牛骨粉品质及其生物利用率研究

肖厚荣，杨红，汪珊珊（合肥学院生物与环境工程系，安徽合肥230601）

牛骨粉品质及其生物利用率研究

肖厚荣，杨红，汪珊珊
（合肥学院生物与环境工程系，安徽合肥230601）

通过相关的分析方法，分别对高压蒸煮工艺、低温冷冻工艺制备的牛腿骨、肋骨、椎骨骨粉中的钙磷含量、水分含量、溶解度和钙的生物利用率进行分析测定。结果显示：牛骨粉中钙含量高达17%～28%；磷的含量为3%～7%；水分含量较低，为0.9%～1.6%；溶解度为11%～25%；钙的生物利用率较高，为21%～38%。并将测定结果分别与鹿骨粉、市场上的牦牛骨粉固体颗粒的相应成分进行比较，结果表明：牛骨粉中的钙含量略高于鹿骨粉，磷含量、水分含量、溶解度和钙生物利用率都比较接近；比较蒸煮与冷冻两种工艺，结果显示：冷冻法制得的骨粉的钙磷含量、生物利用率较高，水分含量和溶解度都较低。

骨粉；钙磷含量；溶解度；钙生物利用率

随着经济的快速发展，我国已成为世界上猪、牛、羊等畜类生产和消费的大国，随之带来的骨资源量巨大，如牛骨就占胴体重的20%～30%[1]，每年约有2183万吨的各类禽畜骨骼产生[2]。但在畜禽骨综合利用方面还处于较低水平，尚有大量的畜禽骨骼资源未被开发利用。这不仅造成巨大的浪费，还会因其中富含的营养物质腐败而造成严重的环境污染[3]。因此，近些年来，畜禽骨骼的综合利用成为了众多学者的研究方向。骨粉中富含大量的营养成分，主要为矿物盐和蛋白质等。骨粉中富含钙和磷等人体必需的常量矿物元素[4]。现代很多营养学家通过大量的实验得出，人体利用动物骨组织进行补充钙质、增进钙的吸收是最为理想的方法[5]。如牛骨骼中就含有丰富的蛋白质，其中90%为骨胶原、软骨素[6]。可见，骨粉是一种名副其实的营养源，是一种优良的天然钙源补充剂[7]。以骨粉作为补钙产品，既能解决人体缺钙的问题，也是对骨头实现充分利用，改善环境污染问题。

营养素的生物利用率主要是其在体内的吸收、运转及利用，而对于钙而言，能被吸收的所有钙离子都可以被机体利用，而且储存在骨中的钙也具有生理功能，所以钙的吸收率可以表征其生物利用率[8]。钙的吸收率即为在一定摄入量的前提下，由消化道进入血液或淋巴的钙离子占总口服钙的比例[9]。测定钙的生物利用率最理想的方法是人体试验，但人体试验较难进行，且成本较高，并且提供的数据很有限；其次是动物实验，但是由于动物与人体的新陈代谢也存在一定的差异，导致存在很多不确定因素[10]。鉴于此，耗费小、简单易操作、时间周期短、效果好的体外模拟吸收法就被采用。体外模拟吸收法是通过模拟体外胃肠道消化环境对营养素被人体吸收的部分进行评估的方法[11]。该方法目前已经广泛应用于多种食品中钙含量的测定。

本课题主要是对通过高温高压蒸煮法、低温冷冻法制成的不同颗粒度的牛骨粉中的钙、磷含量、溶解度以及钙的吸收利用率进行分析测定，并将其与鹿骨粉、市场上所购买的牦牛骨粉固体饮料进行对比分析，探讨其作为保健品在补钙方面的应用，提高其综合利用价值。

1　材料与方法

1.1材料、设备与试剂

1.1.1材料

新鲜牛骨：合肥市周谷堆批发市场购得；新鲜鹿骨：安徽含山县太湖山养鹿场提供；牦牛骨粉固体饮料：福建厦门金日制药有限公司。

1.1.2设备

752型紫外可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司；多功能台式离心机：Centrifuge 5810 eppendorf；HZP-150型全温振荡培养箱：上海精宏实验设备有限公司。

1.1.3试剂

乙二胺四乙酸（AR）：中国上海精化科技研究所；碳酸钙（CP）：中国上海泗联化工厂；高氯酸（AR）：国药集团化学试剂有限公司；钙羧酸（AR）：国药集团化学试剂有限公司；钼酸铵（AR）：国药集团化学试剂有限公司；对苯二酚（AR）：国药集团化学试剂有限公司；亚硫酸钠，AR，国药集团化学试剂有限公司；磷酸二氢钾（CP）：广东汕头金砂化工厂；胃蛋白酶（1∶3000）：上海蓝季科技有限发展公司；胰蛋白酶（1∶250）：生化试剂，国药集团化学试剂有限公司；猪胆盐：生化试剂，国药集团化学试剂有限公司；透析袋：再生纤维素透析袋MD34（3500Da）。

1.2方法

1.2.1牛、鹿骨粉的加工工艺

1.2.1.1蒸煮法工艺流程

新鲜骨头→预煮→剔去残余肉→清洗→敲碎→高压蒸煮→冷却→干燥→粗粉碎→超微粉碎→成品→密封贮存

1.2.1.2冷冻法工艺流程

新鲜骨头→预煮→剔去残余肉→清洗→敲碎→低温冷冻→粗粉碎→脱脂→干燥→超微粉碎→成品→密封贮存

1.2.2骨粉样品编号

为了试验的有序进行，将各骨粉编号如表1所示。

表1　骨粉样品编号Table 1　Number for bone samples

1.2.3营养成分分析方法

1.2.3.1钙的测定

EDTA滴定法[12-13]。

1.2.3.2磷的测定

分光光度法（GB/T 5009.87-2003《食品中磷的测定》）[14]。

1.2.3.3水分测定

直接干燥法（GB 5009.3-2010《食品安全国家标准食品中水分的测定》）[15]。

1.2.3.4溶解度的测定

婴幼儿食品和乳品溶解性的测定（GB 5413.29-2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中溶解性的测定》）[16]。

1.2.3.5钙的生物利用率的测定

体外模拟吸收法[17]。

2　结果与分析

2.1骨粉中矿物元素钙、磷含量的检测与分析

2.1.1钙、磷含量的测定结果

各类骨粉中矿物元素钙、磷含量如表2所示。

表2　各类骨粉钙、磷含量一览表Table 2　Contentof Ca and P for bone samples

由表2可知，各工艺、各部位的牛骨粉和鹿骨粉的含钙量均较高，高达17%～28%。而通过蒸煮工艺和冷冻工艺制得的骨粉的磷含量在3%～7%之间。牦牛骨粉含磷量与实验室制得的骨粉含磷量相近。各骨粉中的含水量均较低，约为0.9%～1.6%，且市场上购得的牦牛骨粉与实验室制得的骨粉的含水量相近。均能满足安全贮藏的要求。

2.1.2不同加工工艺对骨粉钙、磷含量的影响

选取A组和E组、G组和K组分别进行对比，分析同种畜类、同种部位、同种颗粒度的骨粉的钙、磷含量的区别。由表2可知，冷冻工艺制得的骨粉（E与K）钙、磷含量均比蒸煮工艺制得的骨粉（A与G）高。这是因为蒸煮工艺中骨头经过高温高压蒸煮后，变得酥软，骨组织被破坏，部分钙、磷以离子的形式进入水中，而在蒸煮结束后被弃去，导致钙、磷流失，以至于制得的骨粉中的钙、磷含量下降。

2.1.3酶解对骨粉中钙、磷含量的影响

通过比较表2中I和K组骨粉的钙、磷含量，可以看出加酶酶解可明显提高骨粉中的钙、磷含量。这是由于中性蛋白酶作用于粗粉碎后的骨头，使蛋白质及部分多肽分解，从而使得部分蛋白质中的钙、磷游离出来，从而使得钙、磷含量有所增加。

2.1.4颗粒度大小对骨粉的钙、磷含量的影响

比较表2中的A和D、E和F、G和H，200目骨粉的含钙量均高于100目骨粉，而磷含量除E和F组外，200目骨粉的含钙量均低于100目骨粉。这可能是因为颗粒度越细，比表面积越大，混合酸消化时作用越完全，钙离子充分溶出，检测出的钙含量相对较高。

2.1.5相同畜类的不同部位的骨粉钙、磷含量的比较

比较表2中的A、B、C号骨粉钙、磷含量可以看出，同种工艺（高压蒸煮）处理牛肋骨、椎骨和腿骨，钙的含量依次呈递增趋势，而磷含量恰好呈递减趋势。造成这种差别的原因可能是骨的部位不同，起到的生理作用不同，在生长发育时所积累的钙、磷的含量也就不同[18]。

2.1.6牛骨粉钙含量与鹿骨粉钙、磷含量对比分析

取相同部位、相同工艺、相同颗粒度的牛骨粉及鹿骨粉，即C与G，进行对比分析。牛骨腿骨粉中的含钙量比鹿骨腿骨粉略高，磷含量是略低于鹿骨。

2.2溶解度的测定结果及分析

2.2.1溶解度测定结果

各类骨粉的溶解度如表3所示。

表3　各骨粉的溶解度测定结果Table 3　Results of solubility determination for bone samples

从表3可以看出，骨粉的溶解度均较低，在11%～25%之间，主要是因为骨粉中的矿物盐含量高达50%左右[19]。羟磷灰石和无定型磷酸氢钙是矿物盐的主要部分[20]。羟磷灰石的溶解度为0.4 mg/L；磷酸氢钙也几乎不溶于水，在25℃时的溶解度只有2.0 mg/L。另有不溶性的蛋白质及灰分等共同导致骨粉的溶解度较低。而牦牛骨粉固体饮料的溶解度为55%左右，其可能原因是此产品中骨粉含量仅为2.5%，其他成分诸如米粉、山药粉等物质均能较好的溶解于水中，导致其溶解性极大提高。

2.2.2不同加工工艺对骨粉溶解度的影响

选取表3中的A和E、G和K分别进行对比分析，可知蒸煮法的溶解度略高于冷冻法。可能是因为骨头经过蒸煮之后组织变的酥软，部分物质结构被打开，有利于骨粉溶于水。

2.2.3酶解对溶解度的影响

通过比较表3中的G和H，可以看出在冷冻工艺下，酶解能增强骨粉的溶解性。主要原因是中性蛋白酶能将部分蛋白质和多肽水解，使其部分水解产物能溶于水中，增加其溶解度。

2.2.4粒度大小对骨粉的溶解度的影响

分别比较A和D、E和F、G和H，不难看出，200目的溶解度相对于100目较高。根据溶解的特性，粉末越细，溶解度越高。

2.2.5相同畜类的不同部位的骨粉溶解性的比较

对比A、B、C号骨粉的溶解度，可以看出，用同种工艺（高压蒸煮）处理牛肋骨、椎骨和腿骨，其溶解性有些许差别。其主要原因与其骨头的部位及成分差别有关。

2.2.6牛骨粉溶解度与鹿骨粉溶解度对比分析

取相同部位、相同工艺、相同颗粒度的牛骨粉及鹿骨粉，即C与G，进行对比分析，可看出，鹿腿骨粉的溶解度高于牛腿骨粉的溶解度，其原因与骨中各成分含量有关。

2.3钙的吸收利用率测定结果与分析

2.3.1钙吸收利用率的测定结果

各类骨粉的钙吸收利用率如表4所示。

表4　各类骨粉的钙吸收利用率测定结果Table 4　Determination of Calcium absorption and utilization for bone samples

续表4　各类骨粉的钙吸收利用率测定结果Continue table 4　Determination of Calcium absorption and utilization for bone samples

从表4可以看出，骨粉中钙的吸收利用率在21%～ 38%之间，据研究，成人对膳食钙的吸收利用率一般仅约20%，用体外模拟吸收的方法测出的骨粉的钙吸收利用率大多高于人体对膳食钙的吸收率，可推断骨粉中的钙是能够被人体吸收利用的，且其吸收利用率较高。经测定，200目的牦牛骨粉固体颗粒的钙吸收率为29.84%，100目的为26.38%，吸收率也相对较高。2.3.2不同加工工艺对钙吸收利用率的影响

选取表4中的A和E、G和K分别进行对比分析，可以得出，冷冻法制得的骨粉的生物利用率高于蒸煮法制得的骨粉。可能是因为钙离子在透析袋内外的运输方式是被动运输。由前述分析可得，冷冻法制得的骨粉中钙含量较高，即渗透压较大，能促进钙离子的被动运输，故其钙生物利用率较高。

2.3.3酶解对钙生物利用率的影响

通过比较表4中的G和H，可以看出在冷冻工艺下，酶解能增加骨粉的钙吸收利用率。主要原因是经酶解后的骨粉钙含量较高，其溶液中钙离子含量相对较高，故其渗透压较高，促进钙离子的被动运输。

2.3.4粒度大小对骨粉中钙的吸收利用率的影响

分别比较表4中的A和D、E和F、G和H，得200目骨粉的钙生物利用率高于100目骨粉。其原因是，颗粒度愈小，胃消化阶段作用愈完全。钙在透析袋和模拟环境之间运输的唯一方式是被动扩散，颗粒度愈小，被动运输效果愈好，进入透析袋的钙相应较多，生物利用率较高。

2.3.5相同畜类的不同部位的骨粉钙生物利用率的比较

对比A、B、C号骨粉的钙生物利用率，可以看出，用同种工艺（高压蒸煮）处理牛肋骨、椎骨和腿骨，其钙的生物利用率几乎没有差别。

2.3.6牛骨粉钙的生物利用率与鹿骨粉钙的生物利用率对比分析

取相同部位、相同工艺、相同颗粒度的牛骨粉及鹿骨粉，即C与G，进行对比分析。蒸煮法制得的鹿腿骨粉钙的生物利用率比牛腿骨粉高。其原因与动物的种类、体型、年龄有关。

3　结论

牛、鹿各部位的骨粉中钙含量均较高，高达17%～ 28%；磷的含量为3%～7%；水分含量较低，为0.9%～ 1.6%；溶解度为11%～25%；钙的生物利用率较高，为21%～38%。经过高温高压蒸煮或低温冷冻处理后，再经超微粉碎得到的骨粉，无异味，色泽呈白色或略带灰白色，可用于食品加工，达到减少浪费、解决环境污染的功效。

[1]尹彦洋,罗爱平,伍贤位,等.柠檬酸与胃蛋白酶协同水解牛骨粉的工艺优化[J].食品工业科技,2010,31(3):248-251

[2]张根生,王子谛,郭洁,等.畜禽骨骼营养成分提取分离技术及应用进展[J].肉类加工,2011,25(12):48-52

[3]吴益群,郁正刚,赵健.超微粉碎牛骨粉的研究[J].食品工业,2012, 33(9):72-74

[4]庞广昌,陈庆森,杨晓宁.动物骨头的利用研究[J].食品科学,1998, 19(4):34-36

[5]赵志峰,谭敏,郭晶,等.动物骨粉的研究开发及应用现状[J].食品工业科学,2008,29(3):306-308

[6]刁静静,孔保华,陈洪生.骨蛋白水解物的功能特性及抗氧化性的研究进展[J].肉类研究,2007(6):26-29

[7] 高岩,张志洁,刘阳.超微粉碎畜骨粉[J].肉类加工,2001(7):17-20

[8] 董海胜,陈斌.膳食钙的生物学研究及其强化研究进展[J].中国食品添加剂,2008(1):62-68

[9] 沈洪涛,姜山,何明.钙吸收率分析方法研究[J].中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志,2009,2(1):59-64

[10]王晓燕,马冠生.钙生物利用率及其影响因素[J].中国学校卫生, 2005,26(9):793-795

[11]庞京团,胡广林,韩彬,等.体外消化透析法测定朱砂中汞生物可接受率的实验条件确定[J].时珍国医国药,2008,19(12):2833-2835

[12]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.92-2003食品中钙的测定[S].北京:中国标准出版社,2003

[13]高天.鹿骨胶原蛋白的制备及其水解物抗氧化活性的研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2007

[14]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.87-2003食品中磷的测定[S].北京:中国标准出版社,2003

[15]中华人民共和国卫生部.GB 5009.3-2010食品安全国家标准食品中水分的测定[S].北京:中国标准出版社,2010

[16]中华人民共和国卫生部.GB 5413.29-2010食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品溶解性的测定[S].北京:中国标准出版社,2010

[17]王娟.牛乳清蛋白加压凝胶消化性及其钙生物利用率的研究[D].北京:中国农业科学院,2008,37-39

[18]郭明勋,史玉敏.骨的成分与胶原蛋白[J].明胶科学与技术,2001, 21(4):204-209

[19]李树珩,张其和,刘书贤.畜骨的用途及加工方法[J].云南农业科技,1996(5):45-46

[20]杨桂苹,李庆天.骨粉营养成分的分析[J].食品研究与开发,1997 (4):32-35

Studies on the Quality and the Biological Utilization Rate of Bovine Bone Powder

XIAO Hou-rong，YANG Hong，WANG Shan-shan
（Department of Biological and Environmental Engineering，Hefei University，Hefei230601，Anhui，China）

Through correlation analysis methods，calcium and phosphorus content，moisture content，solubility and bioavailability of calcium in bovine leg bones，ribs，vertebrae powder produced by High pressure cooking process and freezing process，respectively，have been measured and analyzed.The results showed thatcalcium contentin bovine bone powder was as high as 17%-28%；phosphorus content was 3%-7%；moisture content was low，from 0.9%to 1.6%；solubility was 11%-25%；calcium bioavaila bility was up to 21%-38%.And compared with the corresponding components of deer bone and the solid particles yak bone powder from the market，bovine bone calcium contentis a little higher than deer bone's；phosphorus content，moisture content，solubility and bioavailability of calcium are close.Compared the cooking with freezing process，it can be obtained that both calcium and phosphorus bioavailability in bone powder made from freezing process are higher；and thatboth moisture contentand solubility are as low as cooking process.

bone powder；calcium and phosphorus content；solubility；bioavailability ofcalcium

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.002

安徽省科技攻关项目（1301032168）

肖厚荣（1964—），男（汉），教授，博士，主要从事食品生化与酶学研究。

2014-10-10