吳秋昊 賈利蓉 陳安特 張 羲 黃蓉蓉 劉學(xué)彬 汪 平

(1. 四川大學(xué)輕紡與食品學(xué)院, 四川 成都 610065；2. 四川茂華食品有限公司，四川 眉山 620038)

熱處理對核桃仁脂氧化酶類活性的影響

吳秋昊1賈利蓉1陳安特1張 羲1黃蓉蓉1劉學(xué)彬2汪 平2

(1. 四川大學(xué)輕紡與食品學(xué)院, 四川 成都 610065；2. 四川茂華食品有限公司，四川 眉山 620038)

為研究微波、遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)3種處理對核桃仁脂氧化酶類活性的影響，以核桃仁為原料，采用不同強(qiáng)度的微波、遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)對核桃仁進(jìn)行熱處理，測定核桃仁脂氧合酶(LOX)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性變化。結(jié)果表明：微波、遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)3種處理均能夠有效地降低核桃仁LOX、POD和CAT活性。3種熱處理最優(yōu)條件分別為：微波385 W處理3 min，遠(yuǎn)紅外90 ℃處理30 min和熱風(fēng)90 ℃處理90 min，其中微波滅酶效果最好。

核桃仁；熱處理；酶活；脂質(zhì)氧化

核桃(JuglansregiaL.)又名胡桃，羌桃。核桃仁是一種優(yōu)質(zhì)的健腦食品，能夠改善大腦的代謝平衡以及神經(jīng)細(xì)胞的生物膜功能[1]，降低血液黏稠度，有清除自由基，抑制機(jī)體脂質(zhì)過氧化反應(yīng)[2-3]，起到美容養(yǎng)顏、抗衰老等功效[4]。核桃仁的油脂含量高達(dá)60%以上，其中不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸和亞麻酸)一般占總量的90%以上，特別是亞麻酸含量顯著高于其他植物。這些不飽和脂肪酸在采后及加工貯藏中，容易發(fā)生脂質(zhì)氧化反應(yīng)，生成醛、酮等氧化產(chǎn)物，產(chǎn)生哈喇味，影響核桃品質(zhì)和風(fēng)味[5]。參與油脂酶促氧化的酶主要包括脂氧合酶(LOX)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)[6-7]。其中LOX是關(guān)鍵酶，能催化多元不飽和脂肪酸，通過分子加氧，形成共扼雙鍵的氫過氧化衍生物，進(jìn)一步氧化產(chǎn)生有害的氧化產(chǎn)物[8]。

張繼剛等[9]研究表明，適宜微波處理，可減少核桃總酚、蛋白質(zhì)、脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)的損失，能夠很好保持核桃貯藏期的品質(zhì)。Senter等[10]試驗(yàn)結(jié)果表明，90～100 ℃熱風(fēng)處理美國山核桃后，山核桃保藏期品質(zhì)最佳。目前研究[9-10]主要集中在熱處理對核桃仁保藏期品質(zhì)變化的影響，尚未有文獻(xiàn)報(bào)道不同熱處理對核桃仁LOX、POD、CAT 3種酶活的影響。微波、遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)均是食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用的加熱方法，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)能引起蛋白質(zhì)變性，使得酶活性降低，甚至喪失。因此，本試驗(yàn)擬著重研究微波、遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)3種熱處理對核桃仁LOX、POD、CAT活性的影響，比較不同強(qiáng)度處理對3種酶活性的抑制效果，旨在延緩核桃仁脂質(zhì)氧化，為核桃的精深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

新疆阿克蘇185薄紙核桃：成都市農(nóng)貿(mào)市場。

1.1.2 儀器和設(shè)備

遠(yuǎn)紅外恒溫干燥箱：766-0A型，南通嘉城儀器有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9145A型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

微波爐：MM721NH1-PW型，廣東美的廚房電器制造有限公司；

紫外可見光分光光度計(jì)：UV-1240型，北京華運(yùn)安特科技有限責(zé)任公司；

高速冷凍離心機(jī)：Scanspeed1736R型，丹麥LaboGene公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 薄紙核桃去殼，挑選乳白色、大小基本一致的核桃仁，分別進(jìn)行以下滅酶處理：在頻率2 455 MHz微波231，385 W條件下，分別處理2，3，4，5 min；在0.5～3.5 μm 遠(yuǎn)紅外60，90 ℃條件下，分別處理15，30，45，60 min；在60，90 ℃條件下，熱風(fēng)分別處理60，90，120，180 min。以上各處理載物量均為60 g，物料厚度10 mm。

1.2.2 粗酶液制備 稱取處理后樣品2 g，液氮研磨，加入 0.05 mol/L 磷酸緩沖溶液(pH 7.0)10 mL及4 g/100 mL聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，混勻后，4 ℃下14 000 r/min離心20 min，取中間層上清液并用微孔濾膜過濾后得粗酶液。

1.2.3 酶活性測定

(1) LOX活性：參照Buranasompob等[11]的方法。

(2) POD活性：采用愈創(chuàng)木酚法[12]86-87。

(3) CAT活性：采用過氧化氫還原法[12]110-112。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，采用SPSS 21對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波處理對核桃仁酶活的影響

由圖1可知，經(jīng)微波加熱處理后，核桃仁LOX、POD和CAT活性均比未處理樣品的酶活性顯著降低(P<0.05)，且隨著加熱時(shí)間延長而逐漸減弱；微波功率越大，酶活性降低越快。當(dāng)微波功率為231 W，加熱2 min 時(shí)，LOX、POD和CAT酶活性分別降低了58%，42%，34%；加熱5 min時(shí)，LOX、POD、CAT活性分別降低了85%，92%，94%，表明延長微波處理時(shí)間有利于抑制POD和CAT活性；當(dāng)微波功率為385 W，加熱2 min時(shí)，LOX、POD、CAT活性分別下降了61%，77%，50%；加熱5 min時(shí)，LOX、POD、CAT活性分別下降了90%，97%，94%，相比于LOX、CAT，增大功率對POD活性抑制效果更好。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，不同功率微波加熱對核桃仁LOX、POD和CAT活性影響均呈現(xiàn)差異顯著(P<0.05)。這可能是微波功率增大，產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)更加劇烈，水分子在微波場中的旋轉(zhuǎn)加速，物料溫度升高更快，對蛋白質(zhì)的變性作用加強(qiáng)[13]，這與Ramesh等[14]研究結(jié)果相同。

2.2 遠(yuǎn)紅外處理對核桃仁酶活的影響

遠(yuǎn)紅外電磁波的頻率與食品分子中原子振動(dòng)頻率接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，伴隨產(chǎn)生大量熱量，致使酶蛋白的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶失活[15]。由圖2可知，遠(yuǎn)紅外在90 ℃處理15 min時(shí)，LOX活性降低了69%，之后下降較緩慢；而60 ℃處理15 min后，酶活性僅下降了33%，之后繼續(xù)下降，60 min后酶活降低了78%。90 ℃遠(yuǎn)紅外處理下核桃仁LOX殘存活性明顯低于60 ℃組(P<0.05)，45 min除外(P>0.05)。表明紅外溫度越高，滅酶效果越好，但處理時(shí)間達(dá)到45 min后，LOX活性變化不再明顯。

圖1 微波處理對核桃仁酶活性的影響

Figure 1 Effect of microwave treatment on enzyme activities of walnut kernel

隨著遠(yuǎn)紅外處理時(shí)間的延長，POD活性逐漸降低。90 ℃ 遠(yuǎn)紅外處理下核桃仁POD殘存活性明顯低于60 ℃組(P<0.01)，說明溫度升高，致使POD活性快速下降；對于CAT，當(dāng)處理時(shí)間為15 min時(shí)，60 ℃與90 ℃組CAT活性均急劇下降，分別減少了78%和85%，下降幅度均比LOX大，這可能是因?yàn)镃AT分子在0.5～3.5 μm波長下吸收帶更大，對遠(yuǎn)紅外吸收更多，蛋白質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)量增加，產(chǎn)生更多的熱量，致使酶更快失活；也可能是核桃仁中含有某些成分提高了LOX的熱穩(wěn)定性[16]，還需進(jìn)一步研究。隨著處理時(shí)間的延長，CAT活性下降變緩。統(tǒng)計(jì)分析表明，60 ℃與90 ℃遠(yuǎn)紅外加熱對CAT酶活性的抑制效果差異不顯著(P>0.05)。綜合比較，遠(yuǎn)紅外對3種酶活性的抑制效果依次為CAT>POD>LOX，90 ℃遠(yuǎn)紅外比60 ℃處理有更好的滅酶效果，但加熱達(dá)45 min時(shí)，核桃仁部分呈褐色，故90 ℃遠(yuǎn)紅外加熱30 min，滅酶效果較佳。

圖2 遠(yuǎn)紅外處理對核桃仁酶活性的影響

Figure 2 Effect of far infrared treatment on enzyme activity of walnut kernel

2.3 熱風(fēng)處理對核桃仁酶活的影響

由圖3可知，處理60 min 時(shí)，3種酶活均大幅下降，60 min 后下降幅度減小。這與Buranasompob[11]及Zacheo[17]等對LOX的研究結(jié)果一致。對于LOX，60 ℃和90 ℃兩組處理殘存活性差異不顯著(P>0.05)，表明熱風(fēng)處理溫度對LOX活性的抑制效果無顯著性差異。對于POD，90 ℃熱風(fēng)加熱60 min后，POD活性下降速度略高于60 ℃(P<0.05)，當(dāng)加熱時(shí)間超過60 min，60 ℃與90 ℃熱風(fēng)加熱對POD酶活性的抑制效果差異不顯著(P>0.05)。對于CAT，當(dāng)處理60，90 min時(shí)，60 ℃與90 ℃組的CAT活性分別減小了40%，61%與73%，84%。90 ℃熱風(fēng)處理后核桃仁CAT殘存活性明顯低于60 ℃試驗(yàn)組(P<0.01)，說明90 ℃熱風(fēng)對CAT活性抑制效果明顯好于60 ℃。

綜上可知，較高溫度熱風(fēng)處理能更快速地抑制CAT的活性，但對LOX、POD活性影響不大；當(dāng)加熱時(shí)間超過90 min時(shí)，核桃樣品品質(zhì)變差，90 ℃熱風(fēng)處理90 min，對LOX、POD、CAT 3種酶活性抑制效果較好。

圖3 熱風(fēng)處理對核桃仁酶活性的影響Figure 3 Effect of heat treatment on enzyme activity of walnut kernel

3 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：① 微波、紅外和熱風(fēng)處理均能有效抑制核桃仁LOX、POD和CAT活性。其中，微波滅酶所需時(shí)間最短，功率越高，滅酶效果越顯著；遠(yuǎn)紅外加熱溫度越高，對LOX和POD活性抑制效果越好，但對CAT活性影響不大；較高溫度熱風(fēng)加熱能更快速地抑制CAT的活性，但對LOX、POD活性影響不大；② 綜合比較3種加熱方式，其中微波加熱時(shí)間最短，且能較好保持核桃仁品質(zhì)，與遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)比較能更好地抑制LOX、POD和CAT活性，滅酶效果最佳。關(guān)于核桃仁經(jīng)3種加熱處理后貯藏期內(nèi)品質(zhì)的變化，本研究尚未涉及，還待進(jìn)一步研究。

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Effects of different heat treatment on oxidordeuctase activity of walnut kernel

WU Qiu-hao1JIALi-rong1CHENAn-te1ZHANGXi1HUANGRong-rong1LIUXue-bin2WANGPing2

(1.CollegeofLightIndustry,TextileandFoodEngineering,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan610065,China; 2.ShigeruSichuanFoodco.,Ltd.,Meishan,Sichuan620038,China)

Effects of microwave, far-infrared heating and hot-air treatment on enzyme activity of walnut kernels were investigated. After undergoing different strength of microwave, far-infrared ray and hot-air, the activity of lipoxygenase activity (LOX), peroxidase (POD) and hydrogenperoxidase (CAT) in walnut kernels were determined. The results showed that microwave, far-infrared heating and hot-air treatment could inhibit the activity of LOX, POD and CAT effectively. The conditions of three heat processing were optimized as follows, i.e. treated at 385 W microwave for 3 min, 90 ℃ far-infrared heating for 30 min, or 90 ℃ hot-air treatment for 90 min, respectively.

walnut kernel; heat treatment; enzyme activity; lipid oxidation

吳秋昊，男，四川大學(xué)在讀碩士研究生。

賈利蓉(1972-)，女，四川大學(xué)教授，博士。 E-mail:771441479@qq.com

2016-11-25

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.031