食用猪皮脱毛工艺优化研究

刘冬敏，王建辉，刘永乐，谭 力，李达青，唐晓双

（1. 湖南科技学院化学与生物工程学院， 湖南 永州425199； 2. 湖南省水生生物资源食品加工工程技术研究中心， 湖南 长沙410114）

我国是猪肉消费大国，也是猪肉生产大国，全国猪肉产量约占全世界的1/2[1]。猪皮是猪肉加工的主要副产物，其质量约占胴体质量的10%[2]。猪皮营养丰富，蛋白质含量高达26.4%，尤其富含胶原蛋白，其独特的口感也备受消费者亲睐[3]。但是猪皮多毛且难以脱除，尤其猪头和猪脚毛难以脱尽，严重限制了猪皮食品的加工。据统计，除少部分猪皮用于皮革加工外，应用于食品工业的极少，近60%的猪皮资源未得到有效利用。目前，我国主要采用碱盐浸泡、机械刮擦、明火烧烙等方法脱毛，都存在脱毛周期长、小毛不净、损伤皮质胶原、脱毛不均匀、生产难以连续化等诸多缺点[4]。从猪毛的着生方式和皮、毛的连接特性上看，可采用蛋白酶和糖酶水解毛囊周围和基底膜中的粘蛋白、类粘蛋白以及皮质纤维间的粘多糖，使毛与毛囊分离，实现猪毛的简单脱除[5]。脱毛后的酶解液可直接用于蛋白水解产物的制备，避免了环境污染问题，达到经济效益和环境效益双赢[6]。笔者以新鲜未脱毛猪皮为原料，以脱毛率为主要指标，以中性蛋白酶用量及处理时间、α-淀粉酶用量及处理时间为研究因素，在单因素试验的基础上采用正交试验对食用猪皮酶法脱毛工艺进行了研究。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试材料 新鲜未脱毛猪皮，购于永州市屠宰场。

1.1.2 试剂与仪器 供试试剂：中性蛋白酶、α-淀粉酶（上海华蓝化学科技有限公司）；羟脯氨酸、氯胺T、对二甲氨基苯甲醛（上海宝曼生物科技有限公司）；高氯酸、异丙醇、盐酸、硫酸（国药集团）。供试仪器：分析天平、干燥箱、水浴箱、冰箱、手术刀、三角尺、高压水枪喷头（北京博医康实验仪器有限公司）；组织捣碎机（天津泰斯特仪器有限公司）；HH 数显恒温水浴锅（江苏金坛金城国胜实验仪器厂）；BCD-215KA DZ 家用电冰箱（青岛海尔集团）；旋转蒸发仪（上海和杰科技有限公司）；BL-620S、AUY120 岛津电子天平（日本岛津）；真空抽滤机（诸城市国一轻工机械有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 猪皮预处理 取新鲜未脱毛的背面猪皮，去污物、杂质及皮下脂肪，切成约8 cm×5 cm 小块后备用。1.2.2 猪皮脱毛处理 挑选3 份预处理好的未脱毛新鲜猪皮，按3 m L/g 猪皮的量加入蒸馏水，调节pH值至6.5，按适当比例加入中性蛋白酶，混匀后于4℃酶解处理。捞起猪皮放入加有适量枯草杆菌α-淀粉酶的溶液中，混匀后调节温度至60℃酶解处理。过滤排除酶解液以备重复利用，用高压水枪喷洗猪皮表面，过滤除去残留小毛，计算脱毛率。

1.3 试验设计

1.3.1 单因素试验 （1）中性蛋白酶用量对猪皮脱毛率的影响：向处理好的猪皮样品中分别加入2 000、2 500、3 000、3 500、4 000 U/100g 猪皮的中性蛋白酶，混匀后于4 ℃酶解处理70 m in，再用4 000 U/100g 猪皮的α-淀粉酶于60℃酶解处理40 m in，过滤、喷洗脱毛后计算脱毛率；（2）中性蛋白酶处理时间对猪皮脱毛率的影响：于4 ℃条件下，用3 500 U/100g 猪皮的中性蛋白酶分别处理猪皮50、60、70、80、90 m in 后，再用4 000 U/100g 猪皮的α-淀粉酶于60℃酶解处理40 m in，喷洗脱毛后计算脱毛率；（3）α-淀粉酶用量对猪皮脱毛率的影响：于4 ℃条件下，用3 500 U/100g中性蛋白酶处理猪皮80 m in 后，分别用2 000、3 000、4 000、5 000、6 000 U/100 g 猪皮的α-淀粉酶于60 ℃酶解处理40 m in，喷洗脱毛后计算脱毛率；（4）α-淀粉酶处理时间对猪皮脱毛率的影响：于4 ℃条件下，用3 500 U/100g 猪皮的中性蛋白酶处理猪皮80 m in 后，用4 000 U/100 g 猪皮的α-淀粉酶于60 ℃下分别处理猪皮30、40、50、60、70 m in，喷洗脱毛并计算脱毛率。1.3.2 正交试验 在单因素试验的基础上，以猪皮脱毛率为主要考察指标，选定中性蛋白酶用量（A）、α-淀粉酶用量（B）、中性蛋白酶处理时间（C）、α-淀粉酶处理时间（D）这四因素进行L9（34）正交试验，采用极差分析方法，对猪皮脱毛工艺进行优化，并衡量脱毛后猪皮胶原蛋白的损失。试验设计如表1 所示。

1.4 数据计算

1.4.1 猪皮脱毛率的计算 采用五点取样法，根据记上不记下，记左不记右的原则，每个点选取1 cm2的猪皮面积，数出每个单位面积内的猪毛根数，计为a1，b1，c1，d1，e1，取其平均值g1；脱毛完成后，采取同样的方法数出单位面积内的猪毛根数a2，b2，c2，d2，e2，取其平均值g2。脱毛率计算公式如下：

表1 L9（34）正交试验因素水平设计

1.4.2 猪皮胶原蛋白损失率的测定 （1）羟脯氨酸标准曲线测定：按照蓝蔚青[7]、杨芳宁[8]等的方法测定羟脯氨酸含量。准确配制浓度为0 、0.5、1.0、1.5、2.0 μg/m L 的羟脯氨酸标准工作液，吸取4 m L 于具色管中，加入2 m L 氯胺T，摇匀后置于室温条件下20 m in，加入2 m L 显色剂，摇匀后置于60 ℃保温20 m in，迅速冷却，在558 nm 处测定吸光度值，绘制标准曲线。（2）猪皮羟脯氨酸含量的测定：取猪皮样品4 g左右于锥形瓶中，在105 ℃硫酸溶液（3 mol/L）中水解16 h，过滤到250 m L 容量瓶并定容至刻度。稀释该溶液中的羟脯氨酸浓度至0.5～2.0 μg/m L，取4 m L 经氯胺T 氧化，测定反应液558 nm 处的吸光度值。样品中羟脯氨酸含量计算公式如下：

式中，W 为猪皮中羟脯氨酸含量（mg/g）；C 为标准曲线上相应的羟脯氨酸浓度（μg/m L）；F 为稀释倍数；M 为称取样品质量（g）。

猪皮胶原蛋白损失率计算公式如下：

式中，R 为猪皮胶原蛋白损失率（%）；W0为脱毛前（不含毛）猪皮羟脯氨酸含量（mg/g）；W1为脱毛后猪皮羟脯氨酸含量（mg/g）。

2 结果与分析

2.1 羟脯氨酸标准曲线的制定

按1.4.2 的方法制定羟脯氨酸标准曲线，如图1所示，其回归方程为：y=0.183x +0.008 2，相关系数R2为0.998。

2.2 单因素试验

2.2.1 中性蛋白酶用量对猪皮脱毛率的影响 考察不同中性蛋白酶用量对猪皮脱毛率的影响，结果如图2 所示，猪皮脱毛率随中性蛋白酶用量的增加而提高，酶用量达到3 500 U/100g 猪皮时脱毛率达到92.13%。之后，随酶用量的增加脱毛率增加缓慢。这说明3 500 U/100g 猪皮的酶用量已经足够水解毛囊中的粘蛋白及类粘蛋白，促进α-淀粉酶渗入，使毛松动而脱离[9]。为减少胶原蛋白损失，选择3 500 U/100g 猪皮为最佳中性蛋白酶用量。

图1 羟脯氨酸标准曲线

图2 中性蛋白酶用量对猪皮脱毛率的影响

2.2.2 中性蛋白酶处理时间对猪皮脱毛率的影响考察不同中性蛋白酶处理时间对猪皮脱毛率的影响，结果如图3 所示，猪皮脱毛率先提高后下降，并于80 m in 时达到最大值93.62%。这说明中性蛋白酶透过猪皮肉层脂肪及外表面角质层到达并作用于毛囊需要足够的时间。但若中性蛋白酶作用时间太长，由于酶活性、产物或底物的限制，加上粘附在猪皮粒面的中性蛋白酶对α-淀粉酶活性的削弱，脱毛率反而下降。为减少猪皮胶原蛋白的损失，选择80 m in 为最佳的中性蛋白酶处理时间。

图3 中性蛋白酶处理时间对猪皮脱毛率的影响

2.2.3 α-淀粉酶用量对猪皮脱毛率的影响 考察不同α-淀粉酶用量对猪皮脱毛率的影响，结果如图4所示，随α-淀粉酶用量的增加，猪皮脱毛率也逐渐提高并达到平稳状态，4 000 U/100 g 猪皮浓度时脱毛率达到94.79%。α-淀粉酶能水解皮质纤维间的粘多糖，适当松散皮质纤维，从而促进毛的脱落[10]。试验结果表明，4 000 U/100 g 猪皮的α-淀粉酶用量已经具有良好的脱毛效果。

图4 α-淀粉酶用量对猪皮脱毛率的影响

2.2.4 α-淀粉酶处理时间对猪皮脱毛率的影响 考察不同α-淀粉酶处理时间对猪皮脱毛率的影响，结果如图5 所示，随α-淀粉酶处理时间的延长，猪皮脱毛率先增后降，于40 m in 时达到最大值95.79%。适度的α-淀粉酶处理能起到松散皮质纤维，促进毛脱落的作用，但长时间酶解处理会使猪皮蛋白质部分变性，猪皮涨发、变硬，反而不利于脱毛。因此，选择40 m in 为最佳的α-淀粉酶处理时间。

图5 α-淀粉酶处理时间对猪皮脱毛率的影响

2.3 正交试验

由表2 的极差分析可知，影响猪皮脱毛率的因素主次关系为：中性蛋白酶用量（A）＞α-淀粉酶处理时间（D）＞α-淀粉酶用量（B）＞中性蛋白酶处理时间（C）。最优方案为A2B2C2D1，即中性蛋白酶用量3 500 U/100 g，α-淀粉酶用量4 000 U/100 g，中性蛋白酶处理时间80 min，α-淀粉酶处理时间35 min，此结果与单因素试验结果基本一致。

表2 正交实验结果与分析

2.4 验证试验

为验证正交试验结果的可靠性与重现性，按2.2所得的最佳工艺进行3 次平行试验，脱毛率分别为97.68%、98.05%、97.91%，平均脱毛率为97.88%，满足食用猪皮加工的脱毛要求。测定脱毛前后猪皮的羟脯氨酸含量，结果如表3 所示，脱毛后猪皮胶原蛋白损失率仅为5.81%。最优条件下的猪皮脱毛效果如图6 所示。

表3 脱毛后猪皮胶原蛋白的损失率

图6 最优脱毛工艺条件下的猪皮脱毛效果

3 讨论与结论

脱毛是猪皮食品加工的关键工序，利用α-淀粉酶和中性蛋白酶对猪皮粘多糖、粘蛋白和类粘蛋白的水解作用，能有效削弱毛与皮间的联结而轻松脱毛[11]。这种酶法脱毛安全性高，作用条件温和，设备要求低，不仅有效解决了传统脱毛方法中脱毛不净、皮质损伤、有害物质残留等问题，还可避免环境污染和资源浪费问题。

该研究通过单因素试验和正交试验，系统探讨了食用猪皮的酶法脱毛条件，试验结果表明，用3 500 U/100g 猪皮的中性蛋白酶酶解处理80 m in 后，再用4 000 U/100g 猪皮的α-淀粉酶酶解处理35 m in，猪毛脱除率可达97.88%，胶原损失率为5.81%，满足猪皮加工要求。

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