摘 要：胶原蛋白是人体蛋白的重要组成成分之一，起支撑器官、保护机体的作用。此外，胶原蛋白还具有保健作用，并在食品领域中得到了广泛的应用。本文阐述了由牛筋中制取粗胶原蛋白粉的方法，并将胶原蛋白粉添加到猪肉制品中，分析了胶原蛋白粉添加后对肉制品的得率、水分活度、剪切力等理化性质的影响。试验表明，胶原蛋白粉可以明显提高猪肉制品的产率，降低产品的水分活度，使产品嫩化，从而改善口感。
关键词：胶原蛋白；测定；肉类品质；影响
胶原蛋白是一种白色、不透明、无支链的纤维蛋白质，它主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中，是结缔组织极重要的结构蛋白质，起着支撑器官、保护机体的功能。胶原蛋白是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，占体内蛋白质总量的25％～30％，相当于体重的6％［1］。
最近，有科学研究表明，胶原蛋白不仅是动物蛋白的重要组成成分，而且对人体还有特殊的功效［2］。其具有提高免疫机能，抑制癌细胞、活化细胞机能，止血作用等。已经广泛应用于化妆品［3］、保健食品、生物材料［4］、临床［5］等领域。
胶原蛋白来源广泛，广泛分布于动物的组织中。目前提取胶原蛋白的材料主要集中于鱼磷［6，7］，动物筋［8，9］，猪皮［10］等。提取的方法主要是酶法，酸法，碱法等［1］。鱼鳞中胶原蛋白含量偏低，而猪皮脂肪含量较高，牛筋的主要成分除了水分及少量的脂肪，即为蛋白质，而且蛋白质主要为胶原蛋白。从提取的方法分析，酶法［8］虽然具有十分理想的效果，可以获得高产率及较高纯度的胶原蛋白，但酶法成本较高，不适宜于制做需求量大的食品添加剂。酸法及碱法提取虽然成本较低，但产品纯度及产品的性能不是很理想。本实验以胶原蛋白含量相对较高的牛筋为原料，采用新的生产工艺制取粗胶原蛋白粉，并对其保藏特性进行了研究，取得了较好的效果。
众所周知，在食品的加工中含水量和水分活度的控制之间存在着矛盾，往往含水量高的食品，水分活度也相应的较高。水分含量高可以提高产品的嫩度，但高水分活度则不利于食品的保藏。大量研究表明［1，8，11］，胶原蛋白具有很强的吸水和保水性能，如果把胶原蛋白加入食品中则不仅可以提高产品的含水量，而且可以使其保持较低的水分活度。实验采用所制取的粗胶原蛋白粉添加于猪肉制品中，研究了其对猪肉产品的产率，水分活度及嫩度的影响，实验表明，胶原蛋白粉的加入不仅有效提高了产品的产率，降低了水分活度，使嫩度得到提高，而且胶原蛋白的营养保健作用有利于提高产品的营养价值。
1 材料与方法
1.1 材料
牛筋，市售；猪瘦肉，市售；石油醚，NaOH，分析纯，南京化学试剂厂；食盐等调味料，市售。
1.2 主要仪器
HR2838打浆机，飞利浦；DL-262粉碎机，广州隆特电子有限公司；TH200水分活度仪，瑞士Novasina；Salter235沃布式剪切仪，美国G-K公司；DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 原料前处理
将新鲜的牛筋，称重后，切成1cm左右的小块，然后加入石油醚，充分浸泡，以石油醚没过牛筋块为宜。本实验浸泡约20h，效果比较明显，大部分的脂肪基本被浸提到石油醚中。然后将牛筋块用水冲洗，水面浮有大量白色膜状物，即为脂肪，将石油醚连同脂肪一起冲洗去除，牛筋块洗净沥干，备用。
1.3.2 粗胶原蛋白的制取
取上述经过预处理的牛筋块加入不同浓度的NaOH溶液中，置于室温条件下，同时每隔一段时间对样品进行观察。目的是轻微破坏胶原蛋白的结构（不可破坏过度，导致蛋白溶解），使水分可以充分浸入蛋白结构中，从而使牛筋溶胀变软，便于后续处理。实验发现，浓度为0.1mol／L NaOH溶液浸泡的牛筋处理效果较好。处理时间18h后，现象是：牛筋块稍微溶胀，柔软，弹性较小，溶液混浊度最小。
将用NaOH溶液浸泡的牛筋取出，用水冲洗干净。由于碱液的存在会继续破坏胶原蛋白的三维结构，为了避免蛋白的溶解，导致降低产率，需要反复冲洗，可通过测洗涤液的pH来保证洗涤效果。然后将其用打浆机打成糜状。由于胶原蛋白具有交联的特性，打浆时需随时观察打浆的情况，如果量大时，可分多次打浆，直至产品性状为均匀的糜状。
将所得的糜状产品，平铺于塑料材料的表面，尽量增大牛筋糜与其的接触面积。一方面可以使水分更易蒸发；另一方面当牛筋糜受热后可以形成膜状贴于塑料的表面，便于后期的处理。
将所得的湿产品于烘箱中烘干，由于微生物的存在及酶的影响，必须控制适宜温度。本实验采用的温度为80℃，可以很好抑制微生物及酶对产品的分解。烘干的时间与产品的质量有关，质量越多所需的时间就越长，具体时间视干燥情况而定。干燥度以所得产品极富脆性，一折即断为标准。
将所得的膜状产品于植物粉碎机中进行粉碎，粉末大小为80目，得到粉末状产品，即为粗胶原蛋白粉。由于所得胶原蛋白粉水分含量很低，所以有利于保存，实验证明，在干燥的环境中保存10d仍未见其发生物理性状的变化。此外，将其做成粉状产品，使胶原蛋白的添加变得便于操作。
1.3.3 胶原蛋白对肉品质影响的研究方法
猪肉脯制作的工艺流程：
新鲜猪精瘦肉→切片→配料（肉、胶原蛋白粉、调味料）→成型（灌布袋，扎口）→蒸（常压蒸汽）→冷却→干燥（80℃）→评定（产率，剪切力，水分活度测定）
取新鲜的猪精瘦肉，将其切成细小的肉丁，将胶原蛋白粉及相应的调味物加入其中，并做对比实验和平行实验。将所得的各样品灌入布袋，布袋长度为5cm，宽度为4cm，并扎口，然后将其放入有重物挤压的蒸汽环境下（本实验是采用的常压）进行后熟。将其冷却后于烘箱中干燥，温度控制为80℃，时间24h，干燥结束后，将产品取出冷却，进行评定。
2 实验结果与分析
2.1 胶原蛋白对肉产品产率的影响
实验通过研究胶原蛋白与肉质量的不同配比，测定最终产品的产率来研究其对这一指标的影响。由此得到一组关于每100g肉加入的胶原蛋白的质量与产品产率的曲线。其关系见表1、图1。
表1 胶原蛋白的质量与产品产率的关系
胶原蛋白粉质量：鲜肉质量 产率（%）
5∶100 39.25
10∶100 43.74
13∶100 46.26
15∶100 47.14
20∶100 48.56
从图1可以看出随着胶原蛋白粉用量的增加，产率呈上升趋势。分析原因是由于胶原蛋白的强吸水性，在产品后熟过程中强烈吸收使产品的质量明显上升，但在干燥阶段由于其保水性依然良好，不易使水分过度蒸发，从而使产品产率有随着胶原蛋白粉用量的增加而有上升的趋势。
为进一步研究胶原蛋白对产品产率的影响，实验又采用对比实验的方法，试样1为100g鲜肉中加入10g胶原蛋白；试样2为空白对照。实验结果见表2。
表2 胶原蛋白对猪肉产品产率的影响
试样 产率（%）
试样1 44.17
试样2 37.24
由表2分析得出结果是：加入胶原蛋白粉可以明显增加产率，以每100g鲜肉中加入10g胶原蛋白粉进行分析，使产率提高6个百分点以上。这充分说明了胶原蛋白在提高肉产品产率方面的重要作用。
2.2 胶原蛋白对肉产品水分活度的影响
实验依然采用如上的方法研究其对水分活度的影响，以每100g鲜肉所加入的胶原蛋白的量为横坐标，以水分活度为纵坐标进行研究。结果见表3、图2。
表3 胶原蛋白粉对猪肉产品水分活度的影响
胶原蛋白粉质量：鲜肉质量 水分活度
5∶100 0.966
10∶100 0.946
13∶100 0.945
15∶100 0.941
20∶100 0.933
图2 胶原蛋白粉对猪肉产品水分活度的影响
从图2可以看出，随着胶原蛋白用量的增加，水分活度下降明显，原因是胶原蛋白具有很好的保水性，其分子结构决定了其对水具有极度强的束缚作用，从而使其水分活度降低。
实验又采用对比实验的方法，试样1为100g鲜肉中加入10g胶原蛋白；试样2为空白对照。实验结果见表4。
表4 胶原蛋白粉对猪肉产品水分活度的影响
试样 水分活度
试样1 0.920
试样2 0.927
由表4可以得出结论：胶原蛋白粉有降低产品水分活度的作用。水分活度的降低意味着产品保质期的延长。
2.3 胶原蛋白对肉产品剪切力的影响
实验方法同上，研究了每100g鲜肉中加入不同量的胶原蛋白粉对产品剪切力的影响，采用剪切力测定仪进行测定，结果如表5、图3。
表5 胶原蛋白粉对产品剪切力的影响
胶原蛋白粉质量：鲜肉质量 剪切力（Pa）
5∶100 4.10
10∶100 2.90
13∶100 2.20
15∶100 3.70
20∶100 3.53
图3 胶原蛋白粉对猪肉产品剪切力的影响
从图3所得结论为：随着胶原蛋白粉用量的增加剪切力先下降后略有上升，从曲线分析在10∶1附近有最小值，而在实验中取100g鲜肉中加入13g胶原蛋白粉所测剪切力为最小。
由于胶原蛋白对产品剪切力的影响呈现波动性，实验又采用对比实验的方法，试样1为100g鲜肉中加入10g胶原蛋白；试样2为空白对照。实验结果见表6。
表6 胶原蛋白粉对猪肉产品剪切力的影响
试样 剪切力（Pa）
试样1 2.50
试样2 5.15
实验发现，如果每100g鲜肉加入10g胶原蛋白粉，其剪切力值比不加胶原蛋白粉的对照组下降了50%以上，产品的剪切力下降明显，但是由于不同胶原蛋白的加入量对产品的影响结果呈现随着胶原蛋白量的增加，产品剪切力先下降后上升，所以不具明显代表性。但由原始数据分析，即使是每100g鲜肉中加入的胶原蛋白粉高达20g即5∶1，其剪切力仍然是小于不加胶原蛋白粉的产品。由此可见，胶原蛋白在提高肉的嫩度方面的作用。
3 结论
上述实验初步表明，比较理想的制取粗胶原蛋白方法是：常温下利用石油醚脱脂20h，用浓度为 0.1mol／L NaOH溶液浸泡18h，以牛筋块稍微溶胀，柔软，弹性较小，溶液混浊度小为宜。在50℃的烘箱中干燥至成极富脆性的膜状。用粉碎机粉碎至80目左右并于干燥环境中保存。结果表明，所得产品为稍带黄色的粉状固体，有较好的流动性。
用所得的胶原蛋白粉添加到猪肉中，制作猪肉脯。实验表明：
（1）胶原蛋白粉可以十分明显的提高猪肉产品的产率，随着胶原蛋白粉添加量的增加所得产品产率也增加，并且两者呈线性关系。
（2）胶原蛋白可以降低猪肉产品的水分活度，随着胶原蛋白粉添加量的增加，水分活度逐渐下降，并且两者有线性关系。产品水分活度的降低意味着产品保质期的延长。
（3）胶原蛋白粉可以降低猪肉产品的剪切力，随着胶原蛋白粉用量的增加，所测剪切力则有波动，呈现趋势为先下降后上升。实验表明，每100g鲜肉中添加13g胶原蛋白粉可获得较低的剪切力值，剪切力值的降低意味着产品嫩度的提高，口感的改善。
4 展望
实验研究了从牛筋中提取胶原蛋白粉的方法，采用了一种新的工艺，效果比较理想。但产率还有待于进一步提高，因此，胶原蛋白粉的制取工艺仍需进一步优化。在对胶原蛋白粉改善猪肉制品的品质的研究中，发现胶原蛋白粉明显提高了产品的产率，降低了水分活度和产品的剪切力，使产品保质期延长、口感得以改善。但原料的配比的最优方案以及添加剂的添加方式和使用条件仍需进一步研究，从而使其达到更好的效果。
本研究为胶原蛋白粉的提取及在肉品加工中的应用提供了一个新的思路。随着人类对胶原蛋白性质认识的逐渐深入，其必将会在各个领域得到更广泛的应用。
参考文献
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（信息来源：国家食物与营养咨询委员会）