油莎豆酶解物加工工藝及其生物活性研究現狀分析

安琪 李國祥

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.021

引文格式：安琪，李國祥.油莎豆酶解物加工工藝及其生物活性研究現狀分析[J].中國調味品，2024，49（5）：128-131.

AN Q， LI G X.Analysis of current research status on processing technology and bioactivity of Cyperus esculentus enzymatic hydrolyzate[J].China Condiment，2024，49（5）：128-131.

摘要：油莎豆酶解物在調味品中被廣泛應用，其富含多種香氣成分，能夠增加食品的風味。油莎豆中的油脂也具有預防心血管疾病、降血脂、抗炎和抗菌等多種生物活性功效。該研究以擠壓膨化后的油莎豆為原料，通過單因素試驗研究油莎豆最佳酶解加工工藝。研究結果表明，油莎豆最佳酶解加工工藝為超聲時間20 min、超聲溫度40 ℃、料液比例1∶5、酶解溫度55 ℃、酶解時間3 h、加酶量7 000 U/mL和酶解pH值為9。此外，該研究還對油莎豆酶解物的生物活性成分和功能進行總結分析，發現油莎豆酶解物中含有多肽和氨基酸，這些物質具有能夠緩解機體疲勞和提高機體抵抗力等多種生物活性功效。

關鍵詞：油莎豆；水酶法；加工工藝；優化

中圖分類號：TS201.2????? 文獻標志碼：A????? 文章編號：1000-9973（2024）05-0128-04

Analysis of Current Research Status on Processing Technology and Bioactivity

of Cyperus esculentus Enzymatic Hydrolyzate

AN Qi， LI Guo-xiang

（Sias University， Zhengzhou 451150， China）

Abstract： Cyperus esculentus enzymatic hydrolyzate is widely used in condiments. It is rich in various aroma components， and can increase the flavor of food. The oil in Cyperus esculentus also has various bioactive effects such as preventing cardiovascular diseases， lowering blood fat， anti-inflammation and antibiosis. In this study， with extruded Cyperus esculentus as the raw material， the optimal enzymatic hydrolysis processing technology of Cyperus esculentus is studied by single factor test. The research results show that the optimal enzymatic hydrolysis processing technology is ultrasonic time of 20 min， ultrasonic temperature of 40 ℃， solid-liquid ratio of 1∶5， enzymatic hydrolysis temperature of 55 ℃， enzymatic hydrolysis time of 3 h， enzyme addition amount of 7 000 U/mL and enzymatic hydrolysis pH value of 9. In addition， the bioactive components and functions of Cyperus esculentus enzymatic hydrolyzate are summarized and analyzed. It is found that Cyperus esculentus enzymatic hydrolyzate contains polypeptides and amino acids， and these substances have various bioactive effects such as relieving body fatigue and improving the body's resistance.

Key words： Cyperus esculentus; aqueous enzymatic method; processing technology; optimization

收稿日期：2023-11-03

基金項目：2022年河南省哲學社會科學規劃辦項目（2022E042）

作者簡介：安琪（1991—），女，講師，碩士，研究方向：運動營養學。

我國是全球最大的油莎豆生產國之一，年產量居世界前列。2022年我國油莎豆總產量約為1.9億噸[1-2]。油莎豆在我國主要集中在東北地區、黃河流域和長江流域[3]。其中，東北地區（黑龍江、遼寧、吉林）是油莎豆的主要產區，占據了我國油莎豆種植面積和產量的重要份額[4]。隨著科技的進步和育種技術的發展，我國培育了許多高產、抗逆和優質的油莎豆品種，滿足了不同地區和市場的需求[5-6]。我國農業相關部門非常重視油莎豆產業的發展，并通過農業補貼、科技支持和市場保護等政策措施來促進油莎豆的生產[7]。此外，我國還積極推動油莎豆加工產業鏈的發展，提高油莎豆的附加值和利用率，油莎豆產量的增加也促進了油莎豆及其衍生產品的出口[8-10]。

油莎豆酶解物在調味品中被廣泛應用，為調味品提供了特定的口感和風味[11]。油莎豆酶解物可以用作醬油的添加劑，改善醬油的顏色、味道和風味，能夠增加醬油的鮮味，提升食物的口感[12]。油莎豆酶解物可以用于生產雞精和其他調味料，以增加食物的鮮味和香味[13]。油莎豆酶解物被用于制作各種調味醬，如蠔油、辣醬和甜面醬等[14]，以增強調味醬的風味和口感，使其揮發性成分更加豐富。油莎豆酶解物也可以用于制作高湯，以增加食物的鮮味和咸味。此外，油莎豆酶解物也被用于火腿、香腸和肉丸等肉制品的調味[15]。

研究油莎豆酶解物的加工工藝有助于改進產品的質量。通過優化加工工藝，可以提高產品的穩定性、口感、顏色和營養價值，從而滿足消費者對產品的品質需求，對不同加工條件和方法進行探索可以獲得具有特殊功能和特點的油莎豆酶解物，滿足市場對新產品的需求。油莎豆酶解物加工工藝研究對于改進產品質量、提高生產效率、創新產品、評估安全性和穩定性以及評估營養價值都具有重要意義和必要性。這些研究為食品行業提供了科學依據和技術支持，推動了相關產品的發展，并增強了其市場競爭力。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料與試劑

試驗材料：膨化后的油莎豆粉，將油莎豆粉在100 ℃下烘干，在130 ℃下翻炒，打粉過40目篩。

試驗試劑：氫氧化鈉、無水乙醇、鹽酸和纖維素酶。

1.2? 試驗儀器

分析天平、水浴鍋、離心機、干燥箱、精密pH計和酶標儀。

1.3? 試驗方法

1.3.1? 水酶法去除油莎豆油脂及酶解物的制備

膨化油莎豆粉→與水按照一定比例混合→采用超聲波處理→調節pH值至5.2→加入纖維素酶→調節pH值至堿性→加入堿性蛋白酶混合→高速離心→利用分液漏斗分離油莎豆→取上清液進行透析→冷凍干燥后進行保存。

1.3.2? 油莎豆酶解單因素試驗

當研究一個影響因素對油莎豆提油率和水解度的影響時，控制其他因素不變，即超聲時間20 min、超聲溫度40 ℃、料液比例1∶5、酶解溫度55 ℃、酶解時間3 h、加酶量7 000 U/mL和 pH值9，分別研究不同超聲時間（10，20，30，40，50 min）、不同超聲溫度（30，40，50，60，70 ℃）、不同料液比例（1∶3、1∶5、1∶7、1∶9、1∶11）、不同酶解溫度（40，45，50，55，60 ℃）、不同酶解時間（2，3，4，5，6 h）、不同加酶量（5 000，6 000，7 000，8 000，9 000，10 000 U/mL）和不同酶解pH值（8，8.5，9，9.5，10）對油莎豆酶解效果的影響。

1.3.3? 水解度測定

油莎豆水解度的測定采用pH-stat法進行[16]。

1.3.4? 提油率測定

油莎豆提油率的測定根據索氏抽提法進行[17]。

2? 結果和討論

2.1? 油莎豆酶解物加工工藝優化

2.1.1? 超聲時間對油莎豆水解度和提油率的影響

超聲波處理是一種物理處理方法，通過在液體中引入高頻聲波振動，產生空化現象，從而改變液體中的質量傳輸[18]。

由圖1可知，隨著超聲時間的增加，油莎豆的水解度先升高再降低再升高最后降低，油莎豆的水解度隨著超聲時間的增加而上下波動，超聲波可以提高酶活性并促進底物擴散，從而提高水解反應速率。超聲波的高頻振動可以打破液體中的氣泡，產生局部高溫和高壓，有助于酶解離和底物解聚，從而增加酶和底物之間的接觸面積和反應速率[19]。隨著超聲時間的增加，油莎豆的提油率呈現先下降后上升再下降的趨勢。超聲波還可以對油莎豆中的油脂顆粒進行乳化和分散，從而增加油脂與溶劑之間的接觸面積，促進油脂的釋放和提取。然而，超聲時間過長也可能導致酶的失活或底物的降解，從而降低水解度和提油率，另外，過長的超聲時間也會引起系統過熱，造成物理性質的改變，超聲時間的增加對油莎豆水解度和提油率的影響是一個復雜的過程。綜合考慮之后，選擇油莎豆最佳的超聲時間為20 min。

2.1.2? 超聲溫度對油莎豆水解度和提油率的影響

在油莎豆水解過程中，溫度是一個重要參數。適當的溫度可以提高酶活性并促進底物擴散，提高水解反應速率。

由圖2可知，隨著超聲溫度的上升，油莎豆的水解度和提油率均呈現先升高后降低的趨勢。當超聲溫度低于40 ℃時，油莎豆的水解度和提油率隨著超聲溫度的升高而增加，當超聲溫度超過40 ℃時，油莎豆的水解度和提油率隨著超聲溫度的升高而不斷降低。在一定溫度范圍內，溫度升高可以增加酶的催化活性，加快酶與底物之間的反應速率[20]，改善底物的流動性和溶解性，有利于底物與酶之間的接觸和反應。但過高的溫度可能導致酶失活或變性，從而降低水解度和提油率；過高的溫度還可能引起物理性質改變，如液體的黏度增加、乳化行為變化等，進而影響油莎豆水解。當超聲溫度為40 ℃時，油莎豆的水解度和提油率最高。

2.1.3? 料液比例對油莎豆水解度和提油率的影響

料液比例是指在水解或提取過程中使用的油莎豆與溶劑（液體）的比例，在水解過程中，適當的料液比例可以影響底物與酶之間的接觸和反應速率。

由圖3可知，隨著料液比例的增加，油莎豆的水解度呈現先快速下降后基本保持不變的趨勢，油莎豆提油率呈現先下降后上升再下降的趨勢。適當的料液比例可以影響油脂與溶劑之間的接觸和傳質，增加油脂與溶劑之間的接觸面積，促進油脂溶解和傳質，從而提高提油率；然而，過高的料液比例會造成反應混合物過稀，降低反應有效濃度，從而降低水解度。當料液比例為1∶7時，油莎豆的提油率最高，但此時油莎豆的水解度相對較低。綜合考慮之后，選擇油莎豆最佳的料液比例為1∶5。

2.1.4? 酶解溫度對油莎豆水解度和提油率的影響

適當的溫度可以提高酶活性并促進底物擴散，從而提高水解度和提油率。由圖4可知，當酶解溫度為40～60 ℃時，油莎豆的水解度變化幅度較小，受溫度的影響并不明顯。隨著酶解溫度的升高，油莎豆的提油率先升高后降低，高溫會提高酶催化效率，增加酶與底物復合物的形成速度，從而加速水解反應的進行；但過高的溫度又會導致酶失活或變性，從而降低酶的活性，酶分子的構造和穩定性受溫度的影響，超過酶的溫度穩定范圍會導致其失去催化活性。綜合考慮之后，選擇油莎豆最佳的酶解溫度為55 ℃。

2.1.5? 酶解時間對油莎豆水解度和提油率的影響

在酶解過程中，適當的酶解時間可以使酶與底物充分反應，從而提高油莎豆的水解度和提油率。酶與底物之間的反應是一個動態過程。

由圖5可知，當酶解時間為2～6 h時，隨著酶解時間的增加，油莎豆的水解度逐漸增加，較長的酶解時間可以使酶與底物反應更充分，增加油莎豆的水解度。而油莎豆的提油率隨著酶解時間的增加而降低。綜合考慮之后，選擇油莎豆最佳的酶解時間為3 h。

2.1.6? 加酶量對油莎豆水解度和提油率的影響

由圖6可知，當酶添加量為5 000～10 000 U/mL時，隨著加酶量的增加，油莎豆的水解度不斷升高，而油莎豆的提油率呈現先升高后降低再升高的趨勢。適當的加酶量可以影響提油率，增加酶與油脂之間的接觸面積，促進酶的催化作用，從而增加油脂的釋放和提取效率，然而，過高的加酶量會導致反應混合物過濃或過酸，影響反應的均勻性和穩定性。綜合考慮之后，選擇油莎豆最佳的加酶量為7 000 U/mL。

2.1.7? pH值對油莎豆水解度和提油率的影響

在油莎豆水解過程中，pH值可以影響酶的催化和底物的溶解性，進而影響其水解度。酶通常對pH值有一定的酸堿特異性，即在特定的pH值范圍內具有最佳的催化活性。

由圖7可知，隨著pH值的升高，油莎豆的提油率先升高后降低，油莎豆的水解度呈現先升高后降低再升高的趨勢。過高或過低的pH值會導致酶失活、底物結構變化或油脂氧化，從而降低水解度和提油率，綜合考慮之后，選擇油莎豆最佳的pH值為9。

2.2? 油莎豆酶解物及其抗疲勞活性研究現狀

油莎豆酶解物是一種食品添加劑，通常用于改善食物的質地和口感。油莎豆中提取的酶解物主要成分是蛋白酶，可以分解成更小的肽鏈或氨基酸。油莎豆酶解物在食品加工中有多種應用。它可以用于嫩化肉制品，改善其口感和咀嚼性；還常被用作面包、餅干和糕點等烘焙產品的添加劑，改善面團的彈性和延展性，增加產品的體積和口感。

油莎豆酶解物在抗疲勞活性的應用研究中具有一定的潛力，盡管相關研究相對較少，但一些研究表明它能夠緩解疲勞癥狀。油莎豆酶解物富含抗氧化物質，如多肽和氨基酸，這些成分可以幫助抵抗自由基的產生和氧化應激，從而減輕身體疲勞。油莎豆酶解物中的氨基酸和肽鏈可以提供額外的能量，促進體內能量代謝，有助于緩解疲勞癥狀。油莎豆酶解物中的蛋白酶有助于加速肌肉損傷的修復過程，從而緩解由運動引起的疲勞。

盡管有一些研究支持油莎豆酶解物在抗疲勞活性方面的應用，但仍需要更多的科學研究來驗證其有效性和安全性。

3? 小結

通過單因素試驗研究油莎豆水解的最佳加工工藝，即不同的超聲時間、超聲溫度、料液比例、酶解溫度、酶解時間、加酶量和pH值對油莎豆水解度和提油率的影響。研究結果表明油莎豆最佳的酶解加工工藝為超聲時間20 min、超聲溫度40 ℃、料液比例1∶5、酶解溫度55 ℃、酶解時間3 h、加酶量7 000 U/mL和pH值9。

油莎豆水解產物中富含蛋白酶，經過進一步分解可以變成更小的肽鏈和氨基酸，這些成分具有抗氧化性，能夠提供能量，具有促進肌肉損傷的恢復等多種生物活性功效，在抗疲勞活性的應用研究中具有一定的潛力。

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