CN103039989A - 一种富活性钙马骨蛋白粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富活性钙马骨蛋白粉及其制备方法，生马骨破碎，烘干；正己烷为脱脂试剂，料液比1∶3g/mL-1∶5g/mL，脱脂40℃-45℃，8-10h，经粉碎过筛；选择碱性蛋白酶，酶解45℃-55℃，骨粉浓度8％-10％，pH9，加酶量5000U/g-6000U/g，3h-5h，90℃，10min灭酶冷却，4000r/min-6000r/min离心，过滤；沉淀骨渣，50℃干燥，850℃-900℃煅烧2h-3h，乙醇活化110℃-120℃，按1∶4g/mL-1∶6g/mL；将马骨酶解上清液与活化的钙混合、均质、干燥制富活性钙马骨蛋白粉。制备的活性钙马骨蛋白粉具有广泛的应用价值。

Description

一种富活性钙马骨蛋白粉及其制备方法

发明领域

本发明涉及马骨加工领域，具体的说，本发明涉及一种具有高活性钙的马骨蛋白骨粉的制备工艺。

背景技术

国外对畜禽骨下脚料加工利用已有70年历史，发达国家特别是瑞典、丹麦、日本、美国等国对骨的开发利用一直比较活跃(Bhaskar et al.，2007)。叶明泉等(1999)报道，早在20世纪70年代，瑞典、丹麦等国就已开发出骨骼加工设备进行骨糊等产品的生产；80年代时，美国将骨开发成可溶性蛋白进行研究利用(赵霞和马丽珍，2003)；进入90年代，日本将骨开发成骨松、骨味汁、骨味素等系列产品，并将其加入汤类、调味品食品中进行使用(李志成等，1996)；Opiacha et al.(1991)和Surowka and Fik(1992，1994)对猪骨残留物进行了研究，Pedersen et al.(1994)对肉骨进行了研究，这些研究中均提出畜禽副产物可作为很好的蛋白质来源。另外，国外以畜禽骨胳为原料的酶解研究也有报道，许多国外学者如Linder(1995，1997)，Bhaskar et al.(2007)，Liaset andEspe(2008)，Jamdarand Harikumar(2008)等提出酶解利用蛋白的效益较高，并能进一步提高蛋白质的功能和营养特性。Beak(1995)对小龙虾副产物的酶法水解进行了研究。Benjakkul(1997年)研究了牙鳕鱼废弃物的酶解利用，将其废弃物(包括鱼头、皮、骨、内脏和肌肉组织)绞碎，分别用中性和碱性蛋白酶水解，选择了最优酶和最佳水解条件，所得产物蛋白质含量高(79.97％)，氨基酸组成与鱼肌肉十分相近。Gi lbderg etal.(2002)用酶水解鳕鱼骨蛋白以提高蛋白的乳化性。Morimura et al.(2002)通过酶水解家畜以及鱼骨，对其中的胶原质进行了有效利用。Slizyte et al.(2005)对黑线鳕的副产物进行了酶解研究，优化了酶解产物的产量并对酶解产物中脂质和蛋白质片段的性质做出了研究。KIDA et al.(1995)对牛蹄和牛角进行了酶法水解的研究，以水解度为指标，得出了最佳酶解条件。Linder(1995，1997)还研究出了牛骨蛋白酶解物中含有大量的甘氨酸，脯氨酸及羟脯氨酸，蛋白经酶解后比酸碱水解的营养价值更高。

我国是畜禽生产大国，每年可产出近两干万吨骨头(夏秀芳，2007)，但有近干万吨的畜禽骨头却没有得到合理开发利用，导致了庞大的资源浪费和环境污染(赵霞和马丽珍，2003)。国内对骨的研究和生产加工起步较晚，二十世纪八十年代才开始引进日本、丹麦等发达国家的肉制品生产先进技术，早期国内对骨的利用可分为全骨和骨骼提取利用。全骨利用就是对整骨进行加工利用，能最大化的利用骨蛋白及其他骨中的营养素。全骨加工的产品有骨泥、骨粉，可进一步加工成骨泥肉饼干、面条等。骨骼提取利用是指对骨中的营养素分别进行提取加工。骨骼提取加工的产品有骨油、明胶、动物水解蛋白及钙磷制剂等(曹雁平，2001)。80年代末，甘肃天水解放军572232厂成功研制出骨泥和骨粉加工设备(杨迎伍等，2002)。90年代，我国开始生产骨精、骨髓粉及骨明胶产品，用于食品添加剂、调味剂及强化剂领域。毛晓飞(2006)确定了利用畜禽鲜骨生产骨类天然调味品的新工艺及设备，并设计制作了用于畜禽鲜骨加工的大中型成套设备生产线。李琼(2005)研究畜禽骨骼资源利用，将鲜骨开发成骨素，再以骨素为原料，通过一系列的生物化学合成制备肉味香料。近年来，许多学者开始致力于酶法水解骨蛋白的研究，进一步将畜禽骨骼食品的开发推入了一个崭新的领域(赵霞和马丽珍，2003)。赵利齐(2003)将价格低廉的鸡骨架作为主要原料，研究了鸡骨架经复合酶酶解后加工成功能性天然复合调味品-高钙鸡精的工艺路线。丁小燕(2006)以鸡骨泥为原料，研制了双酶水解制各动物水解蛋白并通过美拉德反应制备鸡肉香精的生产工艺。何建君(1997)以小杂鱼及鲢鱼下脚料为原料，加酶分解蛋白质，并进行恒温发酵，研制了淡水鱼露。熊光权等人(1992)对鲢鱼进行水解，他们用胰蛋白酶、胃蛋白酶和木瓜蛋白酶比较了对鲢鱼的水解效果，证明胰蛋白酶水解效果好。赵玉红等人(2001)用碱性蛋白酶对链鱼下脚料进行了水解，探讨了水解度对蛋白水解物的影响。余杰和陈美珍(2001年)运用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶，对酶解鳗鱼头的最适工艺条件进行了详细研究，采用粉状活性炭进行脱苦、脱色，并研制出一种味道鲜美的高级海鲜风味料。王朝旭等人(2001)进行了酶法水解骨蛋白最佳条件的研究。赵霞(2004)通过羊骨的酶解来开发多肽饮料。韩晓强等(2006)利用碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、动物蛋白酶、酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶分别在各自最适条件下对羊骨进行酶解，以抑菌性为指标，对7种酶作用下所得酶解产物的抑菌性进行评定，以选出水解最佳用酶。杨铭铎等(2007)对猪骨酶解前的热处理和超声波预处理等前处理方法及木瓜蛋白酶和胰蛋白酶双酶水解猪骨工艺进行了研究。酶水解法降解动物蛋白，反应温和，能较好的保持原料的鲜味，且产生了大量呈味氨基酸和肽类，可与其他还原糖、含硫化合物等通过热反应产生浓郁的肉香味，可进一步加工成肉味香料(陈能飞等，2007)。

新疆是位于我国的最西部，是羊、马为主畜禽养殖、消费大区。伊犁又是天马的故乡，有着悠久的养马历史和得天独厚的适宜发展马产业的自然生态条件。目前，现有实际只集中于马肉、马尿类的消费、生产，大量的马骨骼废弃得不到充分利用，既浪费了这种营养成分丰富且比例合理的资源，又在骨处理的问题上污染了环境，带来一定的环境压力；同时，部分人长期严重缺钙，却一直找不到经济有效的钙源补充。因此，大力开发具有不同功能特点的高端保健类食品，提高各民族身体素质是至关重要，并且具有广阔的发展前景。实现充分利用马骨资源，提升马骨利用价值，开发利用马骨蛋白资源具有现实的意义和价值。

发明内容

目前针对现有技术中未见关于马骨蛋白提取和马骨加工利用的技术现状。本发明旨在提供一种富活性钙马骨蛋白粉及其制备方法，利用酶解及活化处理生产富含高活性钙的蛋白粉，制备的骨粉具有良好的加工特性、营养功能和生理活性，符合当前″天然、营养、安全、健康″的消费趋势。

本发明通过以下技术方案实现的：

通过将生马骨粉经过预处理，得到脱脂马骨粉，通过酶解技术获得酶解蛋白上清液，同时将获得的骨渣进行煅烧，活化，得到活性钙，最后将水解后的蛋白水解液和活性钙均质，冷冻干燥，制备富活性钙的马骨蛋白粉。

本发明具体提供一种富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，制备方法如下：

(1)制备脱脂马骨粉，完成生马骨前处理；

(2)采用碱性蛋白酶酶解马骨粉，获得水解液，备用；

(3)骨渣通过高温煅烧，乙醇活化，制得活性钙；

(4)将水解蛋白液与活性钙混合后均质，冷冻干燥获得活性钙马骨蛋白粉。

进一步，本发明详细提供了富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，具体制备方法步骤如下：

(1)经去肉的生马骨，破碎至10cm，浸泡去血，50℃烘干，获得块状马骨；

(2)制备脱脂马骨：以正己烷为脱脂试剂，总蛋白质含量为指标，选择块状马骨与正己烷的料液比1∶3g/m L至1∶5g/m L，脱脂温度40℃-45℃，脱脂时间8-10h，获得脱脂马骨；

(3)马骨粉水解液的制备：将上述步骤(2)制备的脱脂马骨经过粉碎，120目过筛获得骨粉；选择碱性蛋白酶，酶解温度45℃-55℃，骨粉水溶液的浓度按m/m计为8％-10％，酶解pH值为9，加酶量5000U/g-6000U/g，酶解时间3h-5h，酶解后90℃，10min灭酶，冷却，4000r/min-6000r/min离心，过滤，上清液即为可溶性马骨粉酶解液；

(4)富钙蛋白粉的制备：将上述步骤(3)制备的马骨粉酶解液经过滤得骨渣，50℃干燥，850℃-900℃煅烧2h-3h，乙醇活化温度为110℃-120℃，活化时间1h-2h，骨粉与酒精比例为1∶4g/mL至1∶6g/mL；制备获得活性钙；将活性钙与可溶性马骨粉酶解液混合，均质，冷阱温度控制在-40℃，真空度≤20Pa进行冷冻干燥；包装，制得富活性钙马骨蛋白粉。

同时，本发明提供经过上述制备方法制备获得的富活性钙马骨蛋白粉。

本发明马骨选用马骨不同部位骨骼的组合；选择的碱性蛋白酶凡是正规厂家购买的都可以实现本发明。

通过实施本发明具体的发明内容，可以达到以下效果：

(1)使用本发明方法从生马骨中制备的蛋白具有分子量小，水溶性高的特点，并且将马骨中不易溶解的钙转化为溶解度高的活性钙，促进人体吸收。

(2)本发明通过富钙马骨蛋白粉制备工艺，利用可控酶解技术水解骨蛋白，同时通过活化试剂制备具有活性钙产品，马骨粉总蛋白含量≥30％；钙含量≥26％；整体外观为乳白色粉末，具有良好的加工特性、营养功能和生理活性，符合当前″天然、营养、安全、健康″的消费趋势。

附图说明：

图1显示为料液比对总蛋白质含量影响图。

图2显示为脱脂温度对总蛋白质含量的影响图。

图3显示为脱脂时间对总蛋白质含量的影响图。

具体实施方式

下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。另外，在下述的说明中，如无特别说明，％皆指质量百分比，即按m/m计。

仪器设备：马弗炉、均质机和冷冻干燥机等。

试剂采用：生马骨、碱性蛋白酶、正己烷、乙醇等。

本发明中选用的所有试剂、仪器、原辅材料都为本领域熟知选用的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。

实施例一：富活性钙马骨蛋白粉的制备

富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，具体制备方法步骤如下：

(1)经去肉的生马骨，破碎至10cm，浸泡去血，50℃烘干，获得块状马骨；

(2)制备脱脂马骨：以正己烷为脱脂试剂，总蛋白质含量为指标，选择块状马骨与正己烷的料液比1∶5g/mL，脱脂温度40℃，脱脂时间8h，获得脱脂马骨；

(3)马骨粉水解液的制备：将上述步骤(2)制备的脱脂马骨经过粉碎，120目过筛获得骨粉；选择碱性蛋白酶，酶解温度45℃，骨粉水溶液的浓度按m/m为8％，酶解pH值为9，加酶量5000U/g，酶解时间3h，酶解后90℃，10min灭酶，冷却，4000r/min离心，过滤，上清液即为可溶性马骨粉酶解液；

(4)富钙蛋白粉的制备：将上述步骤(3)制备的马骨粉酶解液经过滤得骨渣，50℃干燥，850℃煅烧2h，乙醇活化温度为110℃，活化时间1h，骨粉与酒精比例为1∶4g/mL；制备获得活性钙；将活性钙与可溶性马骨粉酶解液混合，均质，冷阱温度控制在-40℃，真空度≤20Pa进行冷冻干燥、包装，制得富活性钙马骨蛋白粉。

通过上述工艺制备的马骨粉总蛋白含量≥30％；钙含量≥26％；整体外观为乳白色粉末，具有良好的加工特性、营养功能和生理活性，符合当前″天然、营养、安全、健康″的消费趋势。

实施例二：富活性钙马骨蛋白粉的制备

富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，具体制备方法步骤如下：

(1)经去肉的生马骨，破碎至10cm，浸泡去血，55℃烘干，获得块状马骨；

(2)制备脱脂马骨：以正己烷为脱脂试剂，总蛋白质含量为指标，选择块状马骨与正己烷的料液比1∶4g/mL，脱脂温度45℃，脱脂时间10h，获得脱脂马骨；

(3)马骨粉水解液的制备：将上述步骤(2)制备的脱脂马骨经过粉碎，120目过筛获得骨粉；选择碱性蛋白酶，酶解温度55℃，骨粉水溶液的浓度按m/m为10％，酶解pH值为9，加酶量6000U/g，酶解时间5h，酶解后90℃，10min灭酶，冷却，6000r/min离心，过滤，上清液即为可溶性马骨粉酶解液；

(4)富钙蛋白粉的制备：将上述步骤(3)制备的马骨粉酶解液经过滤得骨渣，50℃干燥，900℃煅烧3h，乙醇活化温度为120℃，活化时间2h，骨粉与酒精比例为1∶6g/mL；制备获得活性钙；将活性钙与可溶性马骨粉酶解液混合，均质，冷阱温度控制在-40℃，真空度≤20Pa进行冷冻干燥；包装，制得富活性钙马骨蛋白粉，制备的马骨粉总蛋白含量≥30％；钙含量≥26％；整体外观为乳白色粉末，具有良好的加工特性、营养功能和生理活性。

实施例三：富活性钙马骨蛋白粉的制备

富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，具体制备方法步骤如下：

(1)经去肉的生马骨，破碎至10cm，浸泡去血，50℃烘干，获得块状马骨；

(2)制备脱脂马骨：以正己烷为脱脂试剂，总蛋白质含量为指标，选择块状马骨与正己烷的料液比1∶3g/mL，脱脂温度43℃，脱脂时间9h，获得脱脂马骨；

(3)马骨粉水解液的制备：将上述步骤(2)制备的脱脂马骨经过粉碎，120目过筛获得骨粉；选择碱性蛋白酶，酶解温度50℃，骨粉水溶液的浓度按m/m为9％，酶解pH值为9，加酶量5500U/g，酶解时间4h，酶解后90℃，10min灭酶，冷却，5000r/min离心，过滤，上清液即为可溶性马骨粉酶解液；

(4)富钙蛋白粉的制备：将上述步骤(3)制备的马骨粉酶解液经过滤得骨渣，50℃干燥，880℃煅烧2.5h，乙醇活化温度为115℃，活化时间1.5h，骨粉与酒精比例为1∶5g/mL；制备获得活性钙；将活性钙与可溶性马骨粉酶解液混合，均质，冷阱温度控制在-40℃，真空度≤20Pa进行冷冻干燥；包装，制得富活性钙马骨蛋白粉，制备的马骨粉总蛋白含量≥30％；钙含量≥26％；整体外观为乳白色粉末，具有良好的加工特性、营养功能和生理活性。

实施例四：富活性钙马骨蛋白粉的制备

将去肉的生马骨破碎至10cm，浸泡去血，50℃烘干，获得块状马骨；以正己烷为脱脂试剂，总蛋白质含量为指标，选择块状马骨与正己烷的料液比1∶3g/mL至1∶5g/mL，脱脂温度40℃-45℃，脱脂时间8-10h，获得脱脂马骨经过粉碎，120目过筛获得骨粉；选择碱性蛋白酶，酶解温度45℃-55℃，骨粉水溶液的浓度按m/m为8％-10％，酶解pH值为9，加酶量5000U/g-6000U/g，酶解时间3h-5h，酶解后90℃，10min灭酶，冷却，4000r/min-6000r/min离心，过滤，上清液即为可溶性马骨粉酶解液，经过滤得骨渣，50℃干燥，850℃-900℃煅烧2h-3h，乙醇活化温度为110℃-120℃，活化时间1h-2h，骨粉与酒精比例为1∶4g/mL至1∶6g/mL；制备获得活性钙；将活性钙与可溶性马骨粉酶解液混合，均质，冷阱温度控制在-40℃，真空度≤

20Pa进行冷冻干燥；包装，制得富活性钙马骨蛋白粉，制备的马骨粉总蛋白含量≥30％；钙含量≥26％；整体外观为乳白色粉末，具有良好的加工特性、营养功能和生理活性。

实施例五：富活性钙马骨蛋白粉的制备方法工艺参数的确定

经去肉的生马骨，破碎至10cm，浸泡去血，50℃烘干，获得块状马骨；以正己烷为脱脂试剂，保证脂肪含量≤0.5％基础上，以总蛋白质含量为指标进行实验，单因素试验参数见表1，响应面试验参数见表2，实验具体过程操作为本领域常见，也是普通技术人员熟知技术操作过程，在此作为删节：

(1)料液比对总蛋白质含量影响

参见附图1可知，随着料液比的增加马骨粉中脂肪含量不断减少，总蛋白含量反之增加，在料液比为1∶4时总蛋白质含量达到最高。当料液比大于1∶4，总蛋白含量不断降低，是因为随着料液比的增加，正己烷不仅可以将骨粉中脂肪溶出，而且可以将部分脂溶蛋白游离在正己烷中，导致总蛋白质损失。因此，最佳的料液比选择1∶4。

(2)脱脂温度对蛋白质含量影响

参见附图2可知，在温度为45℃时，总蛋白质含量最高。高于最适的脱脂温度会加快马骨粉中蛋白质溶胀离。温度高于45℃时，骨粉中部分蛋白会游离在正己烷溶剂里，导致蛋白质的流失。因此，选择45℃为最适脱脂温度。

(3)脱脂时间对蛋白质含量影响

参见附图3可知，脱脂时间4h到8h总蛋白质含量不断增加，达到8h时含量最高，当大于8h后，蛋白质含量有所下降。脱脂时间从9h到11h，骨块中的总蛋白质含量下降较快，表明含有部分正己烷能够脱除骨中的部分结合蛋白。因此，选择合适的脱脂时间为8h。

表1：试验因素水平表

运用常见的Design Expert7.1.6Trial设计，展开17组实验，结果见表2。

表2：响应面设计及结果

上述是实例中，根据单因素试验中基础上选择料液比1∶4、脱脂温度45℃、脱脂时间9h为零点，进行响应面试验筛选最优工艺；对该回归模型进行显著性检验，表明回归模型显著，失拟项不显著，同时一次项、平方项、交叉项部分有显著性影响，说明模型拟合程度良好，实验误差小，因此，可以运用该模型来分析和预测该脱脂工艺结果；结合实际操作条件，最佳脱脂条件选择：料液比1∶4.2g/mL，脱脂温度44℃，脱脂时间8h，总蛋白质含量为27.58％；同时进行3组平行验证实验，取30g块状马骨，按照上述优化的最佳工艺重复3次，总蛋白质含量平均为27.62％，重复实验的相对偏差为0.982％，说明重现性良好。

以上实施例如出现活化钙不能完全溶解在马骨蛋白酶解液中，因此需要均质机进行均质，这也是本领域常见方法，不作为本申请特征具体描述。

以上阐述本发明中的实施例，并不是对本发明作其它形式上了的限制，本专业的人员可以对上述阐述的技术内容进行变更等效实施例。但是只要是没有脱离本发明技术方案内容，根据本发明的技术实质，只是对以上实例进行简单修改、等同变化与改型，仍然属于本发明技术的保护范围。

Claims (2)

1.一种富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，其特征在于，具体制备方法步骤如下：

(1)经去肉后的生马骨，破碎至10cm，浸泡去血，50℃烘干，获得块状马骨；

(2)制备脱脂马骨：以正己烷为脱脂试剂，总蛋白质含量为指标，选择块状马骨与正己烷的料液比1∶3g/mL至1∶5g/mL，脱脂温度40℃～45℃，脱脂时间8～10h，获得脱脂马骨；

(3)马骨粉水解液的制备：将上述步骤(2)制备的脱脂马骨经过粉碎，120目过筛；选择碱性蛋白酶，酶解温度45℃～55℃，骨粉水溶液的浓度按m/m计为8％-10％，酶解pH值为9，加酶量5000U/g～6000U/g，酶解时间3h～5h，酶解后90℃，10min灭酶，冷却，4000r/min～6000r/min离心，过滤，上清液即为可溶性马骨粉酶解液；

(4)富钙蛋白粉的制备：将上述步骤(3)制备的马骨粉酶解液经过滤得骨渣，50℃干燥，850℃～900℃煅烧2h～3h，乙醇活化温度为110℃～120℃，活化时间1h～2h，骨粉与酒精比例为1∶4g/mL至1∶6g/mL；制备获得活性钙；将马骨酶解上清液与活化后的钙混合，胶体磨均质，冷阱温度控制在-40℃，真空度≤20Pa进行冷冻干燥；包装，制得富活性钙马骨蛋白粉。

2.如权利要求1所述富活性钙马骨蛋白粉的制备方法，其特征在于，所述的块状马骨与正己烷的料液比1∶4.2g/mL，脱脂温度44℃，脱脂时间8h。

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