯-3-醇等形成骨汤风味的特色挥发性化合物。

高蛋白，牦牛骨汤，煮制，浓缩，风味

Abstract：Yak bone was raw material in this study，studied influence of optimization of concentrated bone soup of collagen protein content by Central composite design.It was concluded that the maximum response value corresponding to the optimal conditions which the bone block size was 3cm，liquid ratio was 3∶20，and boiling time was 4h.Under the condition，the bone soup decocted best，volatile substances were found in bone soup rich in volatile components of 74 kinds by GC/MS testing.The characteristic aroma was from aldehydes，esters，alcohols，ketones and heterocyclic compounds，including 2，4-sorbaldehyde，heptyl-2-hepenal，heptyl-2，4-decadienal，heptyl-2-dodecenal，heptyl-2-hexenal，benzothiazole，4-propenyl-2-methoxyphenol and so on which had contributed to concentrated bone soup characteristic flavour.In addition，contained many fresh bone that contains the characteristic substances，also produced a lot of material what the fresh bone did not contain.And it also produced 2，5-dimethylpyrazine，2，3-dimethylpyrazine，β -sesquiphellandrene，2，3-Octanedione，1-octene-3-alcohol and so on.

Key words：high protein；concentrated yak bone soup；boiling；concentrated；flavor

牦牛骨营养丰富，含有多种人体所需的营养物质，其中80%以上为组成胶原纤维的蛋白质[1]。牛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。相对肉类产品而言，骨汤蛋白质含量丰富，含有容易被人体吸收利用的短肽游离氨基酸、维生素以及矿质元素等营养成分[2]，是优质蛋白质营养资源，开发潜力巨大[3]。目前尚未报道对高蛋白浓缩牦牛骨汤中挥发性风味物质的研究。本实验以新鲜牦牛骨为原料，采用Design expert7.0设计并优化煮制工艺，研究不同骨块径、料液比及煮制时间对浓缩牛骨汤中蛋白质含量的影响，并分析最优煮制工艺下浓缩牦牛骨汤挥发性物质[4]。为开发具有高蛋白含量和特殊风味物质的浓缩牛骨汤料提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

牦牛骨（四肢管状骨） 选自甘肃康美现代农牧产业集团有限公司。

KPG强力破骨机 北京锟捷玉诚机械设备有限公司；GCF型高压釜 威海景达化工机械有限公司；NT（G）真空蒸发浓缩机 天津国安机械设备有限公司；手动SPME进样器（50/30μmDVB/CAR/PDMS） 美国SUPELCO公司；OV1701色谱柱 长50m，内径0.2mm，膜厚0.33μm；AUTOSYSTEMXL-TURBOMASS气相色谱-质谱联用仪 美国PERKINELMER公司；DS-Ⅱ电热三用水箱 北京市医疗设备厂。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 牛骨→切割破碎→清洗→浸泡→沸水预煮→去浮沫→高压煮骨→添加辅料→常压文火煮制→去除油脂→汤渣分离→骨汤→真空蒸发浓缩→高蛋白浓缩骨汤

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 预煮 牛骨解冻，切割破碎，冷水浸泡30min，除血水加生姜、葱，加水预煮至沸腾，去浮沫。

1.2.2.2 高压煮制条件 121～126℃，0.1～0.15MPa。

1.2.2.3 辅料 100kg牛骨中添加的调味料配方为：食盐0.7kg，胡椒0.16kg，花椒0.12kg，鸡精0.22kg。

1.2.2.4 真空蒸发浓缩条件 压力0.7～0.8MPa，温度70℃，浓缩比1∶6[5]。

1.2.3 测定方法

1.2.3.1 常规营养 水分GB 5009.3-2010；蛋白质GB 5009.5-2010；粗脂肪GB/T 5009.3-2003；Ca GB/T 9695.13-2009；测定重复3次取平均值。

1.2.3.2 感官评分 色泽、风味、粘稠度、可接受性，每个指标采用5分制评分，按表1中的方法评分，重复5次取平均值。

表1 骨汤感官品质评分标准表[10]Table 1 Bone soup sensory evaluation[10]

1.2.3.3 风味测定[1]GC条件：进样口温度250℃，不分流；载气为高纯氦气；柱流量0.8mL/min，总流量20mL/min；初温50℃，保持2min，3℃/min升至225℃保持1min，MS条件：接口温度200℃，电子轰击离子源（EI）70eV，质量扫描范围10～400m/z[6]。

1.2.4 实验设计

1.2.4.1 筛选煮骨方式 分别采用高压、常压文火和常压大火三种不同煮骨方式[7]，1～6h不同时间对相同的牛骨原料，其他煮制工艺相同进行煮制，以浓缩骨汤中蛋白质含量和感官评定为评定标准，筛选最佳煮制方式[8]。

1.2.4.2 响应面优化煮制工艺参数 根据单因素实验结果，采用Design expert7.0软件建立Central composite模型优化不同煮制条件对浓缩牦牛骨汤蛋白质含量的影响并对数据进行统计分析。实验因素水平编码见表2。

表2 Central composite设计实验因素水平编码表Table 2 Factors，levels and coding table of Central composite design test

2 结果与讨论

2.1 鲜牛骨营养成分[9]

表3 鲜牛骨营养成分Table 3 Analysis of nutritional components of fresh bones

2.2 筛选煮制方式

本实验采用三种不同煮骨方式，在不同时间进行骨汤煮制并测定浓缩骨汤中蛋白质含量，然后进行感官评定，筛选最佳煮制方式。

图1 不同煮制方式对高蛋白浓缩骨汤蛋白质含量的影响Fig.1 Determination of protein content for bone soup containing proteins

图2 不同煮制方式对高蛋白浓缩骨汤感官评价的影响Fig.2 Effect of sensory evaluation for bone soup

从图1可以看出，三种不同煮制方式下，随时间的延长，骨汤中蛋白质含量也逐渐增大，同等时间下高压煮制蛋白质含量明显大于常压煮制。且在高压煮制方式下，1h后随时间的增长骨汤中蛋白质含量并没有显著增加。由图2可知，以骨汤感官评分为指标，常压文火煮制除在稠度上略低外，其他各方面均优于高压和常压大火煮制。虽然加压煮制可以大大加速钙溶出，但如果时间过长，骨汤滋味明显不如常压煮制方式，易产生腥味且高压时间过长汤汁外溢现象严重，出品率大大降低[10]。因此，选用高压1h后常压文火煮制。

2.3 煮制条件的响应面优化结果分析

根据测定浓缩骨汤中蛋白质含量，对骨块径、料液比、煮制时间3个因素进行优化，设计三因素三水平响应面实验，实验结果见表4。

应用Design Expert 7.0统计软件对表4中的数据进行分析，可得出3个因素与蛋白质含量Y之间的回归方程为：

由表5可知，回归模型高度显著（p＜0.01），R2为0.9235，表明蛋白质含量的实际值与预测值之间具有较好的拟合相关性，能够反映出骨汤中蛋白质含量与骨块径、料液比、煮制时间之间的关系。可以利用回归方程确定最佳煮制工艺。

表4 响应面设计方案及实验结果Table 4 Design and results of Central composite experiment

表5 Central composite实验方差分析Table 5 Variance analysis of Central composite design test

根据表5的方差分析结果对模型方程进行优化：模型中的二次项A2、B2的影响达到显著水平（p＜0.01），一次项B以及二次项C2达到显著水平（p＜0.05），即B、A2、B2、C2为显著性影响因素，说明骨块径、料液比以及煮制时间均作用明显。通过GLM Procedure对模型的处理，得到优化后的回归模型为：

对模型的回归方程进行中心标准化处理分析各因素对骨汤蛋白质含量的影响从大到小依次为：骨块径、料液比、煮制时间。

根据响应面实验数据分析得出浓缩牛骨汤中蛋白质含量最高时的条件为：骨块径为3.28cm、料液比为3∶20、煮制时间为3.79h，蛋白质平均含量达41.6%。最终得出优化结果条件下响应面3D效果图见图3～图5。

由表5和图3可知，料液比与骨粒径对浓缩骨汤蛋白质含量的交互作用显著性较小。随着骨粒径、料液比的增加，浓缩骨汤蛋白质含量都呈现出先升高后降低的趋势，但是骨粒径对浓缩骨汤蛋白质含量的影响大于料液比的影响。

由表5、图4、图5可知，骨粒径与煮骨时间、煮制时间与料液比对浓缩骨汤蛋白质含量的交互作用均不显著。但可以看出，相对于料液比和煮制时间，骨粒径对浓缩骨汤蛋白质含量的影响更大，这与回归模型得到的结果一致。

图3 料水比、骨块径对浓缩骨汤蛋白质含量的响应面分析Fig.3 Response surface of the effect of material-to-liquid ratio and bone particle size on the protein content of enriched bone soup

图4 料水比、煮骨时间对蛋白质含量的响应面分析Fig.4 Response surface of the effect of bone particle size and cooked time on the protein content of enriched bone soup

图5 煮骨时间、骨块径对蛋白质含量的响应面分析Fig.5 Response surface of the effect of material-to-liquid ratio and cooked time on the protein content of enriched bone soup

根据Design Expert 7.0统计软件，从实际生产出发，选择高蛋白浓缩牦牛骨汤煮制工艺条件为：骨块径为3cm、料液比为3∶20、煮制时间为4h，在此条件下进行验证实验，蛋白质含量达41.3%，与预测值41.6%接近，感官评价较好，蛋白质含量较高，表明本模型优化出的工艺参数可靠，具有实用价值[11]。

2.4 高蛋白浓缩牦牛骨汤挥发性化合物测定结果

利用响应面优化结果得到的最佳煮制工艺对浓缩牦牛骨汤进行煮制，经真空蒸发浓缩得到浓缩骨汤。采用GC-MS测定的浓缩牛骨汤挥发性物质如图6所示。挥发性化合物出峰时间主要集中在2～50min。

图6 高蛋白浓缩骨汤的总离子流图Fig.6 Total ion chromatograms of bone soup

表6 高蛋白浓缩骨汤挥发性物质相对含量Table 6 Relative content of volatile substances in bone soup

续表

由表6可知，浓缩牛骨汤挥发性物质丰富，共发现挥发性成分74种。其中烃类17种、醇类6种、醛类17种、酮类7种、酸类3种、酯类5种、芳香族化合物9种、杂环类化合物8种、其他2种。芳香族化合物含量最高，为24.11%。1，3-二甲基萘含量是所有挥发性物质中相对含量最高的，同时能够看出1-甲基萘的含量也相对较高。醛类的种类最多为17种，相对含量为22.83%，排名第二，主要成分为直链饱和醛、烯醛，其中己醛含量最高，相对含量达3.85%，同时壬醛的含量也较高，为3.68%。排名第三的为烃类，相对含量为20.17%。该类物质主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，主要是烷烃、芳香烃、不饱和烃。杂环类化合物、酯类、酮类含量依次降低，但相差不大，在种类上看，除了醇类有所增加，其他物质种类变化不大。醇类、酸类、其他类物质含量相对较低，均在2%左右。高蛋白浓缩牛骨汤特征香气主要来自醛类、酯类、醇类、酮类以及杂环类化合物中，2，4-己二烯醛、反-2-庚烯醛、反式-2，4-癸二烯醛、反式-2-十二烯醛、反-2-己烯醛、苯并噻唑、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等物质都对高蛋白浓缩骨牛骨汤特征风味有贡献。高蛋白浓缩骨牛骨汤除了含有许多鲜牛骨所含有的特征性物质外，还产生了2，5-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、β-倍半水芹烯、2，3-辛二酮、1-辛烯-3-醇等形成骨汤风味的特色挥发性化合物[12]。

3 讨论

挥发物对骨汤的香味和总风味贡献的大小取决于各自的香味值（浓度/阈值）。香气值＞1的挥发物可能对总香味有直接影响，而香气值＞1的挥发物也可能对总香气无实际作用或与其他物质发生协同、拮抗或加成反应，间接影响骨汤的香味[4]。经煮制浓缩后的骨汤挥发性物质比速溶牛骨复合颗粒汤料[2]多出10种左右，经本实验加工的高蛋白浓缩牦牛骨汤除醛类外，其余各类化合物含量均高于速溶牛骨复合颗粒汤料。脂肪烃、芳香烃、直链饱和醇、烷基酮、以及除硫酯以外的酯、醚及羧酸等阈值一般较高，而在肉中含量有限[11]，通常认为对骨汤风味贡献不大，而内酯、直链硫化物、不饱和醛、含硫、氧、氮的杂环化合物等物质一般阈值很低[12]，是决定骨汤风味的关键物质，在差异最大的醛类物质中，己醛主要来自ω-6不饱和脂肪酸，己醛具有油脂香气，但含量过大则说明油脂腐败严重。本实验得到的产品己醛含量明显降低，说明对骨汤的加工除了提高骨汤蛋白质含量外还可以减缓油脂的腐败。

4 结论

4.1 本研究以牦牛骨为原料，以蛋白质含量为测定标准，采用响应面优化方法，筛选出最佳煮制工艺条件为：骨块径3cm、料液比3∶20、煮制时间4h，在此条件下煮制的牛骨汤蛋白质含量较高，风味最佳。本浓缩牛骨冻干汤料无污染，复水后具有骨汤应有的风味和调料风味，而且具有熟制后的浓郁香气，色泽乳白，可直接食用或作调料使用。产品色、香、味和营养成分得到了保持，可作为方便食品和休闲食品的配料。

4.2 使用GC/MS检测，高蛋白浓缩牦牛骨汤挥发性物质丰富，共74种，其特征香气主要来自醛类、酯类、醇类、酮类以及杂环类化合物，其中2，4-己二烯醛、反-2-庚烯醛、反式-2，4-癸二烯醛、反式-2-十二烯醛、反-2-己烯醛、苯并噻唑、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等物质都对高蛋白浓缩骨牛骨汤特征风味有贡献。高蛋白浓缩骨牛骨汤除了含有许多鲜牛骨所含有的特征性物质外，还产生了2，5-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、β-倍半水芹烯、2，3-辛二酮、1-辛烯-3-醇等形成骨汤风味的特色挥发性化合物。

[1]师希雄，余群力，田甲春.牦牛肉成熟过程中主要挥发性成分的变化[J].农业机械学报，2011（1）：42-11.

[2]谭贝妮.速溶牛骨复合颗粒汤料产品的研制[D].武汉：华中农业大学，2010.6.

[3]向聪，马美湖.畜骨综合利用与产品开发研究进展[J].肉类研究，2009（6）：78-84.

[4]李小华，黄小红，于新.制汤工艺条件对猪排骨蛋白质溶出率的影响[J].食品与发酵工业，2008，34（10）：105-109.

[5]陈自珍.浓缩骨汤的加工及制作原理[J].食品添加剂，2006（8）：284-288.

[6]李永鹏，余群力.宰后成熟过程对牦牛肉中挥发性风味化合物的影响[J].食品科学，2011，32（5）：1-5.

[7]杨铭铎.猪骨呈味物质提取的研究[J].食品科学，2007（11）：210-212.

[8]王朝旭.酶法水解骨蛋白最佳条件的研究[J].食品科学，2001（2）：48-49.

[9]李鹏，王存堂，韩玲.甘南牦牛肉质特性和营养成分分析[J].食品科学，2010，31（22）：414-416．

[10]Shinya Fuke，Shoji Konosu.Taste-active components in some foods：A review of Japanese research[J].Physiology&Behavior，1991，49（5）：863-868.

[11]Contantions G Zarkadas.Assessment of the protein quality of bone isolates for use an ingredient in ment and poultry products[J].Agri Food Chem，1995，43：77-83.

[12]Barbara d’Acampora Zellner，Paola Dugo，Giovanni Dugo，et al.Gas chromate-graphy-olfactometry in food flavour analysis[J].Journal of Chromatography A，2008：123-143.

Preparation method and taste analysis of enriched Yak bone soup with high protein

ZHENG Ya，YU Qun-li*，ZHANG Yu-bin
（College of Food Science and Technology，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

TS251.1

B

1002-0306（2012）16-0257-05

2012-02-01 *通讯联系人

郑娅（1987-），女，硕士研究生，研究方向：农产品加工及贮藏工程。

国家现代农业（肉牛牦牛）产业技术体系（CARS-38）；公益性行业（农业）科研专项（201203009）。