專利名稱：一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法
技術領域：
本發明屬于農產品加工領域，涉及一種藥食兼用植物的保存處理方法，特別涉及一種十字花科植物瑪咖通過高溫蒸汽處理后抑制生物酶活性的保存處理方法。
背景技術：
瑪咖(Lepidium meyenii Walp.)是原產于秘魯海拔3500m以上安第斯高寒山區的草本植物，屬十字花科獨行菜屬，其栽培和食用歷史悠久，具有抗疲勞、改善性功能、提高生育力等多種功效。瑪咖中的芥子油苷及其多種代謝物質是瑪咖保健功效的主要活性物質，具有抗癌、抗氧化及抗菌等作用。鮮瑪咖中芥子油苷的含量高，然而商業化瑪咖干粉中芥子油苷含量非常低，這是因為瑪咖等十字花科植物中存在一種特有的底物一酶系統即芥子油苷一黑芥子酶系統，在瑪咖加工、干燥和制粉的過程中，芥子油苷與黑芥子酶直接接觸，并使芥子油苷分解為異硫氰酸、腈等刺激性氣味物質。因此，有必要在貯藏和加工之前對新采收瑪咖原料中的黑芥子酶進行鈍化處理，以最大限度保留其中的芥子油苷，同時減少不良風味成分的產生，就必須有效抑制和鈍化黑芥子酶活。甘瑾等研究發現鮮瑪咖自然干燥以及真空干燥，芥子油苷均存在不同程度的分解，尤其以切片后真空干燥的損失率較大，認為加工時瑪咖塊根組織受到損傷，黑芥子酶與芥子油苷接觸而導致其大量分解。金文聞檢測瑪咖干根中芥子油苷的含量達到I. 92%，商業化瑪咖干粉中芥子油苷的含量為O. 13%，產生上述差別的原因可能來自瑪咖產品貯藏及加工過程中黑芥子酶使芥子油苷成分水解。常見的酶鈍化處理方式主要有熱水漂燙、蒸汽漂燙、微波漂燙等。目前漂燙是一個短時快速的熱處理過程，常以蒸汽或熱水為熱媒介，可提供較為均一的熱量和傳熱速率。漂燙時間的長短取決于酶鈍化所需要的時間，即傳熱的速率。到目前為止，熱水漂燙因工藝最簡單、成本最低，是最常用、最經濟的漂燙方式。然而，熱水漂燙處理時，樣品中部分水溶性營養物質擴散到漂燙液中，在生產中漂燙液又往往丟棄，致使樣品營養物質損失，如碳水化合物、蛋白質、水溶性礦物質、維生素和糖類等等。相對而言，雖然蒸汽漂燙不經濟，并且在漂燙時間上也沒有優勢，但蒸汽漂燙沒有水浸泡這個過程，可以減少固形物和水溶性化合物的損失，較優于熱水漂燙。而常規的蒸汽漂燙一般溫度等于低于100°c，且漂燙時間與熱水漂燙相當，即一般為3飛min，沒有任何明顯的時間優勢。微波漂燙作為一種新興鈍酶技術，其作用機理是基于微波的熱效應和非熱生化效應。熱效應是指微波作用于物料，使物料表里同時吸收微波能，溫度升高后使生物體內蛋白質、核酸等分子變性，導致失活，從而達到滅酶的目的。非熱生化效應主要是指在外電磁場的作用下物料中細胞膜發生功能障礙，使細胞正常代謝功能受到干擾和破壞，致使細胞DNA和RNA分子結構中的氫鍵松馳、斷裂和重新組合、誘發基因突變、染色體畸變，從而中斷細胞的正常功能，最終導致酶活力下降。采用熱水漂燙技術來使瑪咖中的黑芥子酶失活，不僅漂燙處理時間長，而且熱水漂燙過程中營養成分損失較大，瑪咖塊根中的功效活性成分如可溶性蛋白、生物堿、芥子油苷和總酚等會向熱水擴散從而大量溶失。而高溫短時蒸汽漂燙(Hightemperature-shorttime steam blanching, HTSTSB)利用高溫蒸汽進行漂燙，是一種新興的漂燙方式，可利用蒸汽的潛熱，熱效率高，節能效果顯著，將其應用到瑪咖黑芥子酶的鈍化工藝中，能使瑪咖中黑芥子酶活性抑制速度更迅速、更徹底，瑪咖產品品質提高。在降低瑪咖黑芥子酶活性的同時，盡可能大地保留瑪咖中的芥子油苷及其他營養成分，為后續加工出高品質瑪咖產品提供一定的指導依據。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術中對瑪咖中黑芥子酶降解芥子油苷的技術難題，提供一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法，該方法對黑芥子酶滅活的效率高，處理時間短，處理效率高,處理過程簡單，生產成本低，芥子油苷保存率高、且芥子油苷含量穩定、生物活性聞。為實現上述目的，本發明一方面提供一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法，包括采用蒸汽對瑪咖進行蒸汽加熱處理。其中，所述蒸汽加熱處理的時間為30-70S，優選為40-60S，進一步優選為50s ;所述蒸汽加熱處理過程中蒸汽為飽和蒸汽；蒸汽加熱處理過程中蒸汽與瑪咖的重量份配比為O. Γ10:1，優選為O. Γ :1,進一步優選為O. 5^1:1,更進一步優選為O. 5^0. 7:1。特別是，所述飽和蒸汽的相對壓力為O. Γ0. 5MPa，優選為O. 2-0. 4MPa，進一步優選為O. 25-0. 35MPa，更進一步優選為O. 35MPa ;所述瑪咖的含水率彡50%。，優選為50_90%，進一步優選為50-85%，更進一步優選為70-80%。尤其是，所述的瑪咖為新鮮采收的瑪咖。特別是，所述蒸汽加熱處理是向將放置有瑪咖的密閉容器中通入蒸汽，在蒸汽加熱瑪咖的過程中，使得瑪咖中的黑芥子酶活性降低或失去活性。本發明另一方面，提供一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法，包括如下順序進行的步驟I)將去除莖葉的瑪咖洗凈、浙干；2)將瑪咖置于密閉容器中，然后向容器中通入飽和蒸汽，對瑪咖進行加熱處理；即得。其中，步驟I)中所述瑪咖為新鮮瑪咖。特別是，還包括對浙干后的瑪咖進行降溫處理，使瑪咖的溫度彡40C。尤其是，降溫后的瑪咖溫度為_5 4°C，優選為(T4°C。特別是，所述瑪咖的含水率彡50%。，優選為50-90%，進一步優選為50_85%，更進一步優選為70-80%。其中，步驟2)中所述飽和蒸汽的相對壓力壓力為O. 1-0. 5MPa，優選為O. 2-0. 4MPa，進一步優選為O. 25-0. 35MPa，更進一步優選為O. 35MPa ;所述加熱處理的時間為30-70S，優選為40-60S，進一步優選為50s ;所述通入密閉容器中的飽和蒸汽與瑪咖的重量份配比為O. f 10:1，優選為O. f 1:1，進一步優選為O. 5 1:1，更進一步優選為
O.5 O. 7:1。
特別是，還包括步驟3)將加熱處理后的瑪咖進行冷卻處理。其中，對加熱處理后的瑪咖進行冷卻處理至15_25°C。特別是，將加熱處理后的瑪咖置于保鮮袋中，然后于水中進行所述的冷卻處理。尤其是，所述冷卻處理過程中所采用的水的溫度為10-20°C。本發明又一方面提供一種按照上述方法制備而成的瑪咖。本發明方法抑制瑪咖黑芥子酶活性方法制備的瑪咖具有如下優點I、本發明方法處理瑪咖，其黑芥子酶活性低，滅活效率高，瑪咖中黑芥子酶活的鈍化效果好，延長瑪咖貯藏期和貨物的保質期，營養成分保留多，處理后的產品的感官品質良好。2、采用本發明方法處理瑪咖處理時間短，瑪咖中的黑芥子酶活鈍化效果明顯，其含有的黑芥子酶活降低到O. 97-1. 96%，降低了 98. 04%以上；顯著低于采用熱水漂燙處理和微波輻射處理后的瑪咖中的黑芥子酶活性。3、本發明方法處理后的瑪咖中芥子油苷的含量高，達到O. 98-1. 13%，相對于新鮮的瑪咖，其芥子油苷損失率低于25. 19%，保證了瑪咖的生物活性。4、采用本發明方法處理的瑪咖其營養成分損失小，瑪咖中的營養成分含量雖有降低，但是營養成分含量減少程度小，芥子油苷含量為O. 98-1. 13%，損失小于13. 74% ;總生物堿含量為O. 33-0. 37%，損失小于10. 25% ;蛋白質含量為10. 73-10. 92%，損失小于18. 19% ；總酚含量為O. 75-0. 79U，損失小于12. 79% ;較好地保留瑪咖中原有的營養成分及外觀品質。5、本發明方法操作簡單，處理時間短，快速而且能耗小，輔助物料用量少，降低了瑪咖的生產成本，適宜工業化大規模推廣應用。
具體實施例方式本發明采用的原料的瑪咖為去莖葉后的新鮮瑪咖塊根，由中國林業科學院資源昆蟲研究所滇中高原試驗站提供，鮮瑪咖表皮呈黃色或白色或紫色，其含水率為80±5%，瑪咖的含水率為50-85%均適用于本發明。實施例II、降溫處理將去除莖葉、洗凈、浙干的新鮮瑪咖置于4°C冰箱中保存，使瑪咖塊根的溫度保持為4°C，備用。本發明中的瑪咖還可以是洗凈、浙干之后直接進行高溫飽和蒸汽加熱處理。2、加熱處理將降溫后的500g的瑪咖塊根置于壓力容器中，將電加熱蒸汽發生器(上海華征特種鍋爐有限公司，HX-7. 5D型)制備的飽和蒸汽通入壓力容器中，對瑪咖塊根進行加熱處理，其中，通入壓力容器內的飽和蒸汽的相對壓力為O. 35MPa，飽和蒸汽的通入時間為50s，控制飽和蒸汽的流量為4. 8L/s，使通入壓力容器的飽和蒸汽的質量為250g，即通入壓力容器中的飽和蒸汽的質量與置于壓力容器內的瑪咖的質量之比為O. 5:1，即每處理IOOg瑪咖時需要向壓力容器中通入絕對壓力為O. 35MPa的飽和蒸汽50g。3、冷卻處理
通入飽和蒸汽加熱處理50s后取出瑪咖，用保鮮袋裝好后置于溫度為10_20°C的流水中浸泡，待瑪咖冷卻至室溫(20-25°C)，即得到黑芥子酶活性被抑制的瑪咖。本發明實施例中冷卻處理飽和蒸汽加熱處理后的瑪咖步驟，除了采用冷水浸泡之外，其他冷卻方式均適用于本發明，例如自然冷卻、風冷、真空冷卻等均適用于本發明。實施例2除了降溫處理步驟使瑪咖塊根的溫度保持為0°C ;加熱處理步驟通入壓力容器內的飽和蒸汽的相對壓力為O. 50MPa，飽和蒸汽的通入時間為30s，控制飽和蒸汽的流量為2. 63L/s,使通入壓力容器的飽和蒸汽的質量為50g，即通入壓力容器中的飽和蒸汽的質量與置于壓力容器內的瑪咖的質量之比為O. 1:1，即每處理IOOg瑪咖時需要向壓力容器中通入絕對壓力為O. 5MPa的飽和蒸汽IOg之外，其余與實施例I相同。實施例3除了降溫處理步驟使瑪咖塊根的溫度保持為2V ;加熱處理步驟通入壓力容器內的飽和蒸汽的相對壓力為O. 25MPa,飽和蒸汽的通入時間為60s,控制飽和蒸汽的流速為2. 18L/s，使通入壓力容器的飽和蒸汽的質量為350g，即通入壓力容器中的飽和蒸汽的質量與置于壓力容器內的瑪咖的質量之比為O. 7:1，即每處理IOOg瑪咖時需要向壓力容器中通入絕對壓力為O. 25MPa的飽和蒸汽70g之外，其余與實施例I相同。實施例4除了加熱處理步驟通入壓力容器內的飽和蒸汽的相對壓力為O. lOMPa，飽和蒸汽的通入時間為70s，控制飽和蒸汽的流速為3. 17L/s，使通入壓力容器的飽和蒸汽的質量為500g，即通入壓力容器中的飽和蒸汽的質量與置于壓力容器內的瑪咖的質量之比為1:1，即每處理IOOg瑪咖時需要向壓力容器中通入絕對壓力為O. IOMPa的飽和蒸汽IOOg之外，其余與實施例I相同。實施例5除了加熱處理步驟通入壓力容器內的飽和蒸汽的相對壓力為O. 40MPa，飽和蒸汽的通入時間為40s，控制飽和蒸汽的流速為2. 34L/s，使通入壓力容器的飽和蒸汽的質量為300g,即通入壓力容器中的飽和蒸汽的質量與置于壓力容器內的瑪咖的質量之比為O. 6:1，即每處理IOOg瑪咖時需要向壓力容器中通入絕對壓力為O. 40MPa的飽和蒸汽60g之外，其余與實施例I相同。對照例I將本發明實施例I所使用的原料瑪咖塊根直接放入蒸餾水中，加熱至蒸餾水沸騰，進行熱水漂燙處理，其中瑪咖的重量與水的體積之比為1:6，漂燙處理的時間為50s，然后取出漂燙后的瑪咖塊根，置于流水(溫度為15-20°C)中冷卻至室溫(20-25°C)，即得到黑芥子酶活性鈍化的瑪咖。對照例2除了漂燙處理時間為150s之外，其余與對照例I相同。對照例3除了蒸汽加熱處理步驟，蒸汽采用絕對壓力為O. IMPa的飽和蒸汽之外，其余與實施例I相同。對照例4
除了蒸汽加熱處理步驟，蒸汽采用絕對壓力為O. IMPa的飽和蒸汽之外，其余與實施例2相同。對照例5除了蒸汽加熱處理步驟，蒸汽采用絕對壓力為O. IMPa的飽和蒸汽之外，其余與實施例3相同。對照例6除了蒸汽加熱處理步驟，蒸汽采用絕對壓力為O. IMPa的飽和蒸汽之外，其余與實施例4相同。對照例7除了蒸汽加熱處理步驟，蒸汽采用絕對壓力為O. IMPa的飽和蒸汽，蒸汽處理時間為5min之外,其余與實施例5相同。對照例8將本發明實施例I所使用的原料瑪咖塊根置于微波爐專用盒中，加入2(T25ml的純水潤濕瑪咖表面，然后放入常壓微波萃取儀(上海新儀微波化學科技有限公司，MAS-I型)內進行微波處理，微波功率為700W，處理時間為60s，然后取出瑪咖塊根放入保鮮袋，置于流水(溫度為15-20°C)中冷卻至室溫(20-25°C)，即得到黑芥子酶活性鈍化的瑪咖。試驗例I黑芥子酶活性的測定分別取實施例1-4、對照例1-7制備的瑪咖樣品和實施例I的鮮瑪咖各10g，分別放入冷凍混合球磨儀(德國RETSCH公司，MM400型)中，各加60mL的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液研磨3min,4°C下浸提30min,然后用緩沖液再浸提2次，并定容至IOOmL,取6mL離心(40C、10000r/min、15min)，取上清液轉入透析袋(800(Tl4000D)，4°C下，在緩沖液中(pH=6. O)透析24h后測定酶活。離心后的上清液使用紫外-可見光分光光度計(美國貝克曼庫爾特有限公司，DU800型)進行紫外分光光度法測定瑪咖黑芥子酶活。以sinigrin (黑芥子硫苷酸鉀)做為底物，在227nm處測sinigrin的濃度，其中，首先將磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液(pH=6. 0，
2.OmL)與sinigrin底物(濃度為2mmol/L，0. 2mL)組成的混合液(共2. 2ml)在37°C水浴中恒溫處理lOmin，接著將混合液緩慢倒入石英比色皿，然后用移液槍迅速加入I. OmL透析后的酶提取液，用紫外-可見分光光度計于227nm波長處測初始Imin內吸光度變化ΛΑ，其中，酶活單位(U/g)以每克樣品每分鐘O. 001吸光度的變化來表示。將未處理鮮樣瑪咖黑芥子酶活定為100%，其他條件處理后的酶活與新鮮瑪咖黑芥子酶活相比較計算其相對酶活，重復3次，取平均值，測定結果如表I所示。 試驗例2生物堿含量測定按照如下方法對實施例1-4、對照例1-7制備的瑪咖樣品和新鮮瑪咖中的生物堿的含量進行測定，測定方法為酸性染料比色法，具體如下①標準曲線的配制與測定稱取苦參堿對照品10mg，精密稱定，溶于氯仿溶液中，并定容至IOOmL,得到質量濃度為O. lmg/mL的對照品溶液。準確吸取苦參堿對照品溶液O. 0,0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5,0. 6mL，分別加入氯仿至
I.OmL,再加入pH7. O的2. OX 10_4mol/L溴磨香草酹藍顯色劑5. OmL,氯仿5. OmL,密塞振搖2min，倒入分液漏斗中，靜置2h，取氯仿層4. OmL，在氯仿層中分別加入無水硫酸鈉O. 2g，搖勻，放置lOmin，以未加苦參堿的試驗樣為空白對照，于最大吸收波長處測定吸光度。以苦參堿對照品濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，得出線性回歸方程。②酸性染料比色法測定樣品生物堿含量將實施例1-4、對照例1-7制備的瑪咖樣品和新鮮瑪咖原料搗碎，取Ig用甲醇20mL浸泡24h，過濾，取濾液為提取液。同法提取3次，合并提取液、濃縮為浸膏。然后用質量分數2%HC1溶液洗滌溶解，共洗滌3次，合并酸液，5000r/min離心lOmim。取酸溶液，用質量分數10%Na0H調至pHIO，再用等體積氯仿萃取3次，合并萃取液、濃縮并定容至10mL。取樣品氯仿提取液，按照標準曲線測定的方法進行測定，并根據回歸方程計算樣品生物堿含量。測定結果如表I所示。試驗例3芥子油苷含量測定采用氯化鈀法對實施例1-4、對照例1-7制備的瑪咖樣品和新鮮瑪咖中芥子油苷的含量進行測定，測定方法如下I、提取瑪咖中的總芥子油苷分別取實施例1-4、對照例1-7制備的瑪咖樣品和新鮮瑪咖各IOg于玻璃培養皿中真空冷凍干燥，然后用冷凍混合球磨儀粉碎成粉末，取粉末樣品O. Ig,加入6mL 70%的甲醇，于75°C水浴條件下提取15min，冷卻后加入ImL O. 375mol/L醋酸鉛溶液，放置15min, IOOOOrmp離心lOmin，取上清液，定容到10mL，得到瑪咖總芥子油苷提取液，4°C下保存待用(12h內測定)。2、芥子油苷測定用sinigrin標準品配制成2. Ommol/L (80mg/100ml)的標準液，分別取O. OmL，
O.4mL, O. 8mL, I. 2mL, I. 6mL, 2. OmL 于 IOmL 比色管中，補加水到 2. OmL,再加入 O. 15% 羧甲基纖維素鈉溶液4mL，充分搖勻，加入2mL PdCl2顯色溶液，蓋上塞子，再充分搖勻并于25°C下放置2h，用ImL比色皿，以水-PdCl2-羧甲基纖維素鈉空白溶液作參比溶液，測定OD540,以測定的OD值為縱坐標，以sinigrin標準品的濃度為橫坐標繪制標準曲線，回歸方程為 A=L 1938C-0. 0098，R2=O. 9992，C (mmol/L)表示測試液的濃度，sinigrin 標準品在
O.05-0. 50mmol/L范圍內線性良好。分別取瑪咖總芥子油苷提取液2mL于IOmL比色管中，繪制標準曲線的方法顯色，并測定OD54tl，并與標準曲線對照，求出樣品中芥子油苷的總量(M)，計算公式為
權利要求
1.一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法，包括采用蒸汽對瑪咖進行加熱處理。
2.如權利要求I所述的方法，其特征是所述蒸汽加熱處理的時間為30-70S。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征是在所述蒸汽加熱處理過程中蒸汽的重量與瑪咖的重量之比為O.廣10:1。
4.如權利要求I或2所述的方法，其特征是所述瑪咖的含水率>50%。
5.如權利要求I或2所述的方法，其特征是在所述蒸汽加熱處理過程中蒸汽為飽和蒸汽。
6.如權利要求5所述方法，其特征是所述飽和蒸汽的相對壓力為O.Γ0. 5MPa。
7.一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法，包括如下順序進行的步驟1)將去除莖葉的瑪咖洗凈、浙干；2)將瑪咖置于密閉容器中，然后向容器中通入飽和蒸汽，對瑪咖進行加熱處理；即得。
8.如權利要求7所述的方法，其特征是步驟2)中所述飽和蒸汽的相對壓力為 O. Γ0. 5MPa。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征是步驟2)中所述加熱處理時間為30-70s。
10.一種瑪咖，其特征是按照如權利要求1-9任一所述的方法制備而成。
全文摘要
本發明公開了一種抑制瑪咖黑芥子酶活性的方法，包括采用蒸汽對瑪咖進行短時間加熱處理，即將新鮮的瑪咖置于高溫蒸汽中進行漂燙，使得瑪咖中的黑芥子酶活性受到抑制或滅活。本發明方法的瑪咖黑芥子酶滅活效率高，黑芥子酶活性低，可延長瑪咖貯藏期，或延長貨物保質期；而且，采用本發明方法制備的瑪咖中芥子油苷保留含量高，保持了瑪咖的生物活性以及較好地保留瑪咖中原有的營養成分及外觀品質；第三，本發明方法簡單易行，節約能源，成本低，工作環境和衛生環境好，無污染。
文檔編號A01N3/00GK102934680SQ201210400920
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者涂行浩, 張弘, 徐涓, 陳曉鳴, 鄭華, 馮穎, 甘瑾, 張敏 申請人:中國林業科學研究院資源昆蟲研究所