人参酵素与量子化人参酵素产品品质的对比分析

李宏梁，陈天，陈素英，周启武，孙宝国,4*

(1.陕西科技大学，食品与生物工程学院，西安 710021；2.陕西宏梁食品科技有限公司，西安 710065；3.大荔镰塬农业发展有限公司，陕西 渭南 715100；4.北京工商大学，北京 100048)

酵素一词起源于日本后传至中国台湾和大陆，台湾地区冠以酵素的食品有近百个品种品牌[1]，而国产的相对较少。酵素食品受到众多消费者及研究学者的关注，但大众对酵素的认知并不深刻，如“酵素是酶的旧称”[2]，“酵素就是酶”的说法一直流传至今。酵素团体标准T/CBFIA 08001—2016中定义酵素是以动物、植物、菌类等为原料[3]，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。酵素中不仅含有酶，还含有经酶分解的多种小分子营养物质，因此酵素在成分种类、功效和营养价值上都高于单纯的酶。

普朗克假定说：能量是以一个一个的能量单位传递的[4]。这种最小能量单位被称作能量子(简称量子)。能量子是因为频率振荡而产生的，相伴振荡而产生的是动能和热能[5]。量子化处理即为电磁场的量子化，是能量子通过量子仓改变被处理物质的自有频率，实现量子转能的一种技术手段。

人参浆果是植物人参的圆形浆果，内有两颗半圆形的种子，因种子的价值远高于人参浆果，果实与种子同时采集时多被弃而不用[6]。然而研究发现，人参浆果中的人参皂甙含量约为根部的4倍，人参酵素的开发极大地提高了人参浆果的附加值；其活性成分具有抗衰老、抗动脉粥样硬化等药理作用[7]。目前对酵素的研究主要集中于工艺的优化以及抗氧化活性方面，而对于采用量子化技术处理与未处理获得的酵素产品品质的对比研究鲜有报道。因此，本文对人参酵素及量子人参酵素两种酵素产品品质指标进行对比分析，以期为后续的研究学者提供详细的数据，并且使量子技术的应用得到正确的认识。

1 材料与方法

1.1 材料与标品

人参酵素(东北)、量子人参酵素(厦门中科院)：均由大荔镰塬农业发展有限公司提供；

标准品：重铬酸钾、盐酸硫胺素、维生素B2、盐酸吡哆醇、盐酸吡哆醛、双盐酸吡哆胺、维生素B12、乳酸、混合氨基酸标准液、γ-氨基丁酸，购自美国 Sigma 公司。

1.2 仪器与设备

PB-10型pH计 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；BSA224S-CW型电子天平 德国Sartorius 公司；HH-6型数显恒温水浴锅 金坛市宏华仪器厂；THZ-C-1型全温振荡器 上海中庸检验设备有限公司；LDZX-40II型立式自动电热压力蒸汽灭菌器 上海申安医疗器械厂；722N型可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；GH 隔水式培养箱 北京科伟永兴仪器有限公司；L-8900型氨基酸分析仪 日立高新技术公司；岛津 LC-20AD高效液相色谱仪 嘉兴普津科技仪器有限公司；Agilent ZORBAX Eclipse XDB型C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm) 上海楚定分析仪器有限公司；SW-CJ-1F型单人双面净化工作台 上海苏净实业有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 人参酵素及量子人参酵素的制备方法

挑选无腐烂、色泽鲜红的人参浆果洗净沥干后，使用匀浆机打浆去籽，将人参果浆与蜂蜜按照7∶2的质量比置于消毒灭菌过的发酵罐中，混匀密封进行自然发酵，发酵初期适时搅拌，后期密封发酵，制得人参酵素原液；取部分发酵完成后的人参酵素原液置于量子仓中，根据装样的容器材质进行光电磁调试，量子化处理72 h，制得量子人参酵素。

1.3.2 各指标测定方法

pH的测定：使用pH计直接测定pH值；总酸含量的测定：采用酸碱滴定法测定，以乳酸作为换算系数，结果以质量分数表示；乙醇含量的测定：采用蒸馏法测定，单位为g/100 g；氯化钠含量的测定：采用银量法测定，用硝酸银标准滴定溶液滴定试液中的氯化物，根据硝酸银标液消耗量计算其含量，结果以质量分数表示；总氨基酸含量的测定：按照GB 5009.124—2016测定；人参皂甙含量的测定：按《保健食品检验与评价技术规范》2003年版中保健食品中总皂甙的方法进行测定，结果以人参皂甙Re计；γ-氨基丁酸含量的测定：按照QB/T 4587—2013测定；维生素B族(B1、B2、B6、B12)含量的测定：采用高效液相色谱法测定维生素B1、B2、B6的含量，维生素B12按照GB 5413.14—2010测定。有机酸含量的测定：采用外标法定量测定，以乳酸计，单位为mg/kg；乳酸菌及霉菌活菌数的测定：分别按GB 4789.35—2016、GB 4789.15—2016的相关操作进行计数。

1.3.3 感官评定对比

对12名未经培训的18岁以上男性和女性进行了酵素的感官评价。将样品保持在室温下存放，在一次性透明杯中提供25 mL样品。小组成员使用10分的评分制对饮料的色泽、滋味、气味以及外观杂质进行了评估，评分标准见表1。

表1 人参酵素感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria for ginseng ferment

2 结果与分析

2.1 pH值及总酸含量的测定结果

图1 pH值的测定结果Fig.1 The measurement results of pH value

pH值是水溶液最重要的理化参数之一。由图1可知，人参酵素的pH值最终达到3.7，而量子人参酵素pH值为3.5。但两者pH值均小于4，符合标准规定(≤4)，量子化处理对酵素产品的pH值影响不大。

图2 总酸含量的测定结果Fig.2 The measurement results of total acid content

2.2 乙醇及氯化钠含量的测定结果

图3 乙醇的测定结果Fig.3 The measurement results of ethanol content

由图3可知，人参酵素中乙醇含量为1.83 g/100 g，量子人参酵素中乙醇含量为0.17 g/100 g。两种产品的乙醇含量差异较大，说明经量子化处理，酵素发酵液中乙醇含量显著降低，这可能是由于东北极低的温度使人参酵素并未完全发酵，导致醋酸菌的代谢途径未发挥作用。虽然两种产品的pH值与陈英等[14]的研究结果相似，但与其所论述的酸度是标志酵素成熟度的主要指标这一结论相矛盾[15]。乙醇含量的测定结果证明：pH这项单一指标不能说明酵素发酵是否到位。因此，在酵素发酵过程中，乙醇含量应作为评定酵素产品是否完全发酵的主要理化指标。

图4 氯化钠含量的测定结果Fig.4 The measurement results of NaCl content

盐分(NaCl)是食品中常见的测定指标，各产品对氯化钠含量的限定是不同的。由图4可知，两种酵素产品的氯化钠含量均≤0.3 g/100 g，均符合规定标准(≤0.5 g/100 g)，说明人参酵素没有过度发酵，且量子化处理对氯化钠指标无显著影响。

2.3 总氨基酸含量的测定结果

图5 总氨基酸含量的测定结果Fig.5 The measurement results of total amino acid content

人参酵素中总氨基酸含量达33 mg/100 g；量子人参酵素总氨基酸含量为6 mg/100 g。酵素原液中的氨基酸主要来源于原料中蛋白质酶解，故经检测，所对应的蛋白质含量分别为0.7，1 g/100 g。从蛋白质经水解产生的氨基酸含量值分析，量子化处理使酵素中蛋白质水解被抑制，中间产物多肽并未完全转化为氨基酸。由图5可知，经量子化处理的人参酵素较原液相比，总氨基酸含量下降5倍之多，一方面可能是因为在量子化处理下，生物大分子发生化学反应，消耗自身的化学键或形成新键，使之形成具有高度化学活性的中间产物，且可以刺激机体发生一系列的生理、生化改变[16]；另一方面可能是因为在量子化处理的后续过程中，氨基酸在氮源缺乏时被微生物作为营养物质消耗使氨基酸含量显著降低。

2.4 总皂甙及γ-氨基丁酸的测定结果

图6 总皂甙的测定结果Fig.6 The measurement results of total saponin content

人参皂甙是人参制品含有的活性成分。常用人参单体皂甙有Re、Rc、Rd、Rf、Rg1、Rb1、Rb2等，并且不同的单体皂甙具有不同的药理作用。由图6可知，人参酵素及量子人参酵素的总皂甙含量分别为0.63%与0.368%，经量子化处理后总皂甙含量反而减少，可能是因为量子化处理使形成皂甙的各种糖类与皂甙元C3位的羟基(-OH)键断裂。

按照GB/T 19506—2009 吉林长白山人参的国家标准规定，人参果(干燥品)的总皂甙含量≥4%，而在人参酵素中，总皂甙达到0.63 g/100 g，其约占人参果(干燥品)总皂甙的15.8%，说明将人参浆果发酵成人参酵素后，有效地提高了人参浆果的利用率。

图7 γ-氨基丁酸的测定结果Fig.7 The measurement results of γ-aminobutyric acid content

γ-氨基丁酸(GABA)是广泛存在于自然界中但含量相对较少的具有医药生理活性的四碳非蛋白氨基酸[17]，同时也是酵素产生的特殊活性物质。由图7可知，所测得的两种产品的γ-氨基丁酸含量均超过规定标准值的百倍(≥0.03 mg/kg)。经量子化处理后，γ-氨基丁酸含量略有减少但差别不大，说明量子化对产品γ-氨基丁酸的含量影响很小。与笔者实验测得的蜂蜜综合水果酵素所含γ-氨基丁酸含量99 mg/kg相比，约为人参酵素的26倍，这可能是因为人参酵素所含有的蛋白质含量低于水果酵素，发酵过程中能转化成γ-氨基丁酸的含量不多。因此，以γ-氨基丁酸含量为指标优化发酵人参浆果酵素时，应与其他水果进行复配。

2.5 维生素族含量的测定结果

表2 两种酵素产品的维生素B族含量Table 2 Vitamin B group content of two ferment products

对两种酵素产品进行维生素含量的测定。由表2可知，VB1均未检出，说明产品本身可能不含有维生素B1。人参酵素中VB6含量为0.73 mg/kg，约为VB2、VB12含量的15.5倍和149倍。而量子人参酵素中，VB12的含量约减少为原液的1/2，VB2及VB6均未检出，可能是由于量子化处理所产生的光能和热能，对维生素B族结构的破坏作用，使其含量骤减。

2.6 有机酸(乳酸)含量、乳酸菌及菌落总数的计数结果

图8 乳酸含量的测定结果 Fig.8 The measurement results of lactic acid content

乳酸是最有价值的有机酸之一[18]。在酵素发酵过程中，因其密闭的无氧条件，同型乳酸发酵使得唯一的产物只有乳酸。与此同时，乳酸可经糖异生作用再次合成葡萄糖，促进了酵素的自然发酵。因此，产生乳酸的途径即为异型乳酸发酵。由图8可知，人参酵素原液中乳酸含量为690 mg/kg，量子人参酵素乳酸含量达到930 mg/kg，量子化处理显著提高乳酸含量，其中Oliva-Neto P和Yokoya F[19]表示：乙醇含量越低，醋酸菌代谢途径中转化为乳酸及其他有机酸的含量升高。而量子化处理对其作用机理有待进一步研究。

图9 乳酸菌的计数结果Fig.9 Counting results of lactic acid bacteria

对乳酸菌进行计数实验，见图9。人参酵素与量子人参酵素的菌数达到同一数量级，均符合酵素团体标准规定(乳酸菌>105CFU/mL)。量子化的处理伴随酵素后期发酵的进行，形成的有机酸增多，降低发酵液的pH值，导致发酵过程中菌落总数越来越少，不耐酸菌慢慢消亡[20]；而乳酸菌耐酸，消亡速度慢，同时量子化处理也伴随乳酸菌的代谢，从而使乳酸菌数降低。因此，量子化处理并不能证明产生杀菌作用，后续可使酵素处于休眠状态下对其菌落总数、酵母菌及乳酸菌进行检测而进一步研究。

2.7 污染物指标及有害微生物指标的测定结果

食品从污染方面来讲：其一为重金属指标；其二为有害微生物指标。污染物重金属主要是汞、镉、铅、铬、砷等生物毒性显著的重元素。大肠菌群是检验食品是否受粪便污染的指标菌，而沙门氏菌属于致病菌，金黄色葡萄球菌属于病原菌。因此，这三类菌群对食品或机体来说均属于有害微生物。

表3 人参酵素原液及其残渣中重金属含量Table 3 Heavy metals content in ginseng ferment liquid and its residues mg/100 g

经检测，2种酵素产品中5项有害重金属均未检出，后续对人参酵素原液的残渣烘干并检测其重金属，数据结果见表3，人参酵素残渣中的5项重金属均含有且含量极高，由此说明发酵过程中酵素具有较强的自清洁作用。

有害微生物检测结果显示，两种酵素产品的霉菌、大肠菌群、金黄色葡萄球菌均小于1 CFU/mL，沙门氏菌未检出，此结果可能与发酵液较低的pH有关。Lambert和Stratford[21]报道，pH较低的环境中，细菌胞质的快速酸化可通过抑制糖酵解、防止主动转运或干扰信号转导来防止有害微生物的生长。综上，两种酵素产品的污染物指标及有害微生物指标均符合酵素标准要求，从健康方面来说，均对人体是安全的。

2.8 感官评定对比

对两种人参酵素产品进行了感官评定。其中人参酵素与量子人参酵素均具有蜂蜜人参酵素特有的滋味，味酸且无异味。人参酵素原液呈红棕色，总体感官评分平均达8分；量子人参酵素呈浅棕色，感官评分平均为7分，这表明两种发酵饮料均是可以被接受的。

3 结论

本文对人参酵素原液与经量子化处理的量子人参酵素两种产品分别从理化指标、微生物指标及污染物指标方面进行检测。结果表明：pH、氯化钠一般理化指标中，量子化处理的人参酵素与人参酵素原液数值差异不大；量子化处理降低了人参酵素总氨基酸及人参皂甙含量，提高了总酸及有机酸含量。两种酵素产品中汞、镉、铅、铬、砷等污染物均未被检出；有害微生物大肠菌群、金黄色葡萄球菌均小于1 CFU/mL，沙门氏菌未检出，均属于安全食品。证明人参酵素在发酵过程中，具有强的自清洁作用且整体评分较高。因此，酵素产品品质的优劣不仅应把握pH、乙醇含量等主要指标以及人参皂甙、γ-氨基丁酸等活性成分，还应对发酵工艺中的关键因素进行把控。量子化人参酵素的研发对人体能否产生一定的调节或干预作用有待进一步的研究。