微波熱燙結(jié)合酶解處理制備蘆筍提取物工藝研究

林學(xué)清

（福建省輕工業(yè)研究所，福建 福州 350001）

微波熱燙結(jié)合酶解處理制備蘆筍提取物工藝研究

林學(xué)清

（福建省輕工業(yè)研究所，福建 福州 350001）

通過(guò)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行微波熱燙結(jié)合酶解處理制備蘆筍提取物的工藝研究。結(jié)果表明，在微波功率800W、處理時(shí)間60s 、蘆筍段長(zhǎng)5cm的條件下，可以充分鈍化蘆筍中過(guò)氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）活性；熱燙處理后的蘆筍經(jīng)細(xì)微化處理后，復(fù)合加入0.8%中性蛋白酶和1.6%纖維素酶，在35℃、pH值7.0的條件下處理180 min，提取液的可溶性固形物達(dá)8.2%；提取液經(jīng)真空濃縮、噴霧干燥可制成有效成分高，水溶性好的蘆筍提取物。

蘆筍提取物；微波熱燙；纖維素酶；中性蛋白酶

蘆筍（Asparaus.officnalis.linne），屬百合科天門(mén)冬屬多年生宿根性草本植物，因嫩莖長(zhǎng)出地面形似小竹筍而得名。

蘆筍嫩莖的營(yíng)養(yǎng)成份與功能物質(zhì)含量豐富，具有良好的功能作用[1-3]。據(jù)《食物成分表》，鮮蘆筍含水分93%、蛋白質(zhì)1.4%、脂肪0.1%、碳水化合物3.0%、膳食纖維1.9%、灰分0.6%；每100g蘆筍中含鈣10mg、鎂10mg、磷42mg、鐵1.4mg、鈉3.1mg、鉀213mg、β-胡蘿卜素100μg、維生素B10.04mg、維生素B20.05mg、維生素C45mg、尼克酸0.7mg；在日本和歐美被視為一種不可多得的保健營(yíng)養(yǎng)蔬菜，譽(yù)為“蔬菜之王”。蘆筍不僅是味美的營(yíng)養(yǎng)蔬菜，而且具有極強(qiáng)的保健功效，20世紀(jì)70年代初，美國(guó)一位牙科醫(yī)生通過(guò)食用大量的蘆筍治好了自己的眼癌和惡性淋巴癌，1974年物化學(xué)家盧茨得出蘆筍可以治癌的結(jié)論。

在我國(guó)醫(yī)學(xué)史上早有蘆筍治疾患的記載，據(jù)明代李時(shí)珍《本草綱目》，蘆筍能“癭結(jié)熱氣、利小便”。蘆筍根被稱為小百部，能潤(rùn)肺鎮(zhèn)咳、祛痰、殺蟲(chóng)等。蘆筍與其他天門(mén)冬屬植物一樣含有天門(mén)冬酰胺、β-谷甾醇及糖醛衍生物等，故對(duì)心血管系統(tǒng)，泌尿系統(tǒng)和其他人體器質(zhì)性病變都有療效；蘆筍還含有大量蘆丁、甘露聚糖、膽堿、精氨酸等，對(duì)維護(hù)毛細(xì)血管形態(tài)、彈性及生理功能有較好的作用。據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究，蘆筍中含有的天門(mén)冬酰胺是一種能使細(xì)胞正常生長(zhǎng)而控制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)，對(duì)急性淋巴型白血病患者的細(xì)胞脫氫酶有一定的抑制作用；蘆筍中含有的葉酸、核酸，對(duì)癌瘤也有抑制作用。所以蘆筍對(duì)白血病、淋巴腺癌、乳腺癌、肺癌均有特殊療效。另外還發(fā)現(xiàn)蘆筍對(duì)高血脂、心臟病、高血壓動(dòng)脈硬化癥也有療效。早在2千年前《神農(nóng)本草經(jīng)》上己將蘆筍列為“上品之上” 僅次于人參，久服輕身益氣延年。

研究利用微波處理鈍化氧化酶，以外源的纖維素酶及中性蛋白酶降解蘆筍中的相關(guān)大分子物質(zhì)，結(jié)合過(guò)濾、濃縮和干燥等工藝，制備蘆筍提取物，為開(kāi)發(fā)蘆筍功能食品提供條件。

1 材料與方法

1.1 材料

蘆筍：為產(chǎn)自福建省東山縣的新鮮蘆筍嫩莖；

纖維素酶：食品級(jí)，酶活力（16000U/g），湖州米純生物科技有限公司；

中性蛋白酶：食品級(jí)，酶活力（100000U/g），南寧龐博生物工程有限公司；

化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

85-2型恒溫磁力攪拌器：上海麥尚科學(xué)儀器有限公司；小型實(shí)驗(yàn)室微波干燥箱：南京蘇恩瑞實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DK-80型恒溫水浴鍋：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；PL602-S型 電子天平：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；DS-1型高速組織搗碎機(jī)：上海標(biāo)本模型廠；JM-L80膠體磨：上海博生水泵制造有限公司；TDL-5-A型A nke離心機(jī)：上海市離心機(jī)械研究所；RE52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公；YC-015小型噴霧干燥機(jī)：上海雅程儀器設(shè)備有限公司；PB-10標(biāo)準(zhǔn)型 pH計(jì)： 賽多利斯科學(xué)儀器(北京 )有限公司；分光光度計(jì)（721型）上海光學(xué)儀器廠；WAY-2W阿貝折射儀：上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

蘆筍→清洗→預(yù)處理→微波滅酶→打漿→細(xì)微化處理→酶解→滅酶→去雜→真空濃縮→噴干→蘆筍提取物

1.3.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.2.1 微波滅酶處理

采用正交設(shè)計(jì)，試驗(yàn)蘆筍的不同切段方式，不同的微波功率和不同的處理時(shí)間的對(duì)蘆筍中多酚氧化酶（PPO）和過(guò)氧化物酶（PDO）活性的影響。

1.3.2.2 酶解工藝研究

采用正交設(shè)計(jì)，利用纖維素酶和中性蛋白酶對(duì)蘆筍進(jìn)行酶解處理，研究酶用量、酶解溫度、酶解時(shí)間及pH值對(duì)蘆筍提取液可溶性固形物的影響。

1.3.3 分析方法

1.3.3.1 PPO和POD活性的測(cè)定方法[4-5]

1.3.3.1.1 酶液的提?。?/p>

取處理后蘆筍筍的莖部組織100g，斬碎研磨勻漿，每種處理精確稱取漿料20g，加入適量0.2mo1/L、pH6.5的磷酸緩沖液勻漿，之后全部轉(zhuǎn)入離心管，在溫度0℃、轉(zhuǎn)速5000r／min條件下，離心30min，上清液過(guò)濾轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中。用0.2mol/L、pH6.5的磷酸緩沖液定溶至刻度，4℃保存，待測(cè)PPO和POD活性。

1.3.3.1.2 PP0活性的測(cè)定：

比色杯中，2.8ml、0.05mol/L兒茶酚（用0.05mol/L、pH6.5的磷酸鹽緩沖液配制）+0.2ml酶液。在30℃保溫3min，在420nm測(cè)定吸光度變化，連續(xù)測(cè)定10min，以單位時(shí)間內(nèi)酶液吸光度變化0.001定義為1個(gè)酶活性單位（U/ml）。

1.3.3.1.3 POD活性的測(cè)定：

比色杯中，0.5ml、1.5%(W/V)愈創(chuàng)木酚（溶劑為50%乙醇）十0.2mL、0.5%(W/V)H202十0.2ml酶液十0.2ml、0.05mol/L、pH 6.5磷酸鹽緩沖液。在30℃保溫3min，在470nm測(cè)定吸光度變化。連續(xù)測(cè)定10min，以單位時(shí)間內(nèi)酶液吸光度變化0.001定義為1個(gè)酶活性單位（U/ml）。

1.3.3.2 總黃酮：AlCl3法

1.3.3.3 可溶性固形物：阿貝折光法

1.3.3.4 還原糖：費(fèi)林滴定法

1.3.3.5 氨基酸態(tài)氮：水合茚酮比色法

2 結(jié)果與分析

2.1 微波熱燙處理對(duì)蘆筍PPO和POD活性的影響

PPO和POD廣泛存在于各類(lèi)果蔬中，研究顯示，PPO是引起果蔬加工后褐變的主要氧化酶，POD是引起果蔬加工不良風(fēng)味的主要氧化酶；同時(shí)還會(huì)造成有效成份的氧化損失。為了減少這些氧化酶不利作用，通常在水果、蔬菜加工前進(jìn)行滅酶處理。傳統(tǒng)的滅酶方法是熱燙，常規(guī)的熱燙手段主要是采用熱水或蒸汽等方式，這樣的熱燙處理營(yíng)養(yǎng)成分流失等損失嚴(yán)重，而且能源消耗較大[6-8]。

微波熱燙，就是果蔬中的極性分子(水分子等)朝向因微波外電場(chǎng)方向改變而隨之反復(fù)轉(zhuǎn)換，此過(guò)程分子運(yùn)動(dòng)和相互摩擦產(chǎn)生熱量，使果蔬被加熱。微波穿透力強(qiáng)，食物內(nèi)外受熱一致，不產(chǎn)生“外熟里生”現(xiàn)象。微波熱燙滅酶，可減少水溶性營(yíng)養(yǎng)成分的損失，并能較好地保持產(chǎn)品的風(fēng)味和色澤[8-9]。

試驗(yàn)以微波功率、處理時(shí)間及蘆筍切段長(zhǎng)度3種因素各取3個(gè)水平，采用L9（34）正交設(shè)計(jì)，進(jìn)行試驗(yàn)。各因素的水平設(shè)置見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 因素水平表

表2 微波處理對(duì)蘆筍PPO和POD活性的影響

從表中可知，微波功率、處理時(shí)間及蘆筍切段大小等對(duì)兩種氧化酶鈍化作用的效果均有影響，且影響的趨勢(shì)兩者相似。根據(jù)極差分析，兩者的因素主次順序均為 A＞B＞C，即最重要的因素為微波功率，依次為處理時(shí)間及蘆筍切段大小。微波處理的最佳組合為A3B3C3，即微波功率800W、處理時(shí)間60s、蘆筍段長(zhǎng)5cm，在此條件下，兩種酶的活性均為0。 方差分析結(jié)果如表3、表4。

方差分析結(jié)果顯示，各因素的3個(gè)水平之間P＞0.05，差別沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，在本實(shí)驗(yàn)條件下，微波功率、處理時(shí)間及蘆筍切段大小的變化，也存在對(duì)酶的活性不產(chǎn)生影響的可能。

2.2 蘆筍酶處理的結(jié)果

研究證明，纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等酶制劑，能有效地分解食物中的阿拉伯木聚糖、D—葡聚糖、甘露聚糖、纖維素、果膠和蛋白質(zhì)等大分子成分，打破細(xì)胞壁，促進(jìn)有效成分的溶出，并可提高人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[9]。

試驗(yàn)利用纖維素酶、蛋白酶降解蘆筍中相應(yīng)的大分子物質(zhì)。采用L25（56）正交表進(jìn)行設(shè)計(jì)，以蘆筍可溶性固形物為指標(biāo)優(yōu)選酶用量、酶解溫度、時(shí)間及pH值。各因素的水平設(shè)置見(jiàn)表5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

根據(jù)極差，因素主次順序E＞B＞A＞C＞D，酶解處理的最佳組合為A5B5C3D3E5，即復(fù)合酶的用量分別為纖維素酶1.6%、中性蛋白酶0.8%、酶解溫度35℃、酶解時(shí)間180min及pH值7.0。采用本參數(shù)水解蘆筍液獲得可溶性固形物為8.2%。方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表3 PPO活性影響的方差分析

表4 POD活性影響的方差分析

表5 因素水平表

表6 酶解試驗(yàn)結(jié)果

表7 酶解試驗(yàn)結(jié)果方差分析

中性蛋白酶用量（B）和纖維素酶用量（E）的5水平之間，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；而酶解時(shí)間（A）、酶解溫度（C）和酶解pH值（D）的5水平之間，差別沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。所以，這兩種酶不同用量，可影響蘆筍可溶性成分的提取。

2.3 蘆筍提取物的性能指標(biāo)

蘆筍酶解液經(jīng)滅酶、過(guò)濾、真空濃縮及噴霧干燥等工藝處理，制成粉未狀蘆筍提取物。提取物的性能指標(biāo)見(jiàn)表8。

表8 蘆筍提取物的性能指標(biāo)

3 結(jié)論

在微波功率800W、處理時(shí)間60s、蘆筍段長(zhǎng)5cm的條件下，可以充分鈍化蘆筍中過(guò)氧化物酶（PO D）和多酚氧化酶（PPO）活性；微波熱燙處理的蘆筍經(jīng)細(xì)微化處理后，復(fù)合加入0.8%中性蛋白酶和1.6%纖維素酶，在酶解溫度35℃、酶解時(shí)間180min、 PH值7.0的條件下進(jìn)行提取，提取液的可溶性固形物達(dá)8.2%；提取液經(jīng)真空濃縮、噴霧干燥等工藝，可制成有效成分高，水溶性好的蘆筍提取物。

[1] 袁仲，劉新社.蘆筍的保健功能與加工利用[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2008，29（8）：158-161.

[2] 孫春艷，趙伯濤，郁志芳.蘆筍的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J].中國(guó)野生植物資源，2004，23(5)：1-5.

[3] 顧關(guān)云，蔣昱.蘆筍的化學(xué)成分和生物活性[J].國(guó)外醫(yī)藥：植物藥分冊(cè)，2007，22(2)： 47-50.

[4] 王璋.食品酶學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1990，243-247.

[5] 劉威，張小燕，楊鸉，等.馬鈴薯片微波滅酶最佳工藝參數(shù)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44（8）：213-218.

[6] 姜莉，林長(zhǎng)彬，張明蘭，等.超高壓對(duì)馬鈴薯多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶的鈍化研究[J].食品工業(yè)，2013，33（1）：141-143.

[7] 余翔，苗修港，張貝貝，等.熱燙處理對(duì)南瓜葉化學(xué)成分及色澤的影響[J].食品科學(xué)，2016，37（7）：44-49.

[8] 王順民，李勇，張寧，等.微波處理鈍化紫薯中POD/PPO酶的研究[J].安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（2）：16-20.

[9] 董孝元，方冬芬，楊梅.纖維素酶輔助提取蘆筍黃酮及其抗氧化活性分析[J].食品科學(xué)，2014，35（6）：17-23.

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.03.003

TS201.2

A

1007-550X（2017）03-0040-06

2017-01-09

林學(xué)清（1968- ），女，福建南安人，工程師，主要從事食品加工工藝研究。