一种充分保留生物活性的玛咖粉及其制备方法和制剂

摘要

本发明公开了一种充分保留生物活性的玛咖粉及其制备方法和制剂，所述的玛咖粉是将新鲜的玛咖经冷冻、冷冻干燥、粉碎工序制备的玛咖粉，所述的玛咖粉的含水率在5%以下，其中含有占其总重量百分比1.1~2.7%的芥子油苷。所述的制备方法包括备料、冷冻、冷冻干燥、粉碎工序。所述的制剂将玛咖粉与药学领域接受的辅料配合，制备成片剂、粉剂、冲剂或胶囊剂。本发明的制备方法采用真空冷冻干燥工艺，抑制了玛咖中黑芥子酶在存储和干燥过程中的活性，通过玛咖中水份的冰晶化，破坏黑芥子酶与芥子油苷发生水解反应的条件，低温干燥也降低了玛咖活性成分的氧化，最大限度的保留了特征物质——芥子油苷、生物活性成分如蛋白质和其它挥发性成分。

说明书

技术领域

本发明属于农产品深加工技术领域，具体涉及一种充分保留生物活性的玛咖粉及其制备方法和制剂。

背景技术

  玛咖（Maca）是一年生或两年生草本，有贮藏根、贴地生长的短茎和叶，原产于海拔3500~4500米的南美安第斯山区，目前我国在云南、新疆已大范围引种成功，为十字花科（Cruciferae）独行菜属（Lepidium）植物。玛咖作为药食两用植物，地下膨大的块根是主要食用部分，表面颜色有黑色、紫色、黄色等。玛咖富含蛋白质、氨基酸、糖类、矿物质和多种维生素，在南美的食用历史已经有5800多年，传统上用于强壮身体，提高生育力，改善性功能，抗抑郁，抗贫血等。20世纪80年代以后，经联合国粮农组织（FAO）和国际植物遗传资源研究所（IPGRI）的推荐，玛咖的化学成分鉴定、活性成分分离及其药理作用得以深入研究。特别是90年代初，研究者在寻找“伟哥”替代品时发现了这种植物在提高性功能上的显著功效，使玛咖一举成为国际保健品和药品中的新星。大量科学研究表明，玛咖具有抗疲劳、改善性功能、减少前列腺增生等多种功效，且无毒、食用安全。多数研究者认为玛咖酰胺（macamides）、苄基芥子油苷（benzyl glucosinolate，又称金莲葡糖硫苷）和其分解产物异硫氰酸苄酯（benzy is othiocyanates）为其主要活性成分及特征物质。研究表明，芥子油苷的分解产物异硫氰酸酯类物质具有抗肿瘤作用，能作为睾丸酮增强剂，具有改善学习记忆和提高男性性能力等功效，应在加工过程中尽量保留芥子油苷。

芥子油苷也称为硫代葡萄糖苷或简称硫苷（glucosinolate,简称GS），全称为（Z）-cis-N-hydroximinosulfateesers，为十字花科植物中特有的生物活性物质。芥子油苷主要源于七种氨基酸（丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、络氨酸、色氨酸）和一系列的侧链延长同源物，根据其来源氨基酸前体的不同，将芥子油苷分为脂肪族、芳香族和吲哚族三大类。芥子油苷由于所带R基的不同有100多种，包括苄基芥子油苷以及几种吲哚类芥子油苷和脂肪酸类芥子油苷。芥子油苷在新鲜玛咖块根中的含量约为1%以上，自然干燥的玛咖块根中含量约为0.65%，而须根含量高达约1.65%，叶片也含约0.36%。

目前，玛咖干燥制品的制备一般采用自然干燥、热风干燥、低温真空干燥、蒸汽灭活后干燥、漂烫灭活后干燥及微波灭活后干燥等工艺，部分如蒸汽灭活、漂烫灭活、微波灭活后干燥工艺，得到的制品芥子油苷含量虽有一定提高，但存在有益的热敏性物质如蛋白质失活、挥发性成分减少、特征性成分氧化的问题。大部分常用工艺干燥得到的玛咖制品的芥子油苷含量远低于新鲜玛咖。

大量学者研究玛咖的有效成分提取工艺，研究如何提取芥子油苷及最佳分解产物，但结果往往适得其反，提取物中芥子油苷及分解产物反而低于玛咖原料中的含量，导致提取物活性不如原粉的尴尬结果。日本的研究机构认为人类消化道中的双歧杆菌及活性酶能在消化分解芥子油苷中起到无可比拟的优化降解作用，其分解产物成分也正是人们用人工条件所难以得到的。所以，发明人认为我们要做的是尽量获得原生态的玛咖原料，保留其有效活性成分在加工、储藏过程中不致降解、挥发及破坏。那么开发一种充分保留生物活性的玛咖粉及其制备方法和制剂是非常有必要的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种充分保留生物活性的玛咖粉，第二目的在于提供该玛咖粉的制备方法，第三目的在于提供该玛咖粉的制剂。

本发明的第一目的是这样实现的，以新鲜的玛咖为原料，经冷冻、冷冻干燥、粉碎工序制备的玛咖粉，所述的玛咖粉的含水率在5%以下，其中含有占玛咖粉总重量1.1~2.7%的芥子油苷。

本发明的第二目的是这样实现的，包括前处理、冷冻、冷冻干燥、粉碎工序，具体包括：

A、前处理：将新鲜玛咖除杂、清洗并晾干表面水分；

B、冷冻：将前处理后的玛咖装入冷冻装置中，在-20℃以下冷冻；

C、冷冻干燥：将冷冻好的玛咖装入真空冷冻干燥装置中，经预冻、升华干燥、解析干燥后，得到干燥活性玛咖；

D、粉碎：冷冻干燥后的玛咖经粉碎后得到目标物。

本发明的第三目的是这样实现的，所述的充分保留生物活性的玛咖粉加入药学领域接受的辅料制备成片剂、粉剂、冲剂或胶囊剂。

本发明的制备方法采用真空冷冻干燥工艺，抑制了玛咖中黑芥子酶在存储和干燥过程中的活性，同时通过玛咖中水份的冰晶化，破坏黑芥子酶与芥子油苷发生水解反应的条件，低温干燥也降低了玛咖活性成分的氧化，使新鲜玛咖在干燥过程中最大限度的保留了特征物质（芥子油苷）、原生物活性成分如蛋白质和其它挥发性成分，减少了含有刺激性气味的芥子油苷水解产物异硫氰酸酯类和腈类物质的生成，保留的芥子油苷易通过肠道内的微生物和细菌酶分解为有益的异硫代氰酸盐等活性有效成分；通过冷冻状态下对玛咖块根切片后干燥，既提高了冷冻干燥的效率，保证了切片过程中芥子油苷不会与黑芥子酶发生水解反应。本发明制成玛咖活性制品充分保留生物活性和良好风味，色泽自然；干燥后的玛咖活性制品疏松多孔，呈海绵状，极容易与消化液融合，因此。本发明对玛咖块根、须根、叶能综合利用，特别是对玛咖须根的利用，有效提高了玛咖的利用率。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的充分保留生物活性的玛咖粉是以新鲜的玛咖为原料，经冷冻、冷冻干燥、粉碎工序制备得到玛咖粉，所述的玛咖粉的含水率在5%以下，其中含有占玛咖粉总重量1.1~2.7%的芥子油苷。

所述的玛咖为玛咖块根、玛咖须根、玛咖叶中的一种以上。

所述的芥子油苷包括苄基芥子油苷、甲氧基苄基芥子油苷。

本发明所述的制备充分保留生物活性玛咖粉的方法，包括前处理、冷冻、冷冻干燥、粉碎工序，具体包括：

A、前处理：将新鲜玛咖除杂、清洗并晾干表面水分；

B、冷冻：将前处理后的玛咖装入冷冻装置中，在-20℃以下冷冻；

C、冷冻干燥：将冷冻好的玛咖装入真空冷冻干燥装置中，经预冻、升华干燥、解析干燥后，得到干燥活性玛咖；

D、粉碎：冷冻干燥后的玛咖经粉碎后得到目标物。

A步骤所述的玛咖为玛咖块根、玛咖须根、玛咖叶中的一种以上，所述的玛咖块根、玛咖须根、玛咖叶一起或分别完成前处理、冷冻、冷冻干燥、粉碎工序，都能实现本发明的目的。

所述的玛咖块根在B步骤冷冻后，在冷冻状态下把玛咖块根切成≤10mm厚度的薄片，然后装冻干盘进入C步骤。

B步骤之后不能及时冷冻干燥的送去冷藏储存，冷藏温度为-20~-30℃，当需要冷冻干燥时送去进行C步骤的冷冻干燥。即，对于间歇操作或分散冷冻集中干燥的，应将新鲜玛咖冷冻完成后先送去冷藏储存，待到可以干燥时，再送去冷冻干燥。

C步骤所述的预冻温度在-30℃以下，真空度为20~80Pa；所述的升华干燥的共熔点在-15~-28℃；所述的解析干燥的玛咖中心温度35~45℃。经本发明的方法干燥后的玛咖粉，与其他干燥方法相比，能最大限度地保留鲜品的原生态活性成分，如玛咖烯、玛咖酰胺、活性蛋白及活性多糖、活性酶、维生素等。所述的真空冷冻干燥装置采用接触传热、复式加热、有钉板加热、辐射加热、微波加热、红外线加热方式之一或任意方式的组合。

D步骤所述的粉碎为普通粉碎、超细粉碎或气流对撞超微破壁粉碎中的一种。

本发明所述充分保留生物活性玛咖粉的制剂为所述的充分保留生物活性的玛咖粉加入药学领域接受的辅料制备成片剂、粉剂、冲剂或胶囊剂。

本发明的工作原理：

市售的玛咖干粉或提取物中的芥子油苷含量非常低，这是因为玛咖中的黑芥子酶系统导致的。玛咖的芥子油苷存在于细胞质的液泡中，黑芥子酶一般认为只存在于分散的各个器官中的异形细胞体的黑芥子酶细胞内，当组织受到损伤（如粉碎、积压、切片）时，芥子油苷易与黑芥子酶相遇而发生水解反应，产生异硫酸氰酯、硫酸氰酯和晴类等化合物。本发明的制备方法采用真空冷冻干燥工艺，抑制了玛咖中黑芥子酶在存储和干燥过程中的活性，同时通过玛咖中水份的冰晶化，破坏黑芥子酶与芥子油苷发生水解反应的条件，低温干燥也降低了玛咖活性成分的氧化，使新鲜玛咖在干燥过程中最大限度的保留了特征物质（芥子油苷）、原生物活性成分如蛋白质和其它挥发性成分，减少了含有刺激性气味的芥子油苷水解产物异硫氰酸酯类和腈类物质的生成，保留的芥子油苷易通过肠道内的微生物和细菌酶分解为有益的异硫代氰酸盐等活性有效成分；通过冷冻状态下对玛咖块根切片后干燥，既提高了冷冻干燥的效率，保证了切片过程中芥子油苷不会与黑芥子酶发生水解反应。

实施例1

取云南丽江无公害种植的黄色成熟新鲜玛咖块根及须根，剔除茎叶、虫卵、病害块根和须根，分离块根和须根，经清水洗净后常温快速表面风干；将块根和须根一起装入冷冻装置中，在-30℃下冷冻，冻结3h；冷冻完成后的玛咖块根切成4mm厚的薄片，与玛咖须根一起送入-20℃冷库冷藏待干燥；将玛咖块根薄片和玛咖须根均匀铺装于冻干盘中，装入接触传热式冷冻干燥装置中，经-40℃的预冻后，抽真空至50Pa，设置共溶点为-17℃进行升华干燥，再以物料中心温度40℃下解析干燥，直至含水率5%，得到干燥活性玛咖；经普通粉碎后制成干燥玛咖粉。取制得的干燥玛咖粉，按中华人民共和国农业行业标准NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定干燥活性玛咖中芥子油苷含量，测定结果为：芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的2.46%。

实施例2

取云南丽江无公害种植的黄色成熟新鲜玛咖块根、须根和叶片，剔除茎、黄叶、虫卵、病害块根和须根，分离块根和须根，经清水洗净后常温快速表面风干；将块根、须根和叶片装入冷冻装置中，在-40℃下冷冻，冻结2h；将冷冻状态的块根切成1mm厚的薄片，薄片与经冷冻的须根、叶片均匀铺装于冻干盘内，装入辐射加热式冷冻干燥装置中，经-40℃的预冻后，抽真空至60Pa，设置共溶点-15℃进行升华干燥，再以物料中心温度45℃下解析干燥，直至含水率3%，得到干燥活性玛咖；经普通粉碎并过400目筛网后形成干燥玛咖粉。取制得的干燥玛咖粉，按中华人民共和国农业行业标准NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定干燥活性玛咖中芥子油苷含量，测定结果为：芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的2.13%。

实施例3

取云南丽江无公害种植的黑色成熟新鲜玛咖块根和须根，剔除茎叶、虫卵、病害块根和须根，分离块根和须根，经清水洗净后用脱水机脱除表面多余水分；装入冷冻装置中，在-35℃下冷冻，冻结3h；冻结后的玛咖块根切成5mm厚的薄片，和须根送入-25℃冷库冷藏；经冷藏的玛咖块根薄片和须根均匀铺装于冻干盘内，经-35℃的预冻后，装入两面都有加热板的复式加热冷冻干燥装置中，抽真空至40Pa，设置共溶点-20℃进行升华干燥，再以物料中心温度45℃下解析干燥，直至含水率4%，得到干燥活性玛咖；经气流对撞超微破壁粉碎并经1000目筛网过筛得到干燥活性玛咖粉（超微破壁粉）。取制得的干燥玛咖粉，按中华人民共和国农业行业标准NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定干燥活性玛咖中芥子油苷含量，测定结果为：芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的1.71%。

实施例4

取云南丽江无公害种植的黑色成熟新鲜玛咖块根和须根、叶，剔除黄叶、腐茎、虫卵、病害块根和须根，分离块根额须根，经清水洗净后快速低温吹干；将块根和须根装入冷冻装置中，在-25℃下冷冻，冻结5h；将叶片装入冷冻装置中，在-30℃下冷冻，冻结1h；冻结后的玛咖块根切片成8mm厚的薄片，然后与须根、叶片送入-20℃冷库冷藏；经冷藏的玛咖块根薄片、须根、叶片均匀铺装于冻干盘内，经-30℃的预冻后，装入有多枚钉子的两片加热板中间的有钉板式加热冷冻干燥装置中，抽真空至25Pa，设置共溶点-27℃进行升华干燥，再以物料中心温度35℃的解析干燥，直至含水率5%，得到干燥活性玛咖；经超微粉碎并经200目筛网过筛得到干燥活性玛咖粉。取制得的干燥玛咖粉，按中华人民共和国农业行业标准NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定干燥活性玛咖中芥子油苷含量，测定结果为：芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的1.1%。

实施例5

取云南丽江无公害种植的紫色成熟新鲜玛咖块根和须根，剔除茎叶、虫卵、病害块根和须根，分离块根及须根，经清水洗净后用脱水机脱除表面多余水分；将玛咖块根和须根装入冷冻装置中，在-50℃下冷冻，冻结1.5h；将块根切成10mm薄片与须根一并送入温度-30℃的冷库冷藏；将冷藏后的玛咖块根薄片，置于冻干盘内，经-35℃的预冻后，装入微波加热冷冻干燥箱中，抽真空至60Pa，设置共溶点-18℃进行升华干燥，再以物料中心温度45℃的解析干燥，直至含水率4%，得到干燥活性玛咖A；将冷藏后的须根装置于冻干盘内，经-30℃预冻，抽真空至80Pa，设置共溶点-15℃进行升华干燥，再以物料中心温度40℃的解析干燥，直至含水率2%，得到干燥活性玛B。干燥活性玛咖A和B分别经超微粉碎并经100目筛网过筛，得到干燥活性玛咖粉A（块根超微粉）和干燥活性玛咖粉B（须根超微粉）。取制得的干燥玛咖粉，按中华人民共和国农业行业标准NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定干燥活性玛咖中芥子油苷含量，测定结果为：干燥活性玛咖粉A（块根超微粉）中芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的1.38%；和干燥活性玛咖粉B（须根超微粉）中芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的2.7%。

实施例6

取云南丽江无公害种植的紫色成熟新鲜玛咖块根和须根，剔除茎叶、虫卵、病害块根和须根，分离块根及须根，经清水洗净后常温风干表面水分；将块根和须根装入冷冻装置中，在-45℃下冷冻，冻结4h；冻结后的玛咖块根切成3mm厚的薄片，与须根送入-22℃冷库冷藏；经冷藏的玛咖块根和须根均匀铺装于冻干盘内，经-45℃的预冻后，装入辐射加热式冷冻干燥装置中，抽真空至55Pa，设置共溶点-18℃进行升华干燥，再以物料中心温度45℃的解析干燥，直至含水率2%，得到干燥活性玛咖粉；经普通粉碎并经250目筛网过筛得到干燥活性玛咖粉。取制得的干燥玛咖粉，按中华人民共和国农业行业标准NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定干燥活性玛咖中芥子油苷含量，测定结果为：芥子油苷占干燥玛咖粉总重量的1.43%。

实施例7

取实施例1制备的干燥活性玛咖粉加入药学领域接受的辅料（甲基纤维素）制备成片剂。

实施例8

取实施例2制备的干燥活性玛咖粉加入药学领域接受的辅料（糊精），造粒后制备成冲剂。

实施例9

取实施例3制备的干燥活性玛咖粉不添加辅料直接制备成胶囊剂。

实施例10

取云南丽江无公害种植的黄色、紫色、黑色成熟新鲜玛咖块根，在同一条件下分别采用自然整块干燥、自然切片干燥、低温真空干燥和真空冷冻干燥工艺，得到的干燥玛咖制品采用NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定芥子油苷含量，结果如表1：

自然整块干燥：收获后清洗，整个块根进行自然干燥；

自然切片干燥：收获后清洗块根切片，再进行自然干燥；

低温真空干燥：真空度-0.075Mpa，温度48~55℃；

真空冷冻干燥的条件如实施例3

表1  玛咖块根采用不同的干燥方式其有效成分含量对比

实施例11

取实施例5制备的干燥活性玛咖粉A（块根超微粉）和干燥活性玛咖粉B（须根超微粉），与市售的玛咖粉，均采用NY/T1103.3-2006中的高效液相色谱-质谱联用法测定芥子油苷含量，如下： 

表2 实施例5制备的干燥玛咖粉与市售玛咖粉总芥子油苷含量比较

干燥玛咖粉总芥子油苷（g/100g）干燥活性玛咖粉B2.7干燥活性玛咖粉A1.380市售新疆产玛咖粉0.433市售丽江产玛咖粉0.416市售秘鲁产玛咖粉0.107市售国产玛咖提取物0.033

本发明具有总芥子油苷含量高，营养物质保留完好，无刺激性不良气味的特点。