超细微兔骨理化性质的研究

任灿，贺稚非，李杨梅，李少博，翟小波，李洪军*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

超细微兔骨理化性质的研究

任灿1，贺稚非2，李杨梅1，李少博1，翟小波1，李洪军1*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

以兔骨为研究对象，研究了兔骨的一般营养物质及矿质元素，氨基酸的含量及组成，超细微兔骨的球磨工艺，表面结构，化学结构和游离氨基酸的组成及含量。结果表明：兔骨中含有丰富的蛋白质、钙和磷元素，人体所需的必需氨基酸占5%左右，非必需氨基酸占13%左右。超细微兔骨的最佳球磨工艺为4 h、500 r/min、10 g装料量，粒径为10.203 μm。超细微兔骨由于在球磨过程中受到机械作用和热作用，游离氨基酸的含量比经过不同目筛的兔骨要少。电镜结果显示，超细微兔骨颗粒外形呈规则的多边形。FT-IR图谱显示，超微细兔骨的化学结构与其他粒径相比没有明显差别。

超细微； 兔骨； 粒径； 氨基酸

兔骨是兔肉产品加工中的废弃物，随着兔肉产品生产加工量的增大，大量的兔骨被剩下。禽骨中含有丰富的营养物质和矿质元素，如蛋白质、水分和Ca、P、Fe、Zn、Cu等矿质元素，其中Ca和P的尤其丰富[1-7]。兔骨和其他禽骨一样含有丰富的蛋白质，Ca、P等矿质元素，也是一种天然的钙源，合理的开发利用兔骨可有效地提高兔子的利用率，减少浪费。本研究对兔骨粉颗粒进行了探索，对兔骨的基本营养物质，超细微兔骨的理化性质进行了初步的研究，以助于人们可以更加合理地开发利用兔骨产品。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

实验原料为75日龄伊拉兔兔骨，由西南大学种兔场提供，饲养环境和饲料配方均相同。

1.1.2 试剂

浓H2SO4、CuSO4、K2SO4、H3SO3、乙醚、Na2HPO4、NaH2PO4、甲基红、次甲基蓝、喹啉、钼酸钠、氯化镧均为分析纯，HCl、HNO3均为优级纯，KBr为光谱纯。

1.2 仪器与设备

凯式定氮仪、脂肪测定仪、XQM-0.4行星球磨机，长沙天创粉末技术有限公司；扫描电镜(JSM-6510LV)，日本电子株式会社；激光粒径分布仪(Mastersizer 2000)、(Spectrun100)红外光谱仪，美国PerkinElmer公司；氨基酸分析仪(L-89000)，天美(中国)科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

将保存在-18 ℃下的冷冻腿骨解冻，清洗，加水高温高压(121 ℃、0.1 MPa)蒸煮20 min，去掉碎肉和筋膜，碎成5 cm左右的碎块，加入500 mL K2HPO4-KH2PO4缓冲液(0.1 mol/L、pH 7)和2 g木瓜蛋白酶，在55 ℃的恒温水浴锅中酶解4.5 h，煮沸灭活10 min，再次清洗去除油脂,55 ℃干燥10 h，一部分用于基础营养指标的测定，一部分用于不同粒径兔骨的制备。整个实验原料都是使用60日龄伊拉兔的腿骨。

1.3.1 兔骨基本营养成分的测定方法

粗脂肪：GB/T 9695.7—2008；总灰分：直接灰化法，GB/T 9695.18—2008；粗蛋白质：凯式定氮法；总磷含量：GB/T 9695.4—2009；总钙含量：GB/T 9695.13—2009；氨基酸：氨基酸分析仪。

1.3.2 不同粒径兔骨的制备

1.3.2.1 不同目筛兔骨制备

将上述烘干好的兔骨用绞肉机打碎，过不同的筛子筛选得到不同粒径的兔骨颗粒(用于与1.3.2.2的超细微兔骨对比，将100～140目的兔骨颗粒用a表示，200～300目的兔骨用b表示，400～500目的兔骨用c表示)。

1.3.2.2 超细微兔骨的制备

将1.3.2.1烘干备用的兔骨用中药粉碎机粉碎1 min,再用行星球磨机球磨(超细微兔骨用d表示)。兔骨粉的粒度采用激光粒度分布仪测定，结果采用Mastersizer 2000软件分析,兔骨粉的平均粒径采用粒度分度达到50%时对应的粒径(D50)表示。

1.3.3 不同粒径兔骨的理化性质

1.3.3.1 游离氨基酸的测定

准确称取a、b、c、d兔骨粉各0.6 g于离心管中，加入6%的磺基水杨酸2 mL,振荡摇匀，超声30 min以排除气泡及混合均匀。然后放入4 ℃的冰箱中静置12 h,再超声30 min,用9 000 r/min离心10 min，再过滤，上机分析[9]。

1.3.3.2 表面结构

扫描电镜在加速电压为 20 kV的条件下观察。观察前，分别将a、b、c、d兔骨粉均匀地铺撒到固定在铝制样品台的绝缘胶上，在真空状态下用离子溅射仪喷金，使其表面带电。

1.3.3.3 化学结构

分别将a、b、c、d兔骨粉与KBr[m(骨粉)∶m(KBr)]=1∶100在玛瑙研钵中研磨混匀，并压成半透明薄片，用KBr为背景，用FT-IR红外光谱分析仪分析，波数扫描范围为400～4 000 cm-1.测样前样品将置于55 ℃的烘箱中干燥18 h[10]。

1.3.3.4 体积密度

准确称取5 mL容量瓶的质量m1,分别在容量瓶中装入a、b、c、d兔骨粉，再次称重为m2。体积密度(ρ，g/mL)按公式(1)计算[11]：

(1)

1.4 数据分析

使用Excel 2010和SPSS 19.0软件进行统计分析，采用和Origin 8.0软件作图，本实验除氨基酸外均重复3次求取平均值。

2 结果与分析

2.1 兔骨的基本营养物质

2.1.1 兔骨的一般营养成分

由表1可知，兔骨中含有丰富的营养物质和矿质元素，蛋白质和Ca、P的含量都十分丰富，蛋白质含量21.2%左右，与陈丽清[12]报道的兔肉中的蛋白质含量21%相近，甚至高于猪、牛、羊等的蛋白质含量。兔骨中Ca含量在4%左右，与其他禽骨的含量相近，但是远比肉质品中的含量高。兔骨的P含量也较多，占2%左右，Ca/P为1.78与人体Ca/P为2相近，更易于被人体消化吸收，提供丰富的钙源。除了蛋白质和Ca、P之外，兔骨中还含有少量的微量元素如Fe、Cu、Mn、Zn等。

表1 兔骨的营养成分及矿质元素含量

表2为兔骨氨基酸的含量和组成表，由表2可以看出，兔骨的氨基酸总含量为18.87%，非必需氨基酸的含量为13.74%，必需氨基酸的含量为5.13%。Gly(3.196%)含量最高占总氨基酸的16.94%，占非必需氨基酸的23.24%，其次是Glu (2.276%)，分别占12.07%和16.57%。必需氨基酸中Leu(1.161%)含量最高，占总氨基酸含量的6.15%，占必需氨基酸含量的22.65%，其次是Lys。这与 MORIMURA等[13]报道的废弃鱼骨中氨基酸的含量相近。非必需氨基酸中含量最低的是Cys仅为0.225%，必需氨基酸中含量最低的是Met仅为0.226%，这与任小青[14]研究鲶鱼鱼骨中氨基酸的含量结果相近。除此以外氨基酸还有较高的呈味特性，呈鲜味氨基酸有Glu (2.276%)和Asp(1.443%),占总氨基酸含量的19.71%，Glu也是味精中的主要成分。还有呈甜味的Gly和Ala占总氨基酸的25.32%。

表2 兔骨中氨基酸的含量和组成

由表1、表2分析得到兔骨中含有大量对人体有益的矿质元素和蛋白质，可以为人体的生命活动提供必需营养物质，如必需氨基酸和矿质元素，尤其是钙含量丰富，可以作为生物钙源，为人体提供生长发育所需的钙元素。

2.2 超细微兔骨的制备工艺

2.2.1 球磨转速对粒径及其分布的影响

图1是不同球磨条件下对兔骨颗粒粒径的影响。在装料量10 g,球磨时间3 h的条件下，研究球磨转速对兔骨粉平均粒径(d0.5)和粒径分布的影响。由图1-a可知，随着转速的增大，粒径减小，且差异显著(P<0.05)。400 r/min之后粒径减少的速度变得平缓。由粒径分布图1-b可以看到，转速越大，兔骨粒径分布范围更小，600 r/min和500 r/min比400 r/min和300 r/min的粒径分布更窄，颗粒集中性更好。但是转速越大，对球磨机的损害越大，所以这里选择500 r/min为合理的转速。

图1 球磨转速对平均粒径及粒径分布的影响Fig.1 Rotation speed effects on average particle size and distribution注：相同字母表示差异不显著，不同字母表示差异显著(P<0.05)。图2、图3同。

2.2.2 球磨时间对粒径及其分布的影响

在装料量10 g,球磨转速500 r/min的条件下，研究球磨时间对兔骨粉平均粒径(d0.5)和粒径分布的影响。由图2-a可知，兔骨粉粒径随着球磨时间的增加，先减小后增加,且差异显著(P<0.05)。球磨时间为4 h时粒径(10.203 μm)减小速度变缓，球磨时间5 h时粒径最小(9.785 μm)，球磨时间为7 h时粒径反而增加(11.241 μm)。这可能是球磨过程中粒径越小比表面积越大，兔骨颗粒表面张力变大，形成了二次粒径。由粒径分布图2-b可观察到，绝大多数粒径分布在40 μm以下，球磨4 h比球磨5 h的粒径分布范围更小，兔骨颗粒粒径集中性更好。所以，选择球磨4 h为合理的球磨时间。

图2 打磨时间对平均粒径及粒径分布的影响Fig.2 Milling time effects on average particle size and distribution

2.2.3 装料量对粒径及其分布的影响

在球磨时间4 h,转速500 r/min的条件下，研究装料量对兔骨粉平均粒径(d0.5)和粒径分布的影响。由图3-a可知，随着装料量的增加粒径先稍微的减小再增加，在装料量大于15 g时粒径增大速度明显变大(P<0.05)。由粒径分布图3-b可知，装料量在10 g时的粒径分布范围更小，颗粒均匀性更好。所以选择装料量为10 g为合理的装料量。

综合考虑，超细微兔骨的球磨工艺选择球磨转速500 r/min、装料量10 g、球磨时间4 h为最适合工艺，在这个条件下的粒径为10.203 μm，粒径分布见图4。

图3 不同装料量对平均粒径及粒径分布的影响Fig.3 Charge for the influence of the average particle size and distribution

图4 最佳球磨条件下的粒径分布图Fig.4 Distribution of particle size under the best milling conditions

2.3 不同粒径兔骨的理化性质

2.3.1 不同粒径兔骨的游离氨基酸

游离氨基酸能直接被人体消化吸收，为人体提供必须的营养物质。

表3 兔骨游离氨基酸的组成及含量 单位：μg/g

由表3分析得到，由a组和b组可知，随着粒径的减小，游离氨基酸的含量会增大，可能是由于粒径的减小更有利于游离氨基酸的溶出。c组的粒径小于a、b 2组,但是游离氨基酸的含量比a和b少，这有可能是在筛选粒径的过程中c组在绞肉机里的绞动时间更长，受到的机械作用力更多，使部分氨基酸变性。d组是由于球与球之间的碰撞和摩擦减小兔骨颗粒的粒径，在超细微兔骨粉末的制备过程中兔骨会受到机械作用和热作用，使兔骨中更多的氨基酸变性，d组中部分氨基酸已经变为0，如亮氨酸和苯丙氨酸。

2.3.2 不同粒径兔骨的表面结构

图5表示不同粒径兔骨在电镜条件下的表面结构图。图5-a、图5-b、图5-c、图5-d是同时放大100倍下观察的兔骨颗粒，过筛目数越大粒径越小，粒径分布越均匀，超细微兔骨(图5-d)粒径分布最小，均匀性最好。未经行星球磨机打磨的兔骨粉表面形状各异，可以明显看出都是带有尖锐棱角的不规则多边形，大小也不均匀，有的颗粒很大，有的颗粒很小。行星球磨机打磨过的兔骨粉在同一放大倍数下明显看到粒径较小，兔骨表面的形状更加规则，大多呈现出球形或椭圆形，大小也较为均匀，没有明显较大的颗粒。图5-e是放大2 000倍之后看到的超细微兔骨颗粒，可以明显看出打磨之后的兔骨粉大多呈椭圆形或球型，形状较为规则，没有看见明显的棱角。

图5 不同粒径兔骨的电镜图Fig.5 Electron microscopy of different particle size of rabbit bone

2.3.3 不同粒径兔骨的化学结构

过不同筛子的不同粒径的伊拉兔兔骨颗粒的FT-IR谱图，如图6所示。

a-100～140目筛；b-200～300目筛；c-400～500目筛；d-超细微图6 不同粒径兔骨的FT-IR光谱图Fig.6 FT-IR spectra of rabbit bone powder with different particle size

2.3.4 不同粒径兔骨的体积密度

图7表示不同粒径兔骨的体积密度。由图7可知，随着粒径的减少体积密度增大，超细微的兔骨比过不同筛子选出的兔骨粒径更小，所以增加的幅度更大。

a-100～140目筛；b-200～300目筛；c-400～500目筛；d-超细微图7 不同粒径兔骨的体积密度Fig.7 The volume of different particle sizes of rabbit bone density

3 结论

本实验对兔骨的基本营养物质和矿质元素以及超细微兔骨的理化性质进行了初步的探索研究，实验结论如下：

(1)兔骨中含有丰富的蛋白质(21%)与兔肉中蛋白质含量相近，还含有人体所必须的Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素。除此，还含有生命活动必须的矿质元素Ca和P,分别占总量的4%和2%左右，Ca、P比接近人体的比例2，更易于被人体消化吸收，是一种良好的天然的生物钙源。

(2)兔骨中含有较多的人体所需的氨基酸，必需氨基酸的含量占到5%左右，非必需氨基酸的含量也占到13%左右。

(3)超细微兔骨的最佳球磨工艺为4 h、500 r/min、10 g装料量，粒径可达到10.203 μm。

(4)不同粒径的兔骨颗粒游离氨基酸的含量会随着粒径的减小而增多，但是球磨过的超细微兔骨粉的游离氨基酸含量比未经球磨工艺的少，球磨工艺中机械作用和发热作用可能使部分氨基酸变性失活，所以超细微兔骨粉游离氨基酸的溶出反而减少。

(5)超细微兔骨颗粒表面结构更加均匀，形状更加规则，没有可见的棱角，大多呈椭圆形和球形。

(6)由FT-IR图谱可得，超细微兔骨与其余目筛兔骨颗粒的化学结构相似，都是以磷酸盐和碳酸盐为主，含有少量的有机物。

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The physical and chemical properties of ultra-fine rabbit bone

REN Can1, HE Zhi-fei2, LI Yang-mei3, LI Shao-bo3,ZHAI Xiao-bo3, LI Hong-jun1*

1(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)2 (Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center,Chongqing 400715,China)3 (College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

The general nutrients, mineral elements and amino acid content and composition of rabbit bone, ball mill process, surface structure, chemical structure and the composition and content of free amino acid of rabbit bone were studied. Rabbit bone contains rich protein, calcium and phosphorus. Calcium and phosphorus ratio is close to the proportion of the human body. Therefore, it is easy to digest and absorb. Rabbit bone contains 5% of essential amino and 13% non-essential amino acid. The suitable milling conditions were determined as the followings: rotation speed at 500 r/min, 10 g of loading and 4 h milling time. The average particle size was 10.203 μm. The mechanical and heating effect during ultra-fine process caused the more loss of free amino acid than other sized rabbit bone. Electron microscope scanning results showed that the super rabbit bone had polyhedron structure. Ball mill did not change the chemical structure of rabbit bone.

super fine; rabbit bone; size; amino acid

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702039

硕士研究生(李洪军教授为通讯作者，E-mail：983362225@qq.com)。

国家兔产业技术体系肉加工与综合利用(CARS-44-D-1)；农业部公益性行业(农业)科研专项“南方地区肉兔育肥与高品质肉生产技术研究”(201303144)

2016-05-04，改回日期：2016-05-17