CN105831609A - 一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，包括：步骤一、利用复合蛋白酶对原料骨进行一次酶解；步骤二、对步骤一所得产物进行脉冲变温提取，具体为：将提取过程划分为反复进行的多个阶段，在每个阶段中，先升温至125～130℃，并在该温度下保持15～20min，随后自然降温至100～105℃，在该温度下再保持15～20min，持续60～120min；步骤三、对步骤二所得提取液进行除油处理；步骤四、利用风味蛋白酶对步骤三所得产物进行二次酶解。本发明采用两次酶解，并在两次酶解之间采用脉冲变温提取，蛋白提取率比传统静态热压抽提方法或酶解法提取方法高出17％～20％，节约成本13％～40％。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法。
背景技术
目前我国畜禽骨年产量高达1,200多万吨，占世界产量的1/3，折合约200万吨动物蛋白，可满足7,500万人的年蛋白需求。同时我国又是蛋白质资源缺乏的国家，居民的膳食结构中动物性蛋白摄入量不足。在人口压力与养殖环境承载力有限的条件下，加强对骨蛋白资源的综合开发利用，具有重要的经济、社会与环境效益。目前我国对骨资源的综合利用率不足5％，高值化加工核心技术与装备缺乏，高值化产品少，主要生产骨粉、骨泥等初级产品为主，附加值低，资源浪费与环境污染严重。由于骨中含有丰富的营养物质，因此从骨中提取骨蛋白、骨油、骨多糖、矿物质等营养成分，加工成自然、美味、营养、健康、安全的骨源食品将成为充分利用骨资源的重要途径。
我国具有悠久的以可食性动物骨为食材的历史与传统，例如骨汤、骨粉、骨糊类食品。现代食品分离提取以及衍生化加工技术的发展，利用可食性动物骨可以开发多种高附加值的骨源食品，如骨素、高汤、骨油、骨胶原蛋白、骨多糖等产品。其中骨素作为一种天然营养的骨源调味食品，富含蛋白质、鲜味成分和功能活性成分，同时含有钙、磷等矿物质，这些营养成分易于被人体消化吸收，具有很高的营养价值。目前，骨素、骨油等产品广泛的应用于肉品加工、休闲方便食品、餐饮及家庭厨房等消费，以其味美、天然、营养健康的特殊优势逐渐发展成为最新一代功能性调味食品，在食品工业中得到越来越广泛的应用。
可食性动物骨通常含有8％～22％的骨蛋白，10％～40％的油脂，9％-14％的矿物质。对可食性动物骨中蛋白质、脂肪、骨多糖、矿物质等营养成分常规提取一般采用热压抽提法和酶解法。通常的热压抽提法是一种静态水热抽提方法，由于原料骨较长时间在高温高压下抽提，提取效率低、褐变严重、耗较高。而酶解法也存在着很大的局限性，该方法对原料骨的前处理要求较高，虽然能提高蛋白的提取率，但酶解法对骨油、骨多糖、矿物质等营养成分的提取作用有限，而且存在着成本较高、提取液苦味严重、生产效率较低、风味差等弊端。本发明涉及一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，克服了以上两种提取方法的不足，实现了原料骨中多种营养成分的同时提取，且工艺操作较简单，人为干扰因素少，适合规模化生产。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种蛋白提取率更高、产品品质更佳、成本更低的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法。
本发明提供的技术方案为：
一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，包括以下步骤：
步骤一、利用复合蛋白酶对原料骨进行一次酶解；
步骤二、对步骤一所得产物进行脉冲变温提取，具体为：将提取过程划分为反复进行的多个阶段，在每个阶段中，先升温至125～130℃，并在该温度下保持15～20min，随后自然降温至100～105℃，在该温度下再保持15～20min，整个提取过程持续60～120min；
步骤三、对步骤二所得提取液进行除油处理；
步骤四、利用风味蛋白酶对步骤三所得产物进行二次酶解。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤一中，一次酶解的加酶量为原料骨质量的0.3‰～0.5‰。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤一中，一次酶解的酶解温度为51～53℃，酶解时间为20～30min，酶解罐的搅拌速度为24～36r/min。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，二次酶解的加酶量为原料骨质量的0.3‰～0.5‰。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，二次酶解的酶解温度为50℃，酶解时间为20～30min，酶解罐的搅拌速度为24～36r/min。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，还包括：
步骤五、对步骤四所得产物进行真空浓缩，待固形物浓度达到30％～40％时结束浓缩。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤五中，向浓缩所得产物中加入相当于浓缩所得产物质量12％～15％的盐，再升温至90℃，之后在该温度下保温30min，之后调配、灭酶和杀菌。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤三中，收集从步骤二所得提取液中除去的骨油。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤三中，先对步骤二所得提取液进行过滤，再进行除油处理。
本发明所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法具有以下有益效果：
本发明采用两次酶解，并在两次酶解之间采用脉冲热压抽提，蛋白提取率比传统静态热压抽提方法或者酶解法提取方法高出17％～20％，节约成本13％～40％；无需升温灭酶，简化了工艺步骤；而且抽提温度较低，产品品质优于传统方法；并且还实现了对原料骨中蛋白、骨油等功能营养成分的同时提取，提高了对原料骨的利用率。
本发明操作较简单，对设备要求降低，提高了生产效率与产品品质，降低了能耗。
附图说明
图1为本发明所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，包括以下步骤：
步骤一、利用复合蛋白酶对原料骨进行一次酶解。复合蛋白酶能有效地酶解骨架结合蛋白；还能够将骨中与蛋白结合的油脂分离出来，有利于油脂(骨油)的分离提取，一方面有助于对油脂的回收利用，另一方面减少油脂对二次酶解的不良影响。步骤一与脉冲变温提取配合，对于提高出品率具有非常重要作用。在进行一次酶解之前，还可以对原料骨进行清洗、粉碎等预处理。其中，复合蛋白酶为购买的诺维信复合蛋白酶PW2A1093，也可以使用其他品牌的复合蛋白酶。
步骤二、对步骤一所得产物进行脉冲变温提取，具体为：将提取过程划分为反复进行的多个阶段，在每个阶段中，先升温至125～130℃，并在该温度下保持15～20min，随后自然降温至100～105℃，在该温度下再保持15～20min，整个提取过程持续60～120min。脉冲变温提取可以加速原料骨中营养成分(尤其是骨蛋白)的迁移溶出。并且，试验研究表明，当最高的提取温度长时间高于125℃时，容易导致提取液褐变，产生高温味，降低产品品质。
步骤三、对步骤二所得提取液进行除油处理。具体地，可以采用静置除油的方法，即步骤二所得提取液静置，在重力作用下油水分层，下层提取液再经过步骤四继续处理，而上层油脂(即骨油)经过脱水和精炼，即可以得到成品骨油产品，也可以再经进一步加工得到各类骨油调味品。
步骤四、利用风味蛋白酶对步骤三所得产物进行二次酶解。二次酶解的作用在于，利用风味蛋白酶对步骤三所得产物中的骨蛋白进一步酶解，并对风味进行修饰，防止产生苦味。风味蛋白酶为购买的诺维信风味蛋白酶HP202460；也可以采取其他品牌的风味蛋白酶。
在一个实施例中，为了充分酶解骨架结合蛋白，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤一中，一次酶解的加酶量为原料骨质量的0.3‰～0.5‰。
在一个实施例中，为了使复合蛋白酶充分作用，从而使步骤二中营养成分充分迁移溶出，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤一中，一次酶解的酶解温度为51～53℃，酶解时间为20～30min，酶解罐的搅拌速度为24～36r/min。
在一个实施例中，为了进一步促使骨蛋白进一步酶解，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，二次酶解的加酶量为原料骨质量的0.3‰～0.5‰。
在一个实施例中，为了使风味蛋白酶充分作用，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，二次酶解的酶解温度为50℃，酶解时间为20～30min，酶解罐的搅拌速度为24～36r/min。
在一个实施例中，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，还包括：步骤五、对步骤四所得产物进行真空浓缩，待固形物浓度达到30％～40％时结束浓缩。
在一个实施例中，为了改善最终产品的口感，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤五中，向浓缩所得产物中加入相当于浓缩所得产物质量12％～15％的盐，再升温至90℃，之后在该温度下保温30min，之后调配、灭酶和杀菌。
在一个实施例中，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤三中，收集从步骤二所得提取液中除去的骨油。骨油经过脱水和精炼，即可以得到成品骨油产品，也可以再经进一步加工得到各类骨油调味品。本发明可以同时提取骨油和骨蛋白(也称为骨素)，实现了不同骨源食品的联产加工。
优选的是，所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法中，所述步骤三中，先对步骤二所得提取液进行过滤，再进行除油处理。过滤时，采用100～200目的过滤筛，以除去杂质。
以下通过对比例和实施例来说明本发明的优越性。
对比例一至对比例三
对比例一至对比例三的条件一致。以鸡骨为原料，采用热压抽提方法提取骨蛋白，提取温度为125℃，提取时间为120min。
对比例四至对比例六
对比例四至对比例六的条件一致。以鸡骨为原料，采用热压抽提方法提取骨蛋白，提取温度为115℃，提取时间为120min。
对比例七至对比例九
对比例七至对比例九的条件一致。以鸡骨为原料，采用热压抽提方法提取骨蛋白，提取温度为105℃，提取时间为120min。
对比例一至对比例九的骨蛋白提取率请看表1。骨蛋白提取率为提取液中蛋白含量与原料骨中蛋白总含量的比值。
表1对比例一至对比例九的骨蛋白提取率
| 对比例编号 | 提取率(％) |
| 对比例一 | 0.72 |
| 对比例二 | 0.73 |
| 对比例三 | 0.75 |
| 对比例四 | 0.57 |
| 对比例五 | 0.58 |
| 对比例六 | 0.62 |
| 对比例七 | 0.44 |
| 对比例八 | 0.49 |
| 对比例九 | 0.41 |
对比例十至对比例十二
对比例十至对比例十二的条件一致。以鸡骨为原料，采用酶解法提取骨蛋白，采用复合蛋白酶和风味蛋白酶共同酶解。
对比例十三至对比例十五
对比例十三至对比例十五的条件一致。以鸡骨为原料，采用酶解法提取骨蛋白，采用复合蛋白酶酶解。
对比例十六至对比例十八
对比例十六至对比例十八的条件一致。以鸡骨为原料，采用酶解法提取骨蛋白，采用风味蛋白酶酶解。
对比例十至对比例十八的骨蛋白提取率请看表2。骨蛋白提取率为提取液中蛋白含量与原料骨中蛋白总含量的比值。
表2对比例十至对比例十八的骨蛋白提取率
| 对比例编号 | 提取率(％) |
| 对比例十 | 0.67 |
| 对比例十一 | 0.61 |
| 对比例十二 | 0.62 |
| 对比例十三 | 0.47 |
| 对比例十四 | 0.48 |
| 对比例十五 | 0.51 |
| 对比例十六 | 0.23 |
| 对比例十七 | 0.22 |
| 对比例十八 | 0.19 |
实施例一至实施例三
实施例一至实施例三的条件一致。
步骤一、选取新鲜的鸡骨架原料500公斤，用清水将原料表面杂质冲洗干净后，采用骨肉分离得到直径约为1-2mm的鸡骨渣原料(即原料骨)约300公斤，投入提取罐内，按1:1.5的料液比向提取罐中加水，采用复合蛋白酶，加酶量为鸡骨架原料质量的0.03％，酶解温度控制在51℃，酶解时间为20min，酶解罐的搅拌速度为24r/min；
步骤二、一次酶解结束后进入到脉冲变温提取阶段，步骤为先升温至125℃，保持15min，随后自然降温至105℃，再升温至125℃，保持15min，再次自然降温至105℃，保持15min，再升温至125℃，保持15min，反复进行，整个脉冲变温提取过程所需时间为60min；
步骤三、脉冲变温提取过程结束后，通过自身罐内压力，将提取液通过100目的双联过滤器压送至静置罐内静置除油，通过经静置重力沉降油水分离，得到上层油脂，经脱水与精炼，得到成品骨油产品，也可以经进一步加工得到各类骨油调味品；
步骤四、将下层除油后的提取液转入酶解罐，待温度自然降温到50℃时，加入风味蛋白酶，加酶量为鸡骨架原料质量的0.03％，酶解时间20min，酶解搅拌速度为24r/min；
步骤五、二次酶解结束后，对步骤四所得酶解液进行真空浓缩，真空度为-0.06MPa，固形物浓度达到30％结束浓缩，随后将浓缩所得产物转至调配罐内加入浓缩所得产物质量12％的食盐，并升温至90℃保温30min，调配、灭酶、杀菌、灌装。
实施例四至实施例六
实施例四至实施例六的条件一致。
步骤一、选取新鲜的鸡骨架原料500公斤，用清水将原料表面杂质冲洗干净后，采用骨肉分离得到直径约为1-2mm的鸡骨渣原料(即原料骨)约300公斤，投入提取罐内，按1:1.5的料液比向提取罐中加水，采用复合蛋白酶，加酶量为鸡骨渣原料质量的0.045％，酶解温度控制在53℃，酶解时间为20min，酶解罐的搅拌速度为24r/min；
步骤二、一次酶解结束后进入到脉冲变温提取阶段，步骤为先升温至130℃，保持15min，随后自然降温至100℃，再升温至130℃，保持15min，再次自然降温至100℃，保持15min，再升温至130℃，保持15min，反复进行，整个脉冲变温提取过程所需时间为60min；
步骤三、脉冲变温提取过程结束后，通过自身罐内压力，将提取液通过100目的双联过滤器压送至静置罐内静置除油，通过经静置重力沉降油水分离，得到上层油脂，经脱水与精炼，得到成品骨油产品，也可以经进一步加工得到各类骨油调味品；
步骤四、将下层除油后的提取液转入酶解罐，待温度自然降温到50℃时，加入风味蛋白酶，加酶量为鸡骨架原料质量的0.045％，酶解时间20min，酶解搅拌速度为24r/min；
步骤五、二次酶解结束后，对步骤四所得酶解液进行真空浓缩，真空度为-0.08MPa，固形物浓度达到40％结束浓缩，随后将浓缩所得产物转至调配罐内加入浓缩所得产物质量15％的食盐，并升温至90℃保温30min，调配、灭酶、杀菌、灌装。
实施例七至实施例九
实施例七至实施例九的条件一致。
步骤一、选取新鲜的鸡骨架原料500公斤，用清水将原料表面杂质冲洗干净后，采用骨肉分离得到直径约为1-2mm的鸡骨渣原料(即原料骨)约300公斤，投入提取罐内，按1:1.5的料液比向提取罐中加水，采用复合蛋白酶，加酶量为鸡骨渣原料质量的0.03％，酶解温度控制在51℃，酶解时间为20min，酶解罐的搅拌速度为24r/min；
步骤二、一次酶解结束后进入到脉冲变温提取阶段，步骤为先升温至125℃，保持20min，随后自然降温至105℃，再升温至125℃，保持20min，再次自然降温至105℃，保持20min，再升温至125℃，保持20min，反复进行，整个脉冲变温提取过程所需时间为80min；
步骤三、脉冲变温提取过程结束后，通过自身罐内压力，将提取液通过100目的双联过滤器压送至静置罐内静置除油，通过经静置重力沉降油水分离，得到上层油脂，经脱水与精炼，得到成品骨油产品，也可以经进一步加工得到各类骨油调味品；
步骤四、将下层除油后的提取液转入酶解罐，待温度自然降温到50℃时，加入风味蛋白酶，加酶量为鸡骨架原料质量的0.03％，酶解时间20min，酶解搅拌速度为24r/min；
步骤五、二次酶解结束后，对步骤四所得酶解液进行真空浓缩，真空度为-0.06MPa，固形物浓度达到30％结束浓缩，随后将浓缩所得产物转至调配罐内加入浓缩所得产物质量12％的食盐，并升温至90℃保温30min，调配、灭酶、杀菌、灌装。
实施例十至实施例十二
步骤一、选取新鲜的鸡骨架原料500公斤，用清水将原料表面杂质冲洗干净后，采用骨肉分离得到直径约为1-2mm的鸡骨渣原料(即原料骨)约300公斤，投入提取罐内，按1:1.5的料液比向提取罐中加水，采用复合蛋白酶，加酶量为鸡骨渣原料质量的0.05％，酶解温度控制在51℃，酶解时间为30min，酶解罐的搅拌速度为36r/min；
步骤二、一次酶解结束后进入到脉冲变温提取阶段，步骤为先升温至125℃，保持20min，随后自然降温至105℃，再升温至125℃，保持20min，再次自然降温至105℃，保持20min，再升温至125℃，保持20min，反复进行，整个脉冲变温提取过程所需时间为120min；
步骤三、脉冲变温提取过程结束后，通过自身罐内压力，将提取液通过100目的双联过滤器压送至静置罐内静置除油，通过经静置重力沉降油水分离，得到上层油脂，经脱水与精炼，得到成品骨油产品，也可以经进一步加工得到各类骨油调味品；
步骤四、将下层除油后的提取液转入酶解罐，待温度自然降温到50℃时，加入风味蛋白酶，加酶量为鸡骨架原料质量的0.05％，酶解时间30min，酶解搅拌速度为36r/min；
步骤五、二次酶解结束后，对步骤四所得酶解液进行真空浓缩，真空度为-0.06MPa，固形物浓度达到30％结束浓缩，随后将浓缩所得产物转至调配罐内加入浓缩所得产物质量12％的食盐，并升温至90℃保温30min，调配、灭酶、杀菌、灌装。
实施例一至实施例十二的骨蛋白提取率请看表3。骨蛋白提取率为提取液中蛋白含量与原料骨中蛋白总含量的比值。
表3实施例一至实施例十二的骨蛋白提取率
| 对比例编号 | 提取率(％) |
| 实施例一 | 0.91 |
| 实施例二 | 0.89 |
| 实施例三 | 0.92 |
| 实施例四 | 0.91 |
| 实施例五 | 0.94 |
| 实施例六 | 0.95 |
| 实施例七 | 0.92 |
| 实施例八 | 0.89 |
| 实施例九 | 0.89 |
| 实施例十 | 0.90 |
| 实施例十一 | 0.91 |
| 实施例十二 | 0.91 |
相比于现有的热压抽提法和酶解法，本发明将骨蛋白提取率提高了17％～20％。
另外，与现有的热压抽提法、酶解法的吨产品耗能、吨产品耗酶量、吨产品需原料量进行综合比较，在扣除在其他成本构成(价格不变)的条件下，采用本发明方法的吨产品耗能、耗酶量、原料量成本为9980元，比现有的热压抽提法(10950元)降低成本1320元，节省13％；比酶解法(14040元)降低4060元，节省40％，采用本发明方法的节本增效显著(请看表4)。
表4现有的热压抽提法、酶法和本发明方法的成本比较(本发明方法的指标由实施例一至实施例十二的平均值计算得出)
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、利用复合蛋白酶对原料骨进行一次酶解；
步骤二、对步骤一所得产物进行脉冲变温提取，具体为：将提取过程划分为反复进行的多个阶段，在每个阶段中，先升温至125～130℃，并在该温度下保持15～20min，随后自然降温至100～105℃，在该温度下再保持15～20min，整个提取过程持续60～120min；
步骤三、对步骤二所得提取液进行除油处理；
步骤四、利用风味蛋白酶对步骤三所得产物进行二次酶解。
2.如权利要求1所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，所述步骤一中，一次酶解的加酶量为原料骨质量的0.3‰～0.5‰。
3.如权利要求2所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，所述步骤一中，一次酶解的酶解温度为51～53℃，酶解时间为20～30min，酶解罐的搅拌速度为24～36r/min。
4.如权利要求1所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，二次酶解的加酶量为原料骨质量的0.3‰～0.5‰。
5.如权利要求4所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，二次酶解的酶解温度为50℃，酶解时间为20～30min，酶解罐的搅拌速度为24～36r/min。
6.如权利要求1至5中任一项所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，还包括：
步骤五、对步骤四所得产物进行真空浓缩，待固形物浓度达到30％～40％时结束浓缩。
7.如权利要求6所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，所述步骤五中，向浓缩所得产物中加入相当于浓缩所得产物质量12％～15％的盐，再升温至90℃，之后在该温度下保温30min，之后调配、灭酶和杀菌。
8.如权利要求1所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，所述步骤三中，收集从步骤二所得提取液中除去的骨油。
9.如权利要求8所述的梯度酶解辅助变温提取骨营养成分的方法，其特征在于，所述步骤三中，先对步骤二所得提取液进行过滤，再进行除油处理。
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| CN1802982A (zh) * | 2006-01-23 | 2006-07-19 | 福州大学 | 复合酶水解鸡骨泥生产富含高钙的动物水解蛋白的新工艺 |
| CN102283395A (zh) * | 2011-09-01 | 2011-12-21 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种羊骨素及其衍生化产品的制备方法 |
| CN104031175A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-09-10 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种猪胰脏和鸡骨联产硫酸软骨素与生物培养基的方法 |
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