热处理对核桃仁脂氧化酶类活性的影响

吴秋昊 贾利蓉 陈安特 张 羲 黄蓉蓉 刘学彬 汪 平

(1. 四川大学轻纺与食品学院, 四川 成都 610065；2. 四川茂华食品有限公司，四川 眉山 620038)

热处理对核桃仁脂氧化酶类活性的影响

吴秋昊1贾利蓉1陈安特1张 羲1黄蓉蓉1刘学彬2汪 平2

(1. 四川大学轻纺与食品学院, 四川 成都 610065；2. 四川茂华食品有限公司，四川 眉山 620038)

为研究微波、远红外和热风3种处理对核桃仁脂氧化酶类活性的影响，以核桃仁为原料，采用不同强度的微波、远红外和热风对核桃仁进行热处理，测定核桃仁脂氧合酶(LOX)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性变化。结果表明：微波、远红外和热风3种处理均能够有效地降低核桃仁LOX、POD和CAT活性。3种热处理最优条件分别为：微波385 W处理3 min，远红外90 ℃处理30 min和热风90 ℃处理90 min，其中微波灭酶效果最好。

核桃仁；热处理；酶活；脂质氧化

核桃(JuglansregiaL.)又名胡桃，羌桃。核桃仁是一种优质的健脑食品，能够改善大脑的代谢平衡以及神经细胞的生物膜功能[1]，降低血液黏稠度，有清除自由基，抑制机体脂质过氧化反应[2-3]，起到美容养颜、抗衰老等功效[4]。核桃仁的油脂含量高达60%以上，其中不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸和亚麻酸)一般占总量的90%以上，特别是亚麻酸含量显著高于其他植物。这些不饱和脂肪酸在采后及加工贮藏中，容易发生脂质氧化反应，生成醛、酮等氧化产物，产生哈喇味，影响核桃品质和风味[5]。参与油脂酶促氧化的酶主要包括脂氧合酶(LOX)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)[6-7]。其中LOX是关键酶，能催化多元不饱和脂肪酸，通过分子加氧，形成共扼双键的氢过氧化衍生物，进一步氧化产生有害的氧化产物[8]。

张继刚等[9]研究表明，适宜微波处理，可减少核桃总酚、蛋白质、脂肪酸等营养物质的损失，能够很好保持核桃贮藏期的品质。Senter等[10]试验结果表明，90～100 ℃热风处理美国山核桃后，山核桃保藏期品质最佳。目前研究[9-10]主要集中在热处理对核桃仁保藏期品质变化的影响，尚未有文献报道不同热处理对核桃仁LOX、POD、CAT 3种酶活的影响。微波、远红外、热风均是食品工业中广泛应用的加热方法，所产生的热效应能引起蛋白质变性，使得酶活性降低，甚至丧失。因此，本试验拟着重研究微波、远红外和热风3种热处理对核桃仁LOX、POD、CAT活性的影响，比较不同强度处理对3种酶活性的抑制效果，旨在延缓核桃仁脂质氧化，为核桃的精深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器设备

1.1.1 试验材料

新疆阿克苏185薄纸核桃：成都市农贸市场。

1.1.2 仪器和设备

远红外恒温干燥箱：766-0A型，南通嘉城仪器有限公司；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9145A型，上海一恒科学仪器有限公司；

微波炉：MM721NH1-PW型，广东美的厨房电器制造有限公司；

紫外可见光分光光度计：UV-1240型，北京华运安特科技有限责任公司；

高速冷冻离心机：Scanspeed1736R型，丹麦LaboGene公司。

1.2 方法

1.2.1 样品预处理 薄纸核桃去壳，挑选乳白色、大小基本一致的核桃仁，分别进行以下灭酶处理：在频率2 455 MHz微波231，385 W条件下，分别处理2，3，4，5 min；在0.5～3.5 μm 远红外60，90 ℃条件下，分别处理15，30，45，60 min；在60，90 ℃条件下，热风分别处理60，90，120，180 min。以上各处理载物量均为60 g，物料厚度10 mm。

1.2.2 粗酶液制备 称取处理后样品2 g，液氮研磨，加入 0.05 mol/L 磷酸缓冲溶液(pH 7.0)10 mL及4 g/100 mL聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，混匀后，4 ℃下14 000 r/min离心20 min，取中间层上清液并用微孔滤膜过滤后得粗酶液。

1.2.3 酶活性测定

(1) LOX活性：参照Buranasompob等[11]的方法。

(2) POD活性：采用愈创木酚法[12]86-87。

(3) CAT活性：采用过氧化氢还原法[12]110-112。

1.2.4 数据处理 所有试验均重复3次，采用SPSS 21对试验数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 微波处理对核桃仁酶活的影响

由图1可知，经微波加热处理后，核桃仁LOX、POD和CAT活性均比未处理样品的酶活性显著降低(P<0.05)，且随着加热时间延长而逐渐减弱；微波功率越大，酶活性降低越快。当微波功率为231 W，加热2 min 时，LOX、POD和CAT酶活性分别降低了58%，42%，34%；加热5 min时，LOX、POD、CAT活性分别降低了85%，92%，94%，表明延长微波处理时间有利于抑制POD和CAT活性；当微波功率为385 W，加热2 min时，LOX、POD、CAT活性分别下降了61%，77%，50%；加热5 min时，LOX、POD、CAT活性分别下降了90%，97%，94%，相比于LOX、CAT，增大功率对POD活性抑制效果更好。统计结果表明，不同功率微波加热对核桃仁LOX、POD和CAT活性影响均呈现差异显著(P<0.05)。这可能是微波功率增大，产生的热效应和电磁效应更加剧烈，水分子在微波场中的旋转加速，物料温度升高更快，对蛋白质的变性作用加强[13]，这与Ramesh等[14]研究结果相同。

2.2 远红外处理对核桃仁酶活的影响

远红外电磁波的频率与食品分子中原子振动频率接近时，就会产生共振现象，伴随产生大量热量，致使酶蛋白的空间结构遭到破坏，使酶失活[15]。由图2可知，远红外在90 ℃处理15 min时，LOX活性降低了69%，之后下降较缓慢；而60 ℃处理15 min后，酶活性仅下降了33%，之后继续下降，60 min后酶活降低了78%。90 ℃远红外处理下核桃仁LOX残存活性明显低于60 ℃组(P<0.05)，45 min除外(P>0.05)。表明红外温度越高，灭酶效果越好，但处理时间达到45 min后，LOX活性变化不再明显。

图1 微波处理对核桃仁酶活性的影响

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

随着远红外处理时间的延长，POD活性逐渐降低。90 ℃ 远红外处理下核桃仁POD残存活性明显低于60 ℃组(P<0.01)，说明温度升高，致使POD活性快速下降；对于CAT，当处理时间为15 min时，60 ℃与90 ℃组CAT活性均急剧下降，分别减少了78%和85%，下降幅度均比LOX大，这可能是因为CAT分子在0.5～3.5 μm波长下吸收带更大，对远红外吸收更多，蛋白质分子运动量增加，产生更多的热量，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的热稳定性[16]，还需进一步研究。随着处理时间的延长，CAT活性下降变缓。统计分析表明，60 ℃与90 ℃远红外加热对CAT酶活性的抑制效果差异不显著(P>0.05)。综合比较，远红外对3种酶活性的抑制效果依次为CAT>POD>LOX，90 ℃远红外比60 ℃处理有更好的灭酶效果，但加热达45 min时，核桃仁部分呈褐色，故90 ℃远红外加热30 min，灭酶效果较佳。

图2 远红外处理对核桃仁酶活性的影响

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

2.3 热风处理对核桃仁酶活的影响

由图3可知，处理60 min 时，3种酶活均大幅下降，60 min 后下降幅度减小。这与Buranasompob[11]及Zacheo[17]等对LOX的研究结果一致。对于LOX，60 ℃和90 ℃两组处理残存活性差异不显著(P>0.05)，表明热风处理温度对LOX活性的抑制效果无显著性差异。对于POD，90 ℃热风加热60 min后，POD活性下降速度略高于60 ℃(P<0.05)，当加热时间超过60 min，60 ℃与90 ℃热风加热对POD酶活性的抑制效果差异不显著(P>0.05)。对于CAT，当处理60，90 min时，60 ℃与90 ℃组的CAT活性分别减小了40%，61%与73%，84%。90 ℃热风处理后核桃仁CAT残存活性明显低于60 ℃试验组(P<0.01)，说明90 ℃热风对CAT活性抑制效果明显好于60 ℃。

综上可知，较高温度热风处理能更快速地抑制CAT的活性，但对LOX、POD活性影响不大；当加热时间超过90 min时，核桃样品品质变差，90 ℃热风处理90 min，对LOX、POD、CAT 3种酶活性抑制效果较好。

图3 热风处理对核桃仁酶活性的影响Figure 3 Effect of heat treatment on enzyme activity of walnut kernel

3 结论

从试验结果可以看出：① 微波、红外和热风处理均能有效抑制核桃仁LOX、POD和CAT活性。其中，微波灭酶所需时间最短，功率越高，灭酶效果越显著；远红外加热温度越高，对LOX和POD活性抑制效果越好，但对CAT活性影响不大；较高温度热风加热能更快速地抑制CAT的活性，但对LOX、POD活性影响不大；② 综合比较3种加热方式，其中微波加热时间最短，且能较好保持核桃仁品质，与远红外和热风比较能更好地抑制LOX、POD和CAT活性，灭酶效果最佳。关于核桃仁经3种加热处理后贮藏期内品质的变化，本研究尚未涉及，还待进一步研究。

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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

吴秋昊，男，四川大学在读硕士研究生。

贾利蓉(1972-)，女，四川大学教授，博士。 E-mail:771441479@qq.com

2016-11-25

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.031