CN102754682A - 一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法，包括对玛咖进行微波辐射处理，即将新鲜的玛咖置于微波辐射条件下，使得玛咖中的黑芥子酶活性受到抑制或灭活。本发明方法的玛咖黑芥子酶灭活效率高，黑芥子酶活性低，可延长玛咖贮藏期，或延长货物保质期；而且，采用本发明方法制备的玛咖中芥子油苷含量高，保持了玛咖的生物活性以及较好地保留玛咖中原有的营养成分及外观品质；第三，本发明方法简单易行，节约能源，成本低，工作环境和卫生环境好，无污染。

Description

一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法

技术领域

本发明属于农产品加工领域，涉及一种药食兼用植物的保存处理方法，特别涉及一种十字花科植物玛咖通过辐射处理后抑制生物酶活性的保存处理方法。

背景技术

玛咖(Maca)，又名Peruvian ginseng、maka、maca-maca、maino、ayak chichira、ayak willku等，原产于海拔3500～4500米的南美安第斯山区，现在主要分布在秘鲁中部的Puno生态区和秘鲁东南部城市Puno，为十字花科(Cruciferae)独行菜属(Lepidium)植物，玛咖的根茎像小圆萝卜头，叶子像胡萝卜秧。

玛咖既可药用，也可食用，因其营养丰富，数千年来一直是生活在高原地区印加人的主要食物来源之一，因而受到印加人的青睐。玛咖在南美的食用历史已经有5800多年，传统上用于强壮身体，提高生育力，改善性功能，抗抑郁，抗贫血等。早在500年前，玛咖增强体力、提高性欲的药用价值就在秘鲁广泛运用。多年来，国际医学界从未停止过对玛咖的研究，而且最近的一系列研究发现，玛咖抗疲劳功效极好，且不透支身体，无任何副作用。从20世纪60年代初期到80年代，关于玛咖植物学和药用价值的研究逐步系统化，玛咖的一些传统作用得到德国和北美植物学研究者的科学验证，尤其是80年代以后，联合国粮农组织(FAO)建议世界各国推广对玛咖的种植。玛咖得到人们的普遍重视是在90年代初，研究者在寻找“伟哥”替代品时发现了这种植物在提高性功能上的显著功效，使玛咖一举成为国际保健品和药品中的一颗新星。玛咖是一种纯天然产品，加工时不加任何添加物。目前，以玛咖为主要原料生产的各种保健品在美国、日本、欧洲等市场上迅速推广。

玛咖的化学成分鉴定、活性成分分离及其药理作用等得到了进一步的探讨，其中玛咖提高生育力、改善性功能、抗癌、抗白血病、治疗更年期综合症等作用成为当前的研究热点。大量研究表明玛咖具有抗疲劳、改善性功能、减少前列腺增生等多种功效，且无毒、食用安全。多数研究者认为玛咖酰胺、苄基芥子油苷和其分解产物异硫氰酸苄酯为其主要活性成分及特征物质，且大量研究表明芥子油苷及异硫氰酸酯类物质具有抗肿瘤、提高生育力等功效，应在加工过程中尽量保留。

然而商业化玛咖干粉中芥子油苷含量非常低，这是因为十字花科植物中含有一种特有的底物酶系统：芥子油苷-黑芥子酶系统，在玛咖加工、干燥和制粉的过程中，芥子油苷与黑芥子酶直接接触，并使芥子油苷分解为异硫氰酸、腈等刺激性气味物质。因此，在玛咖加工时为尽可能保留更多的芥子油苷，同时减少不良风味成分的产生，就必须有效抑制和钝化黑芥子酶活。

微波处理作为一种新兴钝酶技术在国内外均有相关研究，其作用机理是基于微波的热效应和非热生化效应。热效应是指微波作用于物料，使物料表里同时吸收微波能，温度升高后使生物体内蛋白质、核酸等分子变性，导致失活，从而达到灭酶的目的。非热生化效应主要是指在外电磁场的作用下物料中细胞膜发生功能障碍，使细胞正常代谢功能受到干扰和破坏，致使细胞DNA和RNA分子结构中的氢键松驰、断裂和重新组合、诱发基因突变、染色体畸变，从而中断细胞的正常功能，最终导致酶活力下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中对玛咖中黑芥子酶降解芥子油苷的技术难题，提供一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法，该方法对黑芥子酶灭活的效率高，处理时间短，处理效率高，处理过程简单，生产成本低，芥子油苷保存率高、且芥子油苷含量稳定、生物活性高。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法，包括对玛咖进行微波辐射处理。

其中，所述微波辐射处理即是将玛咖置于微波辐射条件下，使得玛咖中的黑芥子酶活性收到抑制或灭活。

其中，所述微波辐射处理的时间为50-70s，优选为60s。

特别是，在所述微波辐射处理过程中微波的辐射功率与玛咖的重量之比为10-14∶1，优选为12-14∶1，进一步优选为12∶1，即当进行微波辐射处理的玛咖的重量为1g时，微波的功率为10-14w或当玛咖的重量为1kg时，微波的功率为10-14kw。

其中，所述微波的辐射功率与玛咖的重量之比即是微波强度，也就是在单位时间内单位质量的物料所消耗的微波的能。

特别是，所述玛咖的含水率≥50％，优选为50-90％，进一步优选为50-85％，更进一步优选为70-80％。

尤其是，所述的玛咖为新鲜采收的玛咖。

本发明另一方面，提供一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将玛咖切成厚度为1-5mm的玛咖片；

2)向玛咖片中加入水，混合后，置于微波炉密封盒内进行微波辐射处理；

3)取出玛咖片，冷却后，制得黑芥子酶活性受到钝化的玛咖。

其中，步骤1)中所述的玛咖的含水率≥50％，优选为50-90％，进一步优选为50-85％，更进一步优选为70-80％；玛咖片的厚度优选为2-4mm，进一步优选为3mm。

其中，步骤2)中所述玛咖片的重量与水的体积之比为1-3∶1，优选为1.7-3∶1，进一步优选为2∶1。

特别是，在所述微波辐射处理过程中微波的辐射功率与玛咖的重量之比为10-14∶1，优选为12-14∶1，进一步优选为12∶1，即当进行微波辐射处理的玛咖的重量为1g时，微波的功率为10-14w或当玛咖的重量为1kg时，微波的功率为10-14kw。

其中，所述微波的辐射功率与玛咖的重量之比即是微波强度，也就是在单位时间内单位质量的物料所消耗的微波的能。

其中，步骤3)中所述的冷却是将经过微波辐射处理的玛咖片冷却至5-40℃。

特别是，将所述微波辐射处理的玛咖片冷却10-30℃。

本发明又一方面提供一种按照上述方法制备而成的玛咖。

本发明方法钝化玛咖黑芥子酶活性方法制备的玛咖具有如下优点：

1、本发明方法处理玛咖，其黑芥子酶活性低，灭活效率高，玛咖中黑芥子酶活的钝化效果好，延长玛咖贮藏期和货物的保质期，营养成分保留多，处理后的产品的感官品质良好。

2、采用本发明方法处理玛咖处理时间短，玛咖中的黑芥子酶活钝化效果明显，其含有的黑芥子酶活降低到0.97-1.10％，降低了98.9％以上；显著低于采用热水漂烫处理后的玛咖中的黑芥子酶活性.

3、本发明方法处理后的玛咖中芥子油苷的含量高，达到1.08-1.13％，相对于新鲜的玛咖，其芥子油苷损失率低于20.5％，保证了玛咖的生物活性。

4、采用本发明方法处理的玛咖其营养成分损失小，玛咖中的营养成分含量虽有降低，但是营养成分含量减少程度小，芥子油苷含量为1.08-1.13％，损失小于20.5％；Vc含量为35.63-38.24mg/kg，损失小于30.5％；蛋白质含量为9.24-9.43％，损失小于29.6％；较好地保留玛咖中原有的营养成分及外观品质。

5、本发明方法操作简单，处理时间短，快速而且能耗小，辅助物料用量少，降低了玛咖的生产成本，适宜工业化大规模推广应用。

具体实施方式

本发明采用的原料的玛咖为去茎叶后的新鲜玛咖块根，由中国林业科学院资源昆虫研究所滇中高原试验站提供，玛咖的含水率为50-85％。

实施例1

1、制备玛咖片

将新鲜玛咖用中药切片机(瑞安市永历制药机械有限公司)在温度保持为0-4℃下将玛咖切成鲜玛咖片，玛咖片的厚度为3±0.5mm，玛咖的含水率为75％，然后将玛咖片置于4℃冰箱中保存，备用。

2、玛咖加水保湿

将玛咖片和水加入到微波炉专用盒中，混合均匀，密封，防止水分散失，增大微波炉盒内的相对湿度，其中，玛咖片重量与水的体积之比为2∶1，即每1ml水与2g的玛咖片相混合或每1L水与2kg的玛咖片相混合。

3、微波钝化处理

将装有物料的微波炉专用盒放入微波萃取仪(上海新仪微波化学科技有限公司)内进行微波辐射处理，其中，微波辐射处理过程中控制处理时间为60s，微波强度为12∶1，即微波功率与玛咖的重量之比12∶1，即当玛咖的重量为1g(湿重)时，微波的功率为12w或当玛咖的重量为1kg(湿重)时，微波的功率为12kw，也就是说玛咖的重量(湿重)为100g，微波的功率为1200w。

4、冷却处理

将微波辐射处理后的玛咖片取出后置于冰水浴中进行冷却处理，待玛咖片冷却至室温(25℃)，即得到黑芥子酶活性钝化的玛咖。

实施例2

制备玛咖片过程中除了鲜玛咖片的厚度为2±0.5mm，玛咖的含水率为50％；玛咖加水保湿过程中除了玛咖片重量与水的体积之比为1∶1；微波钝化处理过程中微波辐射处理时间为70s，微波强度为10∶1，即微波辐射处理过程中微波的功率与玛咖片的重量之比为10∶1，也就是当玛咖的重量为1g时，微波的功率为10w或当玛咖的重量为1kg时，微波的功率为10kw，即玛咖的重量(湿重)为100g，微波的功率为1000w之外，其余与实施例1相同。

实施例3

制备玛咖片过程中除了鲜玛咖片的厚度为4mm，玛咖的含水率为80％；玛咖加水保湿过程中除了玛咖片重量与水的体积之比为3∶1；微波钝化处理过程中微波辐射处理时间为50s，微波强度为14∶1，即微波辐射处理过程中微波的功率与玛咖片的重量之比为14∶1，也就是当玛咖的重量为1g时，微波的功率为14w或当玛咖的重量为1kg时，微波的功率为14kw，即玛咖的重量(湿重)为100g，微波的功率为1400w之外，其余与实施例1相同。

实施例4

制备玛咖片过程中除了鲜玛咖片的厚度为1mm，玛咖的含水率为70％；玛咖加水保湿过程中除了玛咖片重量与水的体积之比为1.7∶1；微波钝化处理过程中微波辐射处理时间为64s，微波强度为14∶1，即微波辐射处理过程中微波的功率与玛咖片的重量之比为14∶1，也就是当玛咖的重量为1g时，微波的功率为14w或当玛咖的重量为1kg时，微波的功率为14kw，即玛咖的重量(湿重)为100g，微波的功率为1400w之外，其余与实施例1相同。

对照例1

将本发明实施例1所使用的原料玛咖片直接放入蒸馏水中，加热至蒸馏水沸腾，进行漂烫处理，其中玛咖的重量与水的体积之比为1∶6，漂烫处理的时间为60s，然后过滤取出漂烫后的玛咖片，置于冰水浴中进行冷却处理，待玛咖片冷却至室温(25℃)，即得到黑芥子酶活性钝化的玛咖。

对照例2

除了漂烫处理时间为90s之外，其余与对照例1相同。

对照例3

除了漂烫处理时间为120s之外，其余与对照例1相同。

对照例4

除了漂烫处理时间为150s之外，其余与对照例1相同。

试验例1黑芥子酶活性的测定

分别取实施例1-4、对照例1-4制备的玛咖样品和实施例1的鲜玛咖各10g，分别放入冷冻混合球磨仪(德国RETSCH公司，MM400型)中，各加20mL的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液(pH＝6.0，温度为4℃)，研磨3min，4℃下浸提30min，然后在用温度为4℃的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液再分别浸提2次，浸提液分别定容至50mL，取6mL离心(4℃、10000r/min、15min)，上清液转入透析袋(分子截留量为8000～14000D)中，在4℃下，在磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液中(pH＝6.0)透析24h。

透析液使用紫外-可见光分光光度计(美国贝克曼库尔特有限公司，DU800型)进行紫外分光光度法测定玛咖黑芥子酶活。以sinigrin(黑芥子硫苷酸钾)做为底物，在227nm处测sinigrin的浓度，其中，首先将磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液(pH＝6.0，2.0mL)与sinigrin底物(浓度为2mmol/L，0.2mL)组成的混合液(共2.2ml)在37℃水浴中恒温处理10min，接着将混合液缓慢倒入石英比色皿，然后用移液枪迅速加入1.0mL透析后的酶提取液，用紫外-可见分光光度计于227nm波长处测初始1min内吸光度变化ΔA，其中，酶活单位(U/g)以每克样品每分钟0.001吸光度的变化来表示。

将未处理鲜样玛咖黑芥子酶活定为100％，其他条件处理后的酶活与新鲜玛咖黑芥子酶活相比较计算其相对酶活，重复3次，取平均值，测定结果如表1所示。

试验例2Vc含量测定

采用2，6-二氯靛酚法对实施例1-4、对照例1-4制备的玛咖样品和新鲜玛咖中的Vc的含量进行测定，测定方法如下：

1、配制标准液

标准抗坏血酸(Vc)溶液：准确称取100mg纯抗坏血酸，溶于质量百分比浓度为2％的草酸溶液中，并稀释至100毫升，贮棕色瓶，冷藏保存，最好临用时配制。

2，6-二氯靛酚钠溶液：将50mg 2，6一二氯靛酚钠于200ml含有52g NaHCO₃的热水中，冷却后加水稀释至250毫升，滤去不溶物，贮于棕色瓶内。每次临用时以标准抗坏血酸溶液标定。

2、样品测定

1)用吸水纸吸干玛咖片表面水分后，分别称取5克剪碎，加入质量百分比浓度为2％的草酸溶液5毫升，于研钵中研成浆，倒入100毫升的容量瓶内，用浓度为2％草酸洗涤研钵数次，最后定容至刻度，充分混匀后过滤，弃去最初几毫升滤液，如滤液色深可用白陶土脱色，备用。

2)将1ml标准Vc溶液、9ml浓度为2％的草酸溶液，加入50ml锥形瓶中，同时将浓度为2％的草酸溶液10ml加入到另一个50ml锥形瓶中作空白对照，用已标定的2，6-二氯酚靛酚钠滴定至粉红色出现，15秒不退色。记录所用的毫升数，计算每毫升2，6-二氯靛酚钠所氧化维生素C的毫克数(K)。

3)每个样品取50ml锥形瓶2个，分别加入玛咖滤液10ml，用已标定的2，6-二氯靛酚钠溶液滴定至终点，以微红色能保持15秒不退色为止，整个滴定过程宜迅速，不宜超过2min，空白滴定方法同前，记录两次滴定所得的结果，求平均值V₁。

计算样品中Vc的含量，计算公式如下：

$\mathrm{Vc}(\mathrm{mg}/\mathrm{Kg})=\frac{(V_1-V_2)\×K\×V}{W\×V_3}\×1000$

式中：V₁为滴定样品时所用的2，6-二氯靛酚钠溶液体积(ml)；V₂为滴定空白时所用的2，6-二氯靛酚钠溶液体积(ml)；V₃为样品测定时所用滤液体积(ml)；V为样品提取液的总体积；K为1ml染料能氧化Vc的量(mg)；W为称取样品的重量(g)。

测定结果如表1所示。

试验例3芥子油苷含量测定

采用氯化钯法对实施例1-4、对照例1-4制备的玛咖样品和新鲜玛咖中芥子油苷的含量进行测定，测定方法如下：

1、提取玛咖中的总芥子油苷

分别取实施例1-4、对照例1-4制备的玛咖样品和新鲜玛咖各10g于玻璃培养皿中，置于真空干燥箱(105℃)干蒸60min，然后用冷冻混合球磨仪粉碎成粉末，取粉末样品0.1g，加入6mL 70％的甲醇，于75℃水浴条件下提取15min，冷却后加入1mL0.375mol/L醋酸铅溶液，放置15min，10000rmp离心10min，取上清液，定容到10mL，得到玛咖总芥子油苷提取液，4℃下保存待用(12h内测定)。

2、芥子油苷测定

用sinigrin标准品配制成2.0mmol/L(80mg/100ml)的标准液，取分别取0.0mL，0.4mL，0.8mL，1.2mL，1.6mL，2.0mL于10mL比色管中，补加水到2.0mL，再加入0.15％羧甲基纤维素钠溶液4mL，充分摇匀，加入2mL PdCl₂显色溶液，盖上塞子，再充分摇匀并25℃下放置2h，用1mL比色皿，以水-PdCl₂-羧甲基纤维素钠空白溶液作参比溶液，测定OD₅₄₀，以测定的OD值为纵坐标，以sinigrin标准品的浓度为横坐标绘制标准曲线，回归方程为A＝1.1938C-0.0098，R²＝0.9992，C(mmol/L)表示测试液的浓度，sinigrin标准品在0.05-0.50mmol/L范围内线性良好。

分别取玛咖总芥子油苷提取液2mL于10mL比色管中，绘制标准曲线的方法显色，并测定OD₅₄₀，并与标准曲线对照，求出样品中芥子油苷的总量(M)，计算公式为：

$M=\frac{447\×4\×C\×{10}^{-5}}{0.1}\×100\%$

其中：M为样品中芥子油苷的总量(％)；447为玛咖中总芥子油苷的相对分子量；C为样品中芥子油苷的浓度；4为测试样稀释倍数；0.1为样品重量。

测定结果如表1所示。

试验例4蛋白质含量测定

采用考马斯亮蓝法对实施例1-4、对照例1-4制备的玛咖样品和新鲜玛咖中蛋白质的含量进行测定，测定方法如下：

1、配制标准溶液

标准蛋白质溶液：称取100mg牛血清白蛋白，溶于蒸馏水并定容至100mL，制成1mg/mL的原液。

考马斯亮蓝G-250试剂：称取100mg考马斯亮蓝G-250，溶于50mL90％乙醇中，加入85％(m/v)的磷酸100mL，最后用蒸馏水定容到1000mL。

2、绘制标准曲线

1)取6支具塞试管，编号后，按表2加入试剂：

表2

2)盖上塞子，摇匀。放置2min后在595nm波长下比色测定(比色应在1h内完成)。以牛血清白蛋白含量(mg)为横坐标，以吸光度A为纵坐标绘制标准曲线，回归方程为A＝0.9357C+0.0058R²＝＝0.9989；牛血清白蛋白在0.2-1.0mg范围内线性良好。

3、样品测定

1)分别称取实施例1-4、对照例1-4制备的玛咖样品和新鲜玛咖各1g，放入混合冷冻球磨仪中，加入5mL预冷(温度为4℃)的蒸馏水匀浆3min，4℃浸提30min后转移到离心管中，再用5mL蒸馏水分次清洗研钵，洗涤液收集于同一离心管中离心(10000r/min，15min)，将上清液倒入10ml容量瓶，定容至刻度。

2)另取1支具塞试管，准确加入0.1mL样品提取液，再加入0.9mL蒸馏水，5mL考马斯亮蓝G-250试剂，充分混合，放置2min后，以标准曲线中1号试管做参比，在595nm波长下比色，记录吸光度。

根据所测样品提取液的吸光度，在标准曲线上查得相应的蛋白质含量(mg)，按下式计算：

式中：m为标准曲线中查的蛋白质含量(mg)；V_总为提取液总体积(mL)；M为样品鲜重(mg)；X为样品含水率；V_取样为测定时取用提取液的体积(mL)。

测定结果如表1所示。

表1玛咖的质量性能检测结果

表1的测定结果表明：

1、本发明的微波处理与常规的热水烫漂对玛咖品质均有一定的影响，芥子油苷、Vc、蛋白质含量均有不同程度的降低，但是热水漂烫处理后的玛咖品质降低显著，而微波处理钝化酶活效果较好、营养成分保留较多、处理后的感官品质较佳。

2、根据对果蔬残余酶活的公认参考值要求，确定果蔬中残余的酶活低于5％为热水烫漂终点，以获得良好的玛咖品质，热水烫漂时间大于120s以上，漂烫处理时间稍长，导致芥子油苷、Vc和蛋白质含量降低显著，为了达到漂烫终点，芥子油苷含量将低于0.93％、Vc的含量低于29.7mg/kg、蛋白质含量低于9.12％，营养成分大量流失。

3、采用本发明方法处理的玛咖其黑芥子酶活钝化效果明显，灭活效率高，处理50-70s后，其含有的黑芥子酶活降低到0.97-1.10％，黑芥子酶活减低了98.9％以上，显著低于采用热水漂烫处理后的玛咖中的黑芥子酶活性，保证了玛咖的药理活性，能显著延长玛咖贮藏期和货物的保质期。

4、采用本发明方法处理的玛咖其营养成分虽然有降低，但是营养成分含量减少程度小，芥子油苷含量为1.08-1.13％，相对于新鲜的玛咖，其芥子油苷损失率低于20.5％，保证了玛咖的生物活性。

5、采用本发明方法处理的玛咖能有效保留玛咖中原有的营养成分，本发明方法处理的玛咖中Vc、蛋白质含量高，Vc含量为35.63-38.24mg/kg，损失小于30.5％；蛋白质含量为9.24-9.43％，损失小于29.6％，较好地保留及外观品质。

6、本发明方法处理玛咖的效率高，处理时间短、快速、能耗小，适宜工业化推广应用。

Claims (10)

1.一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法，包括对玛咖进行微波辐射处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述微波辐射处理的时间为50-70s。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是在所述微波辐射处理过程中微波的辐射功率与玛咖的重量之比为10-14∶1。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是所述玛咖的含水率≥50％。

5.一种钝化玛咖黑芥子酶活性的方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将玛咖切成厚度为2-4mm的玛咖片；

2)向玛咖片中加入水，混合后，置于微波炉密封盒内进行微波辐射处理；

3)取出玛咖片，冷却，制得黑芥子酶活性受到钝化的玛咖。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是步骤1)中所述的玛咖的含水率≥50％。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征是步骤2)中所述玛咖片的重量与水的体积之比为1-3∶1。

8.如权利要求5或6所述的方法，其特征是步骤2)中所述微波辐射处理的时间为50-70s。

9.如权利要求5或6所述的方法，其特征是步骤2)中在所述微波辐射处理过程中微波的功率与玛咖的重量之比为10-14∶1。

10.一种黑芥子酶活性受到钝化的玛咖片，其特征是按照如权利要求1-9任一所述的方法制备而成。