牦牛骨营养价值组分的研究及与西门塔尔牛骨营养差异分析

李享，其美次仁，王守伟*，张顺亮，成晓瑜，王乐

（1.北京食品科学研究院中国肉类食品综合研究中心，肉类加工技术北京市重点实验室，北京 100068；2.当雄县人民政府，西藏 拉萨 851500）

我国是畜禽养殖和肉制品消费大国，由此我国每年将产生近1 200万吨畜禽骨[1]。骨是天然药食兼用原料[2-3]，骨富含优质蛋白质、脂肪、氨基酸、胶原蛋白及微量元素[4-7]，含有较多的矿物质[8-9]，骨蛋白生物学效价也处于较高的水平[10]，且骨蛋白质以胶原蛋白为主[11-13]，对骨资源的开发具有重要的经济和社会效益。

牦牛是我国重要的动物资源，牦牛群体数量占到世界总量的90%以上[14]。鉴于牦牛的生长特点，以及近年来针对牦牛肉开展的大量科研工作，牦牛肉高蛋白、微量元素和低脂肪的营养价值逐渐被大家所接受[15-16]，且由于极端环境条件和半野生放牧，牦牛自由采食具有较高的不确定性[15，17]，使得牦牛肉营养价值被大家广泛赞誉[18]。此外，牦牛肉制品加工产业的发展，同时产生大量牦牛骨[16-20]，针对牦牛骨的开发具有较高的生态价值和经济价值，开发潜力巨大。

为充分挖掘牦牛骨营养价值，服务于牦牛肉制品加工产业的发展，本研究对采集自西藏当雄牦牛、四川红原牦牛和青海久治牦牛骨的营养价值进行了分析，并与西门塔尔牛骨蛋白质、脂肪、水分、氨基酸、胶原蛋白、矿物质含量、氨基酸评分、化学评分和脂肪酸组成等进行了比较，为牦牛骨的加工和营养价值量化提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

西藏当雄牦牛骨：当雄县净土牦牛产业开发有限责任公司；四川红原牦牛骨：红原宏牦牛肉食品有限责任公司；青海久治牦牛骨：青海五三六九生态牧业科技有限公司；西门塔尔牛骨：河北福成五丰食品股份有限公司。以上均选择成年牛后腿棒骨。

浓硫酸、氢氧化钠、无水乙醚、溴甲酚绿、盐酸、柠檬酸钠、无水乙醇、硝酸、30%双氧水、氯化钠：国药集团化学试剂有限公司；甲基红：天津市光夏精细化工研究所；硼酸：北京化工厂；高效凯式定氮催化剂片：北京金元兴科科技有限公司；盐酸溶液（标准物质）：北京北方伟业计量技术研究院（以上试剂均为分析纯）；茚三酮、pH值缓冲溶液（均为优级纯）：上海西宝公司；高纯氮气、高纯氩气、高纯氦气：北京如源如泉科技有限公司；磺基水杨酸（分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

UDK-159凯式定氮仪、SER158型脂肪提取仪：意大利VELP公司；FC-42电热烘干箱：日本TOYO公司；L-8900型自动氨基酸分析仪：日本日立公司；PEN3便携式电子鼻：德国AIRSENSE公司；SA402B味觉分析系统：日本INSENT公司；TSQ8000-TRACE1310气相色谱-质谱联用仪：美国THERMO公司；7890B火焰离子化检测仪：美国Agilent Technologies公司；Sorvall LYNX-4000型离心机、iCAP RQ电感耦合等离子体质谱仪：美国赛默飞世尔科技公司；SG-250强力破骨机：廊坊市惠友机械有限公司；BT25S精密天平：德国SARTORIUS公司。

1.3 方法

1.3.1 原料的处理

选取规格相同腿骨，用锯骨机进行切段，段长为5 cm，然后用碎骨机进行粉碎，碎骨平面尺寸为0.5 cm2左右。

1.3.2 基本营养成分含量测定

参考国标GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》第一法凯氏定氮法[21]，进行蛋白质含量测定；参考国标GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》第一法索氏抽提法[22]，进行脂肪含量测定；参考国标GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》第一法直接干燥法[23]，进行水分含量测定。

1.3.3 氨基酸种类及含量测定

称取1.000 0 g（精确至0.1 mg）骨渣样品于水解管中，加入15 mL 6 mol/L盐酸溶液，冷冻20 min，充氮气30 s，封闭水解管并置于110℃干燥箱中，水解22 h，50 mL定容，取1mL样液50℃减压蒸馏至无液体，加入1 mL超纯水后减压蒸馏至无液体，用1 mL 0.02 mol/L柠檬酸钠溶液（pH2.2）溶解，过0.22 μm滤膜过滤，滤液上机测定。

进样条件参考国标GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》[24]。

1.3.4 氨基酸评分和化学评分

氨基酸评分和化学评分，是这一种广为应用的食物蛋白质营养价值评价方法[15，17，25-26]。为了更准确评价氨基酸质量，根据联合国粮食组织/世界卫生组织模式和全鸡蛋模式规定的人体必需氨基酸均衡模式进行氨基酸评分和化学评分。

参照文献方法[27-28]，氨基酸评分计算公式如下。

式中：Ax为样品中蛋白质氨基酸含量，mg/g；As为FAO/WHO标准模式中同种氨基酸含量，mg/g。

参照文献方法[27-28]，化学评分计算公式如下。

式中：Ax为样品中蛋白质氨基酸含量，mg/g；Ae为1 g鸡蛋蛋白质中相应氨基酸含量，mg/g。

比值最低的氨基酸为限制氨基酸，限制氨基酸是指蛋白质中缺少或不足一种或两种必需氨基酸，导致食物蛋白质合成为机体蛋白质受限，从而限制此种蛋白质的营养价值。按照缺少数量多少的顺序排列，称为第一限制氨基酸、第二限制氨基酸[28]。

1.3.5 胶原蛋白含量测定

参照文献方法[29]，将破碎后的骨4℃下浸泡在10%的氢氧化钠溶液里1 d以除脂肪，并4 h换一次氢氧化钠溶液，除脂后过滤的骨渣用蒸馏水反复清洗后沥干，再用0.5 mol/L的氯化钠溶液4℃浸泡2 d并半天换一次溶液以脱钙，脱脂脱钙后的骨渣用高压锅提取1.5 h后得骨胶原蛋白原液。取2 g左右原液，用3 mol/L硫酸与105℃烘箱里水解16 h，定容100 mL后取3 mL液体，通过全自动氨基酸分析仪测定出羟脯氨酸含量，再乘6.77转换系数得出。1.3.6 矿物质含量测定

参考国家标准GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》第二法电感耦合等离子体发射光谱法[30]，进行矿物质含量测定。

1.3.7 脂肪酸组分测定

参考国家标准GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》第一法内标法[31]，进行脂肪酸组分测定。

1.4 数据处理

每个试验均进行3个平行，采用Excel软件进行数据平均值和标准差计算，采用SPSS 22.0软件对数据进行差异显著性分析，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 骨基本营养成分含量

4种骨中基本营养成分见表1。

表1 骨基本营养成分含量Table 1 Bone nutrients content

3种牦牛骨蛋白质含量无显著差异（P>0.05），含量在（19.88±1.41）%～（20.37±1.94）%之间，均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05）。3种牦牛骨脂肪含量为（15.55±0.89）%～（22.46±1.06）%，青海久治牦牛骨脂肪含量最低，含量为（15.55±0.89）%，西门塔尔牛骨脂肪含量最高，含量为（29.00±0.94）%。牦牛骨水分含量均比西门塔尔牛骨含量高（P<0.05），西藏当雄牦牛骨水分含量较高，但与青海久治牦牛骨水分含量差异不显著（P>0.05）。

骨髓中脂肪细胞对造血微环境具有负调节作用，能抑制骨髓造血，而生长在高原地区牦牛血液中的高浓度血红蛋白用来运输氧气，需要更加强大的造血功能，这可能是牦牛骨脂肪含量低、蛋白质含量高的原因之一[32-34]。

2.2 骨氨基酸含量分析

骨氨基酸含量见表2。

表2 骨氨基酸含量Table 2 Bone amino acids content

由表2可知，牦牛骨氨基酸总量、必需氨基酸总量和呈味氨基酸总量均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05）。四川红原牦牛骨含有较高的必需氨基酸含量，尤其是苏氨酸、赖氨酸含量最高（P<0.05），这类氨基酸具有一定的缓解疲劳、增强机体免疫力和控制血糖等功能[35]。在呈味氨基酸含量方面，牦牛骨呈鲜味氨基酸和甜味氨基酸含量均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05），其中四川红原牦牛骨鲜味氨基酸含量最高（P<0.05），即牦牛骨具有更好滋味的潜力。

2.3 氨基酸评分和化学评分

骨氨基酸评分见表3。

表3 骨氨基酸评分Table 3 Bone amino acid scores

由表3可知，4种骨氨基酸评分中赖氨酸评分均较高[（0.47±0.07）～（0.78±0.02）]，其中四川红原牦牛骨赖氨酸值最高（P<0.05），即更接近FAO/WHO氨基酸模式，说明赖氨酸含量优势显著[34-37]。四川红原牦牛骨缬氨酸和亮氨酸也有较好的评分，评分分别为0.64±0.06和0.63±0.05。甲硫氨酸和半胱氨酸评分均较低[（0.04±0.00）～（0.11±0.01）]，为第一限制氨基酸，与帕尔哈提·柔孜等[3]研究得到的畜骨含硫氨酸+半胱氨酸为限制氨基酸结果一致。除甲硫氨酸和半胱氨酸外，西门塔尔牛骨氨基酸评分在4种骨的氨基酸评分中均最低，即牦牛骨具有优于肉牛骨的蛋白质质量。骨化学评分见表4。

表4 骨化学评分Table 4 Bone chemical scores

由表4可知，缬氨酸评分在4种骨氨基酸化学评分中均处于较高的水平[（0.35±0.09）～（0.56±0.03）]，说明牦牛骨和牛骨具有缬氨酸优势，其中四川红原牦牛骨赖氨酸评分为0.56，更接近全鸡蛋模式，说明赖氨酸含量高且提供的营养价值高[38-44]。亮氨酸和赖氨酸也有相对较高的评分，四川红原牦牛骨亮氨酸和赖氨酸评分最高。甲硫氨酸和半胱氨酸的评分在4种牛骨中化学评分均处于较低的水平，为第一限制氨基酸，说明甲硫氨酸+半胱氨酸提供的营养价值较低，化学评分与氨基酸评分结果一致。所有的化学评分中，牦牛骨氨基酸评分均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05），与蛋白质含量、氨基酸组分和氨基酸评分结果一致。

2.4 胶原蛋白含量

骨胶原蛋白含量见图1。

图1 骨胶原蛋白含量Fig.1 Bone collagen content

由如图1所示，样品胶原蛋白含量从高到低依次为西藏当雄牦牛骨>四川红原牦牛骨>青海久治牦牛骨>西门塔尔牛骨，西藏当雄牦牛骨胶原蛋白含量为46.38mg/g，显著高于西门塔尔牛骨和其它牦牛骨（P<0.05）。

牦牛骨，尤其是西藏当雄牦牛骨中具有较高的胶原蛋白含量，可能是在海拔高地区，牦牛运动量大，而运动可显著激活或上调相关信号途径或关键因子表达，进而影响骨中Ⅰ型胶原蛋白的表达和合成[45-46]。

2.5 脂肪酸组成分析

骨脂肪酸组成见表5。

表5 骨脂肪酸组成Table 5 Bone fatty acid components

由表5可知，4种骨脂肪酸总量存在差异，含量依次为西藏当雄牦牛骨＞青海久治牦牛骨＞四川红原牦牛骨＞西门塔尔牛骨。西藏当雄牦牛骨肉豆蔻酸（C14∶0）、棕榈酸（C16∶0）均最高（P<0.05），西藏当雄牦牛骨油酸（C18∶1n9c）含量高于西门塔尔牛骨。

饱和脂肪酸含量依次为西藏当雄牦牛骨＞青海久治牦牛骨＞四川红原牦牛骨＞市售普通牛骨，其中西藏当雄牦牛骨与青海久治牦牛骨之间无显著性差异。

不饱和脂肪酸中亚油酸、α-亚麻酸等必需脂肪酸，必须从食物摄取[47-50]。多不饱和脂肪酸在降低血清中胆固醇含量上具有积极作用[51]，不饱和脂肪酸含量排序与饱和脂肪酸含量排序相同，4种骨之间均有显著性差异（P<0.05），西门塔尔牛骨多不饱和脂肪酸含量最低（P<0.05）。

2.6 矿物质含量分析

4种骨矿物质含量见表6。

表6 骨矿物质含量Table 6 Bone mineral content

如表6所示，西藏当雄牦牛骨钙含量在3种牦牛骨中含量较高，且与四川红原牦牛骨钙含量有显著性差异（P<0.05）；西藏当雄牦牛骨锌含量最高（P<0.05）；3种牦牛骨产品，西藏当雄牦牛骨镁元素含量显著高于其余2种牦牛骨（P>0.05）；西藏当雄牦牛骨磷元素含量最高（P<0.05）；四川红原牦牛骨和青海久治牦牛骨硒元素含量均低于检出限（0.03 mg/kg），西藏当雄牦牛骨硒元素含量为（0.04±0.01）mg/kg。

3 结论

本文对西藏当雄牦牛骨、四川红原牦牛骨和青海久治牦牛骨蛋白质、脂肪、水分、氨基酸、胶原蛋白、矿物质含量、氨基酸评分、氨基酸化学评分和脂肪酸组成等营养品质进行了分析，并与西门塔尔牛骨进行了对比分析。牦牛骨蛋白质含量、水分含量和胶原蛋白含量均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05），但西门塔尔牛骨脂肪含量显著高于牦牛骨（P<0.05）。

牦牛骨氨基酸总量、必需氨基酸总量、呈味氨基酸总量均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05），四川红原牦牛骨必需氨基酸总量较高，四川红原牦牛骨的鲜味氨基酸含量较高。骨产品种限制性氨基酸为甲硫氨酸+半胱氨酸，牦牛骨具有较高的氨基酸评分和氨基酸化学评分。牦牛骨脂肪酸总量、饱和脂肪酸含量、不饱和脂肪酸含量和多不饱和脂肪酸含量均显著高于西门塔尔牛骨（P<0.05）。西藏当雄牦牛骨钙含量、锌含量、镁含量和硒含量最高。

西门塔尔牛是目前养殖规模最大的肉牛品种，西门塔尔牛骨也是市场上最为常见的牛骨产品。本文研究结果显示，与西门塔尔牛骨相比，牦牛骨营养品质优于西门塔尔牛骨，研究结果为牦牛骨的加工利用提供了依据。