中國畜牧學會會誌,42(3):229~238, 2013 (1) 土雞與猪骨萃取濃縮膠塊之化學成分分析 (2) 凃榮珍 (2) 蔡恆嘉 (2) 吳祥雲 (3) 王政騰 (2)(4) 陳文賢 摘要 : 本試驗係利用淘汰畜試土雞屠體及畜試黑豬一號之豬骨為原料, 建立萃取濃縮膠塊之工業化生產製程, 並探討產品之營養成分及機能性物質 原料經 110 20 h 熬煮後煉製成土雞及豬骨萃取濃縮膠塊 結果顯示, 土雞與豬骨萃取濃縮膠塊產率分別為 5.0% 及 2.1% 土雞萃取濃縮膠塊之粗蛋白質 粗脂肪及灰分含量分別為 64.5% 0.20% 及 8.0%; 而豬骨萃取濃縮膠塊之粗蛋白質 粗脂肪及灰分含量分別為 70.8% 0.01% 及 5.4% 兩者之水分含量及水活性值相近 產品之鈣 磷及胺基酸分析結果顯示, 土雞萃取濃縮膠塊之鈣及磷含量均高於豬骨製品, 而兩組間之總胺基酸含量相近 在機能性成分方面, 除磷絲胺酸外, 土雞萃取濃縮膠塊牛磺酸 肌酸及肌肽含量高於豬骨萃取濃縮膠塊 ( 關鍵語 : 土雞膠 機能性物質 豬骨膠 ) 緒言 畜禽肉副產物常作為高湯製作材料, 萃其精華, 取其營養豐富且風味甘醇等優點 在工商業發達的今日, 為兼顧美食及營養, 多樣化的調味及濃縮高湯產品紛紛上市, 搶占消費市場 萃取自雞肉或畜肉之肉湯類產品, 常作為體弱者 病後恢復 懷孕或生產後婦女的營養補充品 有研究指出, 孕婦懷孕 37 週起每日服用雞精直至產後 3 日, 能刺激早期泌乳並增加產婦血液中及初乳中乳鐵蛋白 上皮生長因子等含量 (Chao et al., 2004) 近年來, 科學家在脊椎動物的肌肉及中樞神經系統中, 發現肌肽關聯物質 (carnosine related compounds, CRCs) 濃度頗高, 包含肌肽 (carnosine) 甲肌肽 (anserine) 及 homocarnosine, 此類關聯物質的功能主要具抗氧化作用, 可延緩老化 研究指出, 若將動物肌肉生鮮取下立即冷凍乾燥處理後, 檢測其中的組成含量, 肌肽含量由高而低依序是馬里肌肉 豬里肌肉 牛里肌肉 雞胸肉 火雞胸肉及兔後腿肉 (Peiretti et al., 2011) 自古以來即常見動物膠之利用, 其中以龜鹿二仙膠最為人所知 然而, 畜禽原料經過熬煮濃縮使成膠塊者極為少見, 且其營養組成分析資料亦多有缺乏 本試驗係模仿龜鹿二仙膠的產製流程及加工機械, 利用畜試土雞全雞及畜試黑豬之豬骨為材料, 經長時間高溫熬煮, 萃取及煉製成土雞與豬骨萃取濃縮膠塊, 探討成品之營養成分及機能性物質 (1) (2) (3) (4) 行政院農業委員會畜產試驗所研究報告第 1760 號 行政院農業委員會畜產試驗所加工組,712 台南市新化區牧埸路 112 號 行政院農業委員會,014 台北市中正區南海路 37 號 通訊作者,E-mail: wschen@mail.tlri.gov.tw
230 中國畜牧學會會誌第 42 卷第 3 期 材料與方法 一 試驗材料 ( 一 ) 土雞品種採用 50 週齡的畜試土雞淘汰母雞 70 隻 ( 約 100 kg), 平均活體重為 1.5 0.1 kg, 經屠宰後洗淨屠體, 去除內臟, 冷凍 (-20 ) 備用 ( 二 ) 豬骨則取約 7 月齡畜試黑豬一號黑豬, 平均活體重約 110 10 kg, 經屠宰後, 取大腿脛骨, 稍去除附著的肉及筋腱, 總重量約 100 kg, 冷凍 (-20 ) 備用 ( 三 ) 土雞與豬骨濃縮膠塊之生產流程 : 冷凍土雞及豬骨各 100 kg, 於冷藏室解凍 24 h, 置入高壓雙重蒸氣鍋 ( 不鏽鋼製, 尺寸 φ 600 750 m/m, 加熱夾層 t3 m/m, 國產訂製 ) 加入等量自來水, 以 110 加熱萃取 20 h 後, 去除骨渣及浮油, 再投入蒸餾釜 ( 不鏽鋼製, 尺寸 φ 600 750 m/m, 加熱夾層 t3 m/m, 岱洋, 台中市, 台灣 ) 以 70 溫度真空濃縮, 待濃縮量至原來重量的十分之一時, 停止濃縮, 再倒入熬膠設備 ( 不鏽鋼製, 尺寸 φ 600 750 m/m, 加熱夾層 t3 m/m, 岱洋, 台中市, 台灣 ) 繼續濃縮至流體滴入常溫水中呈現固態時為止, 約需 12 h 濃稠的膠體趁熱倒入不鏽鋼淺盤進行收膠, 製得土雞膠及豬骨膠, 待膠體冷卻後將膠塊切成長寬厚度 5 3 0.5 cm, 行真空包裝, 即為成品 此產品於常溫下仍為固態, 為能保持品質穩定, 儲存於 3 進行後續之各項組成分分析 二 成品之組成分析 ( 一 ) 一般組成分析參考 A.O.A.C. (1997) 之方法測定水分 粗脂肪 粗蛋白質及灰分 水分為取樣品 3-4 g 置入 105 烘箱中 4-5 h 取出, 計算其失去重量即得水分含量 取乾燥後樣品利用 Soxhlet 裝置及乙醚連續萃取 16 h, 測定其粗脂肪量 粗蛋白質量則利用凱氏法 (Kjeldahl method) 進行分析樣品含氮量, 將含氮量 6.25, 即得粗蛋白質量 取 4-5g 乾燥樣品於坩堝中, 置入 600 灰化爐中 12 h, 直至樣品成為白色灰燼為止, 計算其所失重量即為灰分量 ( 二 ) ph 測定取樣品 1 分加入 9 分蒸餾水, 隔水加熱使之溶解並混合均勻後, 利用 ph 測定儀 (HI 8424, Hanna Instruments, Italy) 測定之 ( 三 ) 水活性以水活性測定儀 (TH/RTD 523, Novasina, Swiss) 測定之 取萃取濃縮膠塊固態樣品 2 g 裝於水活性測定儀專用之器皿中, 將溫度設定於 25, 待數據穩定後記錄之 ( 四 ) 鈣及磷合量測定土雞膠及豬骨膠塊中之磷含量依中國國家標準 (CNS, 2005) 之比色法測定 ; 而鈣含量則依據中國國家標準 (CNS, 2010) 操作, 以原子吸收光譜儀 (Polarized Zeeman Atomic Absorption Spectrophotometer, Model Z-6100) 進行測定 ( 五 ) 游離胺基酸組成分析依 Spackman et al. (1958) 之方法進行 秤取試樣 2 g 加入 2% 之磺基水楊酸 (5-Sulfosalicylic
土雞與豬骨萃取濃縮膠塊之化學成分分析 231 Acid) 5 ml 及適量去離子水, 以超音波震盪 20 min 使溶解後, 再以震盪器震盪萃取 20 min, 定量至 50 ml 混合均勻後, 移至離心管, 以 3,000 rpm 離心 10 min, 取上層澄清液, 以 0.22 µm 過濾膜 (Millipore) 過濾後, 吸取 1 ml 至樣品瓶內備用 HPLC 系統 (Angilent, Japan) 配合 Pinnacle PCX 後衍生化系統 (Angilent, USA) 之條件設定 : 分離管柱為 Cation Exchange Li + (5 µm 4.0 x 100 mm), 共使用 4 個移動相 (A: Li292, B: Li365, C: Li375, D: RG003), 檢測器測得之訊號以積分儀計算其波鋒面積, 再將各波鋒面積帶入標準品之直線迴歸方程式, 計算樣品之游離胺基酸濃度 ( 六 ) 肌酸關聯物質含量測定樣品經過蒸餾水稀釋後 ( 豬骨膠 100 倍 土雞膠 400 倍 ) 以 5 ml 針筒取出樣品, 以 0.45 µm 過濾膜 (Millipore) 過濾, 過濾後之樣品利用 HPLC 進行分析 依據 Harris et al. (1997) 之方法加以修飾, 以高效能液相色層分析儀 (L-7000, HITACHI, Japan) 配合 Photo diode 檢知器 (L-7450A, HITACHI, Japan) 以波長 220 nm 及積分儀 (D-7500, HITACHI, Japan) 檢測 分析條件如下 : 分離管柱為 Ascentis TM C18 管柱 (Supelco, USA) 移動相為醋酸銨; 流速為 1.0 ml/min, 流動液於 0-6 min 期間, 流動液維持 100% 將各組稀釋後之動物膠溶液, 取試樣 10 μl 注入 HPLC 進行分析 三 統計分析 試驗所得資料 ( 重複數 4 次, 每重複取樣 4 個樣品 ) 利用統計套裝軟體 (SAS, 2002) 進行統計分析, 並以 t 檢定 (t Test) 分析法比較處理間平均值之差異顯著性 結果與討論 土雞膠與豬骨膠一般組成分析結果列於表 1 土雞膠之水分含量為 23.2%, 而豬骨膠之水分為 22.1%, 二者間無顯著差異 土雞膠之粗蛋白質為 64.5%, 顯著低於豬骨膠 70.8 % (P < 0.05) 土雞膠之粗脂肪為 0.20%, 顯著高於豬骨膠之 0.01% (P < 0.05) 土雞膠灰分含量為 7.96%, 高於豬骨膠之 5.35% 至於水活性方面, 由分析數據得知豬骨膠及土雞膠之水活性均在 0.80 以下 大多數腐敗菌無法於水活性 0.91 下生長 (Jay, 1995), 但黴菌可生長於水活性 0.80 以下, 因此在保存上須注意黴菌的控制
232 中國畜牧學會會誌第 42 卷第 3 期 圖 1 經高溫高壓濃縮之土雞膠 ( 左 ) 及豬骨膠塊 ( 右 ) 外觀 Figure 1 Appearance of the chicken gel (left) and the pig bone gel (right) which were produced by high temperature and high pressure. 表 1 土雞膠與豬骨膠之一般組成 Table 1 Compositions of the chicken gel and the pig bone gel Items Chicken gel Pig bone gel SE Moisture (%) 23.2 22.1 1.93 Crude protein (%) 64.5 b 70.8 a 5.01 Crude fat (%) 0.20 a 0.01 b 0.001 Ash (%) 7.96 a 5.35 b 0.59 ph value 5.87 b 6.25 a 0.48 Water activity (a w) 0.75 0.76 0.01 a, b Means within the same row without a common superscript differ significantly (P < 0.05). SE = standard error; n = 4. 表 2 為土雞膠與豬骨膠之鈣 磷含量分析結果 土雞膠之鈣含量為 943.2 mg/kg, 顯著高於豬骨膠 (674.6 mg/kg) 磷含量亦以土雞膠較高, 達到 7,900 mg/kg, 豬骨膠為 2,600 mg/kg 根據營養學的觀點, 飲食中鈣與磷的比例呈 1:1 時, 鈣的吸收率較佳, 且建議鈣含量應比磷稍多 ( 黃與游, 2010) 據此觀之, 土雞膠與豬骨膠雖富含游離鈣, 然由於磷含量較高, 恐影響鈣的消化率, 若以此為營養補充品, 建議仍需補充適量鈣質以平衡體內需求
土雞與豬骨萃取濃縮膠塊之化學成分分析 233 表 2 土雞膠與豬骨膠之鈣及有機磷含量 Table 2 Contents of calcium and organic phosphorus derived from the chicken gel and the pig bone gel Items Chicken gel Pig bone gel SE Calcium (mg/kg) 943.2 a 674.6 b 78.4 Organic phosphorus (mg/kg) 7,900 a 2,600 b 436.7 a, b Means within the same row without a common superscript differ significantly (P < 0.05). SE = standard error; n = 4. 蛋白質分解成胜肽或游離胺基酸, 其種類與濃度多寡對於產品的風味有很大的影響 Schiffman and Dackis (1975) 指出, 結構不同的胺基酸有各自不同的嚐味 (taste) 研究亦指出, 不同的胺基酸序列組合會造成產品風味上顯著的差異 (Yamasaki and Maekawa, 1980) 表 3 為土雞膠與豬骨膠之胺基酸組成分析 由結果顯示兩種膠體均富含胺基酸, 且含有 9 種必需胺基酸, 其中精胺酸為嬰幼兒所需的必需胺基酸 ( 黃與游, 2010) 土雞膠及豬骨膠間之胺基酸組成差異, 土雞膠之組胺酸 異白胺酸 白胺酸 離胺酸 甲硫胺酸及天門冬胺酸顯著高於豬骨膠 (P < 0.05); 而豬骨膠之精胺酸 苯丙胺酸 丙胺酸 甘胺酸及脯胺酸高於土雞膠 (P < 0.05)
234 中國畜牧學會會誌第 42 卷第 3 期 表 3 土雞膠與豬骨膠之蛋白質胺基酸 (%) 組成 Table 3 Amino acid composition (%) of the chicken gel and the pig bone gel Chicken gel (%) Pig bone gel (%) SE Arginine 3.40 b 3.72 a 0.21 Histidine 1.00 a 0.61 b 0.05 Isoleucine 1.08 a 0.80 b 0.06 Leucine 2.38 a 2.06 b 0.17 Lysine 2.54 a 2.12 b 0.13 Methioline 0.75 a 0.52 b 0.01 Phenylalanine 0.73 b 1.35 a 0.06 Threonine 1.25 1.08 0.11 Valine 1.35 1.45 0.13 Alanine 4.12 b 4.58 a 0.03 Aspartic acid 3.53 a 3.10 b 0.25 Glycine 8.13 b 10.15 a 0.68 Proline 4.14 b 5.27 a 0.47 Serine 1.40 1.55 0.16 Tyrosine 0.57 0.47 0.03 Total amino acid 44.29 45.56 3.08 a, b Means within the same row without a common superscript differ significantly (P < 0.05). SE = standard error; n = 4. 土雞膠與豬骨膠胺基酸關聯化合物之分析結果列於表 4 由結果顯示機能性成分, 除磷絲胺酸 (phosphoserine) 外, 土雞膠較豬骨膠含有較高量之牛磺酸 肌酸及肌肽 (P < 0.05) 推測此係肌酸 牛磺酸及肌肽大部份存於骨骼肌中, 故含肌肉較多的土雞膠之含量較豬骨膠多 近來, 許多研究認為肌酸可增強記憶力及提高智商 (Rae et al., 2003; McMorris et al., 2006; Hammett et al., 2010), 口服肌酸亦可增加肌肉爆發力 (Ceddia and Sweeney, 2004) 亦有研究指出, 肌酸對慢性心衰竭者能改進心肌強度, 並有治療動脈粥狀硬化的效果 (Nascimben et al., 1996; Weiss et al., 2005) 近年來, 短跑運動員常服用此種被允許的肌酸商品, 以增加衝刺及爆發力, 並認為較易於恢復疲勞 Mora et al. (2008) 指出肌酸主要存在於肌肉中, 且因部位不同而有所差異, 在豬肉中以半膜狀肌的肌酸含量最高 (373 mg/100 g muscle), 咬肌含量最低 (247 mg/100 g muscle) 由於本試驗中豬骨前處理時已
土雞與豬骨萃取濃縮膠塊之化學成分分析 235 盡量去除附著的碎肉, 因此其肌酸含量 (127 mg/100 g product) 顯著低於以全雞屠體為原料製作的土雞膠 (407 mg/100 g product) 至於磷絲胺酸 (phosphserine) 為高親水性的胺基酸, 具有與鈣形成可溶性複合體的性質, 於小腸下部之生理 ph 區域易溶解, 因此吸收性極佳, 對鐵的溶化力亦高, 有維持可溶化狀態的作用, 故為促進鈣 鐵吸收的優良物質 ( 林, 1993) 對於須補充鈣之骨質疏鬆症患者及缺鐵性貧血患者, 磷絲胺酸應是良好的機能性物質 土雞膠及豬骨膠中均含有牛磺酸 (taurine), 從動物試驗發現, 高膽固醇膳食中添加牛磺酸, 可降低血漿三酸甘油酯, 並降低肝臟和血漿中膽固醇之含量 (Alvarez and Storey, 1983; Huang et. al., 1988) 此外,Stapleton et al. (1997) 整理牛磺酸與人類營養相關的研究中指出, 從食物中可以獲取牛磺酸, 每 100 g 雞肉中約含 169 mg, 僅次於淡菜 (655 mg) 及火雞肉 (306 mg), 豬肉則含 61 mg 土雞膠和豬骨膠亦含有多量的肌肽 早期的研究指出, 雞肉經過 80 以上的溫度加熱處理後, 其肌肽含量會顯著增加, 未經加熱的生胸肉含量僅 845 μg/ml, 經 100 加熱後再經冷凍乾燥之雞胸肉的肌肽含量增加近 5 倍 (Maikhunthod and Intarapichet, 2005) 據此, 本試驗中加熱溫度為 110, 應有助於肌肽的萃出 經過濃縮後, 每公克土雞膠之肌肽含量為 9,110 μg, 豬骨膠亦有 6,280 μg 肌肽具有清除自由基的能力, 它能與金屬離子螯合, 抑制金屬離子催化脂質之過氧化作用 (Kohen et al., 1988; Lee and Hendricks, 1997; Lee et al., 1999; 韓等, 2006) 表 4 土雞膠與豬骨膠之肌酸關聯物質 (mg/100g product) 組成 Table 4 Composition of carnisine related compounds (mg/100g product) derived from the chicken gel and the pig bone gel Items Chicken gel Pig bone gel SE Carnosine 911.0 a 628.0 b 73.5 Creatine 407.9 a 127.7 b 31.2 Phosphoserine 152.0 a 153.0 a 12.6 Taurine 654.0 a 165.0 b 22.8 a, b Means within the same row without a common superscript differ significantly (P < 0.05). SE = standard error; n = 4. 結論 全雞及豬骨可作為萃取動物膠之畜產原料, 經濃縮使固形物比例增加, 因而機能性物質之單位成分含量亦隨之增高 土雞膠與豬骨膠塊中, 含有磷絲胺酸 牛磺酸 肌酸及肌肽等機能性成分 未來除可開發為食用藥膳動物膠外, 亦可製成各種不同劑型 ( 如丸劑 飲料等 ), 增加其附加價值
236 中國畜牧學會會誌第 42 卷第 3 期 參考文獻 中國國家標準 (CNS) 2005 飼料檢測法 ( 磷之測定 ), 總號 2770-16 經濟部中央標準局, 台北市 中國國家標準 (CNS) 2010 工業用氫氧化鈉- 第 8-1 部 : 鈣含量測定法 - 原子吸收光譜分析法, 總號 15319-8-1 經濟部中央標準局, 台北市 林慶文 1993 乳製品之特性與機能, 第 325-327 頁 華香園出版社, 台北市 黃伯超 游素玲 2010 營養學精要, 第 41-45, 123-142 頁 華香園出版社, 台北市 韓立強 楊國宇 王豔玲 郭爽 2006 肌肽對 DPPH 自由基清除效果的研究 河南農業大學學報 40:164-167 Alvarez, J. G., and B. T. Storey. 1983. Taurine, hypotaurine, epinephrine and albumin inhibit lipid peroxidation in rabbit spermatozoa and protect against loss of motility. Biol. Rep. 29:548-553. AOAC. 1997. Official Methods of Analysis. 13th ed. Assoc. Offic. Anal. Chem. Washington, DC, USA. Ceddia, R. B., and G. Sweeney. 2004. Creatine supplementation increases glucose oxidation and AMPK phosphorylation and reduces lactate production in L6 rat skeletal muscle cells. J. Physiol. 555:409-421. Chao, J. C. J., H. P. Tseng, C. W. Chang, Y. Y. Chien, H. K. Au, J. R. Chen, and C. F. Chen. 2004. Chicken extract affects colostrums protein compositions in lactating women. J. Nutr. Biochem. 15:37-44. Harris, R. C., J. A. Lowe, K. Warnes, and C. E. Orme. 1997. The concentration of creatine in meat, offal and commercial dog food. Res. Vet. Sci. 62:58-62. Hammett, S. T., M. B. Wall, T. C. Edwards, and A. T. Smith. 2010. Dietary supplementation of creatine monohydrate reduces the human fmri BOLD signal. Neurosci. Lett. 479:201-205. Huang, C. J., N. N. Chuan, and C. T. Sheu. 1988. The effects of taurine supplementation on plasma and liver cholesterol level of rats fed diets containing high cholesterol. J. Chinese Nutr. Soc. 13:11-18. Jay, J. M. 1995. Foods with low numbers of microorganisms may not be the safest foods. Dairy Food Environ. Sanit. 15:674-677. Kohen, R., Y. Yamamoto, K. C. Cundy, and B. N. Ames. 1988. Antioxidant activity of carnosine, homocarnosine and anserine present in muscle and brain. Proc. Nat. Acad. Sci. 85:3175-3179. Lee, B. J., and D. G. Hendricks. 1997. Antioxidant effect of L-carnosine on liposomes and beef homogenates. J. Food Sci. 62:931-934. Lee, B. J., D. G. Hendricks, and D. P. Comforth. 1999. A comparison of carnosine and ascorbic acid on color and lipid stability in a ground beef patties model system. Meat Sci. 51:245-253. Maikhunthod B., and K. O. Intarapichet. 2005. Heat and ultrafiltration extraction of broiler meat carnosine and its antioxidant activity. Meat Sci. 71:364-374. McMorris, T., R. C. Harris, J. Swain, J. Corbett, K. Collard, R. J. Dyson, L. Dye, C. Hodgson, and N. Draper. 2006. Effect of creatine supplementation and sleep deprivation, with mild exercise, on cognitive and psychomotor performance, mood state, and plasma concentrations of catecholamines and cortisol. Psychopharmcol. 185:93-103. Mora L. M., Á. Sentandreu, and F. Toldrá. 2008. Contents of creatine, creatinine and carnosine in porcine
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J. Chin. Soc. Anim. Sic. 42(3):229~238, 2013 Analysis of chemical composition on the condensed extract gels derived from native chicken carcass and pig bone (1) Rung-Jen Tu (2), Heng-Chia Tsai (2), Hsiang-Yun Wu (2), Cheng-Taung Wang (3) and Wen-Shyan Chen (2)(4) ABSTRACT The purpose of this study was to establish an industrialized process for manufacturing condensed extracts from native chicken carcass and pig bones. In addition, the nutritional contents and functional properties of the two products were investigated. The results showed the appropriate manufacturing condition of the two products, which were made by culled native hens from breed TLRI No. 13 or the bone of Black pig TLRI No. 1, and cooked at 110 for 20 h, then concentrated. The yield of the chicken gel and the pig bone gel were 5.0% and 2.1%, respectively. The data showed that the crude fat and ash contents derived from the chicken gel were significantly higher than the pig bone gel. The crude protein content of the pig bone gel was significantly higher than the chicken gel. However, the moisture content and the water activity of these two gels were not significantly different. Besides, the calcium and organic phosphorus contents derived from the chicken gel were significantly higher than the pig bone gel. As to the amino acid composition, there was no significant difference observed in total amino acid or related compounds between the chicken gel and the pig bone gel. As far as the functional properties were concerned, contents of taurine, creatine and carnosine of the chicken gel were higher than the contents of the pig bone gel, except phosphoserine. (Key Words: Chicken gel, Functional substances, Pig bone gel) (1) Contribution No. 1760 from Taiwan Livestock Research Institute, Council of Agriculture. (2) Animal Products Processing Division, Livestock Research Institute, Council of Agriculture, Executive Yuan, 112 Farm Road, Hsinhua, Tainan 712, Taiwan. (3) Council of Agriculture, Executive Yuan, 37 Nanhai Road, Taipei 014, Taiwan. (4) Corresponding author, E-mail: wschen@mail.tlri.gov.tw.