鹅骨钙浸提工艺的优化

穆华荣（扬州工业职业技术学院化学工程学院，江苏扬州225127）

鹅骨钙浸提工艺的优化

穆华荣
（扬州工业职业技术学院化学工程学院，江苏扬州225127）

摘要：以单因子试验研究不同醋酸浓度与用量、提取温度与时间等条件对鹅骨组织中钙的浸提率的影响，利用正交试验得出最佳浸提工艺条件，结果表明，最佳鹅骨钙浸提条件为每克骨粉用10 mL、3.5 mol/L的醋酸在70℃下浸提36 h，从而为鹅骨的开发利用提供了技术参考基础。

关键词：鹅骨；钙；浸提；正交试验

人体内钙约占体重的2.2%～4.3%，是构成人体骨酪、牙齿的重要成份，也是血液凝结，体内某些酶的激活，维持肌肉弹性和心律，维护毛细血管和细胞的正常渗透压，维持体内酸碱平衡的重要物质。越来越多的资料表明钙是重要的代谢调节物。我国儿童缺钙较普遍，动物骨钙则是其理想的营养源[1]。

动物骨头中钙在正常烹调过程中，常常不易溶出，利用率较低。鲜骨加工技术的研究，尤其是先进、高效加工技术的研究，对充分利用我国丰富的鲜骨资源造福于民，具有重要的意义。利用骨组织浸提出钙，不仅能提高补钙效率，而且能充分搞好畜禽综合利用，既减轻环境污染，又能降低加工成本[2]。

就不同温度、时间、浓度、用量下醋酸对鹅骨中钙浸提率的影响进行研究，旨在较系统地分析最佳骨钙浸提条件，并在此基础上得出鹅骨钙浸提的优化工艺。

1　材料与方法

1.1材料

鲜鹅骨，由扬州口缘食品有限公司提供，于-4℃冷冻保藏；恒顺白醋，镇江恒顺醋厂生产。

1.2试剂

钙红指示剂溶液（1%）；钙标准溶液；混合指示剂（1份0.1%甲基红乙醇溶液与5份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液）、0.100 0 mol/L盐酸溶液；柠檬酸钠缓冲液（0.05 mol/L）：称取14.7 g柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2H2O）加水稀释至1 000 mL。

1.3仪器设备

海尔电冰箱：青岛海尔股份有限公司；DGF30/7-IA型电热恒温鼓风烘箱：南京实验仪器厂；BS-323S型电子天平：北京赛多利斯中国有限公司；HH-8型电热恒温水浴锅：国华电器有限公司；FJ-200高速均质仪：金坛市城西天竟实验仪器厂。所有玻璃仪器均以硫酸-重铬酸钾洗液浸泡数小时，再用洗衣粉洗刷，后用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗晒干或烘干，方可使用[3]。

1.4方法

样品处理：鹅骨解冻，用小刀剃去表层的肉，留下骨骼。用蒸馏水冲洗4次，在室温晾干后，切成小块，用均质机打匀，制成骨粉后于冰箱中冷冻保存。临用前解冻备用。

指标测定：钙含量测定使用EDTA滴定法[4]。

1.4.1酸用量的选择

分别于1.00 g骨粉中加入0.5 mol/L的醋酸12、10、8、6、4、2 mL，在室温下作用1 d后，测各种不同剂量酸解液中的可溶性钙含量，计算钙的提取率。

1.4.2酸浓度的选择

分别于1.00 g骨粉中加入1、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5 mol/L的醋酸各10 mL，常温下浸泡1 d后，测不同浓度酸解上清液中的含钙量。

1.4.3反应温度的选择

分别于1.00 g骨粉中加入0.5 mol/L的醋酸10 mL，用水浴锅设定6个不同的温度（50、60、70、80、90、100℃）下作用1 d，测定上清液中可溶性钙的含量。

1.4.4反应时间的选择

分别于1.00 g骨粉中加入0.5 mol/L的醋酸10 mL，在常温下分别浸泡12、24、36、48、60、72 h，测定游离钙溶液中的含钙量。

1.4.5优化工艺的正交试验设计

骨粉钙提取的关键工艺是骨粉浓缩提取时间、提取温度的选择、醋酸浓度的选择。在预试验的基础上选择提取后浓度作为基础，分别延长或浸提时间，来调节不同的提取温度。L9（33）正交表设计试验，试验因子对照表见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1　Factors and levels in orthogonal array design

对正交试验结果进行分析，选出最佳工艺参数组合，确定主要因素和次要因素，试验设2个重复。

2　结果

2.1酸用量的选择

预试验中，比较了盐酸、乳酸、柠檬酸、乙酸在70℃下浸提1 h钙的提取率，结果盐酸的钙提取率47.4%，乳酸的钙提取率8.28%，柠檬酸的钙提取率6.54%，醋酸的钙提取率7.24%。考虑到盐酸多作工业用，乳酸会改变口味，故选择醋酸进行试验。

不同酸体积对钙浸提的影响见图1。

由图1可知，随着醋酸用量的增加，钙的浸提率在起初也随之增加。当体积达到10 mL后，钙的浸出率达到最大，之后再增加酸的体积，钙的浸提量趋于平衡，变化不大。因此，在以后的试验中，每克骨粉均以10 mL来浸提骨钙。

图1　不同酸体积对钙浸提的影响Fig.1　Extraction of acid volume on the influence of calcium

2.2酸浓度的选择

不同酸浓度对钙浸提的影响见图2。

图2 不同酸浓度对钙浸提的影响Fig.2　Different acid concentrations extraction of calcium

从图2中我们可以看出，随着醋酸浓度的增加，钙的浸提率也随之增加。当浓度达到3.5 mol/L时，钙的浸出率达到一个最大值，之后随着浓度的增加，钙的浸出率有所变动。但是并没有高于3.5 mol/L时的值。待浓度达到一定量时再继续提高酸的浓度，可能使钙的浸出率反而降低。

2.3反应温度的选择

不同温度对钙浸提的影响见图3。

图3 不同温度对钙浸提的影响Fig.3　Different temperatures on the extraction of calcium

从图3中可以看出，随着反应温度的增加，钙的浸提率也随之增加。当温度达到70℃时，钙的浸出率达到高峰，接下来随着温度的不断增加，钙的浸出率随之下降。可能是因为在高温下酸分子运动加快，挥发快的原因。因而，温度超过70℃时，醋酸挥发起主导作用。温度对骨钙的浸提有着很大的影响，但浸提温度不是越高越好。

2.4反应时间的选择

不同时间对钙浸提的影响见图4。

图4 不同时间对钙浸提的影响Fig.4　Different time of extraction of calcium

从图4可以看出，随着反应时间的增加，当时间达到48 h时，钙的浸出率达到最大随着时间的延长，由于醋酸的挥发性，使醋酸量减小。因此，延长浸提的时间反而不利于钙的浸提。

2.5优化工艺的正交试验设计

优化工艺的正交试验L（933）结果见表2。

表2　优化工艺参数正交试验L（93）3结果Table 2　Orthogonal array design arrangement and the experimental data

从正交试验的极差分析看，各因素对感官评价综合指标的影响顺序为：A＞C＞B，最佳组合为A3C3B2，即醋酸浓度为3.5 mol/L，浸提温度是70℃，浸提时间为24 h，以此工艺提取效果最佳，钙提取率可达9.10%。

3　结论

骨中钙的提取有3种方法：酸法、碱法、酶法。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，但会严重破坏骨中营养成分[5]。所以，此法用的较少。酶法生成的活性钙的主要成分为Ca（OH）2和CaO，活性很高，但易于肠道中其他物质如草酸、植酸等反应生成沉淀，不利于人体吸收[6-7]。且酶法水解蛋白质后形成氨基酸又能与Ca2+形成氨基酸钙，但是酶只能水解掉羟磷灰石表面的蛋白层，对羟磷灰石无作用，无法使Ca2+溶解出来[6]。

利用酸的作用破坏骨粉中胶原纤维中蛋白质的盐键，酯键，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[7]。

醋酸的食用历史悠久，亦可作为药用。糖醋排骨是传统的加工法加工的传统。用食醋浸提兔骨作为现代功能保健食品是安全的方式、也是天然的方式。因此，本研究选用醋酸来浸提骨钙。改善醋酸的浸提条件可以提高钙的提取率。鹅骨用匀质机将其打碎打匀，但是骨中的骨胶成分并没有被完全破坏，所以用醋酸浸泡时很难将其中的钙全部溶解出，因此，改善原料的处理方式也是提高骨钙提取率的一个重要因素。研究表明。当骨食品中骨粒直径大于3 μm时，其消化吸收率相对较低。

随着人们生活水平的逐步提高，“以骨补骨”、“以髓补髓”的意识会逐步增强，骨开发利用的时期正在到来。由于鹅的骨架比其他家禽要大得多，因此充分利用好鹅骨既减轻环境污染，变废为宝。用低成本的原料生产出营养价值很高的补钙制剂及其他骨制品，有着广阔的前景，经济效益极佳。对提取钙之后的骨渣能否可作为其他产品的开发原料，有待进一步研究。

参考文献：

[1]王卫,张志宇,刘达玉,等.畜禽骨加工利用及其产品开发利用[J].食品科技,2009,34(5):154-158

[2]冯艳丽.骨资源在儿童食品中的开发前景[J].肉类研究,2005(2): 26-28

[3]陈晓平,黄广民.食品理化检验[M].北京:中国计量出版社,2008 (1):7-8

[4]冷洪涛.食品中钙元素的测定[J].北京联合大学学报(自然科学版),2010,24(3):20-22

[5]连喜军,刘良中.酸法水解骨粉的研究[J].农牧产品开发,1999(11): 21-23

[6]黎铭.甲鱼营养液的研制[J].萍乡高等专科学校学报,2003(4):83-84

[7]Beak.Enzymatic of Crayfish Processing By-products[J].Food Sci, 1995,60(5):929-935

[8]赵昌杰.提高羊骨中钙的生物可利用性的研究[J].食品工艺科技, 2003(10):79-81

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.021

收稿日期：2015-09-12

基金项目：江苏省扬州市科技局社会发展项目（YZ2010100）

作者简介：穆华荣（1958—），男（回），副教授，本科，从事应用化学与实验室管理研究。

Optimization of Calcium Extraction Process of Goose Bone

MU Hua-rong
（College of Chemical Engineering，YangZhou Polytechnic Institute，Yangzhou 225127，Jiangsu，China）

Abstract：Based on the Single-factor experiment，the research on the rate of calcium extraction from goose bone under different experimental conditions has been carried out.Meanwhile，the optimum extraction conditions were obtained through orthogonal test meathod.The results showed that the optimal conditions for calcium extraction was per gram bone using 10 mL，3.5 mol/L acetic acid and extracting for 36 h at 70℃，which can provides a technical reference for the development and utilization of goose bone.

Key words：goose bone；calcium；extraction；orthogonal design