全 文 ：第29卷　第 2期　　　　　　　 　西南 大学学 报(自然科学版)　　　　　　　　　　　2007年2月
Vol. 29　N o. 2 Journal of Southw est Unive rsity (N atural Science Edi tion) Feb. 2007
文章编号:1000 - 2642(2007)02 - 0118 - 04
白魔芋中多酚氧化酶活性测定及其护色研究①
郑莲姬1 , 　钟　耕2 , 　张盛林3
1. 重庆食品工业研究所 , 重庆 400020;2. 西南大学 食品科学学院 , 重庆 400716;
3. 西南大学 园艺园林学院 , 重庆 400716
摘要:白魔芋在干燥脱水过程中发生酶褐变 , 影响魔芋粉的质量. 研究了温度 、 pH 值 、 底物浓度对白魔芋多酚氧
化酶(Polyphenol Ox idase, PPO)活性的影响 , 设计了不同的护色方案 , 以确立白魔芋的最佳无硫护色条件. 结果表
明:白魔芋中 PPO 活性最适温度为 35 ℃, 在 90 ℃以上的温度可以抑制白魔芋 PPO 活性;最适 pH 值为 5. 5 , pH
小于 2 和大于 8 时可以完全抑制 PPO 活性;L -半胱氨酸 0. 006%以上能有效地抑制白魔芋 PPO 的活性.
关　键　词:白魔芋;多酚氧化酶;活性;护色
中图分类号:Q949. 71+7. 2 文献标识码:A
　　白 魔芋[ 1] (Amorphophal lus albus Liu et
Chen)是天南星科魔芋属(Amorphophallus Blume)
的多年生草本植物 , 为中国特有 , 分布于金沙江河
谷地区 , 主要在四川南部及云南北部. 其葡甘露聚
糖的含量达 60%, 色泽洁白 , 质量最佳[ 2] 33 . 魔芋粉
是将魔芋经干燥 、粉碎 、筛理 、洗涤等工序处理而得
到的 , 已经广泛应用于现代食品 、医药 、农业 、环保 、
日化以及化工等行业[ 3] . 花魔芋 、白魔芋在鲜魔芋干
燥脱水初加工过程中 , 均由于去皮和切片导致组织
细胞破裂 , 使细胞内的化学成分在酶的作用下发生
反应 , 迅速产生褐变[ 2] 287 , 引起外观色泽的变化 , 降
低魔芋干片的商品价值 , 进一步影响到加工成魔芋
粉的外观和商品价值 , 而魔芋粉的白度 、粘度 、二氧
化硫和粒度是衡量魔芋粉质量高低的重要指标[ 4] .
为了抑制魔芋在干燥过程中引起的褐变 , 传统的魔
芋初加工过程中普遍采用熏硫的方法 , 这种方法既
污染初加工环境 , 又会导致最终的魔芋粉 SO2 含量
超标 , 使后续的处理过程复杂和成本增加 , 严重影响
了我国魔芋粉在国际市场上的竞争能力.
国内外对白魔芋多酚氧化酶活性研究较少 , 对
魔芋采用无硫护色处理也未见报道. 本文研究了引
起白魔芋褐变的多酚氧化酶的活性 , 并对采用无害
试剂抑制酶促褐变进行了探讨 , 为提高我国魔芋粉
的安全品质提供理论基础和实际可行方法.
1　实验材料和方法
1. 1　材　　料
白魔芋(来源于四川省屏山县), 由西南大学魔
芋研究中心提供. 化学试剂为 Na2HPO 4 12H2O 、
NaH2PO 4 2H2O 、儿茶酚 、植酸 、VC 、柠檬酸 、 L
- 半胱氨酸等 , 除注明外 , 均为分析纯.
1. 2　仪　　器
冷冻离心机(GL-20G-II , 上海安亭科学仪器厂);
紫外可见分光光度计(S53 /54 , 上海棱光技术有限公
司);高速万能粉碎机(XA-1 , 江苏姜堰银河实验仪器
厂);精密电子天平(FA1004 , 上海精科天平厂);pH
测定仪(Z11型 , 北京哈纳科仪科技有限公司);电热恒
温水浴锅(KDM , 宁波机电工业研究院).
1. 3　方　　法
1. 3. 1　白魔芋中酚类物质含量的测定
酚类物质的含量测定采用 4-氨基安替比林法[ 5] .
酚类物质的提取:取材料 5 g 加入 10 mL 乙
醇 , 1 mL 10%的三氯乙酸 , 于研钵中匀浆 , 将匀浆
液全部转入 25 mL 容量瓶中 , 用 10%三氯乙酸洗
涤研钵并定容至刻度 , 静止 30 min , 过滤 , 收集滤
液于试管中.
酚类物质的测定:取滤液 1 mL , 加入 5 mL 试
剂 1(1 g Na2CO 3 溶于 50 mL 0. 1 mol /L NaOH 溶
① 收稿日期:2006 - 09 - 11
作者简介:郑连姬(1978 -), 女, 吉林图们人 , 硕士 , 工程师 , 主要从事食品检测与加工工作.
通讯作者:张盛林 , 副研究员.
DOI牶牨牥牣牨牫牱牨牳牤j牣cnki牣xdzk牣牪牥牥牱牣牥牪牣牥牪牭
液中 , 另将 0. 5g CuSO4 5H2O 溶于 100 mL 1%
酒石酸钾钠溶液中 , 将两种溶液按 50∶1 的比例混
合即为试剂 1), 混匀 , 25 ℃下保温30 min , 用分光
光度计在 500 nm 处测定样品的吸光度 , 利用标准
曲线即可得到待测样品中酚类物质的含量 , 建立的
标准曲线见图 1.
图 1　总酚含量的标准曲线
Fig. 1　Standa rd Curve of To tal Pheno lic Content
1. 3. 2　白魔芋 PPO 活性测定
(1) PPO粗酶液的提取:鲜白魔芋放入 4 ℃冰
箱中预冷 30 min , 取出洗净 、去皮. 取 5 g 上述魔芋
加入 5 mL 磷酸盐缓冲液(0. 05 mol L - 1 、 pH 5. 5),
于冰浴中研磨后低温下离心20 min(12000 r min- 1 、
4 ℃), 取出上清液后 , 再加入 10 mL 磷酸盐缓冲液
重复离心 , 合并两次上清液于 25 mL 容量瓶中 , 用
磷酸盐缓冲液定容 , 即得粗酶液.
(2) PPO活性的测定:反应体系中加入 1. 9 mL
磷酸缓冲液和1 mL 0. 1 mol /L 儿茶酚溶液 , 在37 ℃
下保温 10 min后 , 倒入 1 cm 比色皿中 , 迅速加入
0. 1 mL 酶液 , 记录 410 nm 下的吸光度变化(每
30 s记录一次吸光值 , 共记录 3 min), 重复测 3次.
以每分钟吸光值改变 0. 001所需酶量为一个活力单
位(0. 001 ΔA /m in).
(3) pH 对 PPO 活性的影响:配制 pH 值 2. 0
～ 9. 0的系列缓冲液 , 按上述方法分别测定不同
pH 值的缓冲液与酶液及底物混匀后的吸光度 , 也
即在试管中加入已配好的不同 pH 值的缓冲溶液
1. 5 mL , PPO 粗酶液 0. 5 mL , 0. 1 mo l /L 的儿茶
酚 1. 0 mL , 混匀后在室温下测定 PPO 的活性.
(4)温度对PPO活性的影响:以 0. 1 mol /L 的
儿茶酚 1. 0 mL 为底物 , 在 10 ℃- 100 ℃范围内的
温度梯度下保温 10 min , 然后分别于 410 nm 处比
色测定 PPO 活性.
(5) PPO 热稳定性[ 4] :将酶液在 70 ℃、 80 ℃、
90 ℃、 100 ℃不同温度下保温 30 min , 每隔 5 m in
按酶活力测定方法 , 测定酶活力.
1. 3. 3　白魔芋护色剂处理效果研究
(1)护色液对白魔芋 PPO活性的影响:在酶反
应体系中(37 ℃、 pH 5. 5)加入不同浓度的植酸
(0. 5‰～ 1. 0‰)、 L - 半胱氨酸(0. 01‰～ 0. 1‰)、
柠檬酸(1‰～ 20‰)、抗坏血酸(0. 03‰～ 0. 12‰)
等护色剂 , 按酶活力测定方法测定酶活力.
(2)护色液对白魔芋片颜色和白魔芋粉粘度的
关系:把洗净 、去皮 、切条的魔芋浸泡在不同浓度
的单一抑制剂溶液中 5 min , 取出沥干水分后 , 放
入 60 ℃烘箱中烘烤 12 h. 烘烤后按魔芋干片色泽
程度 , 用百分制计分 , 其计分标准如表 1所示. 魔
芋干片粉碎后的粗粉用 150目的筛子过筛 , 取筛下
物 , 分别测定魔芋粉的水分和粘度值[ 4] .
表 1　魔芋干制品色泽计分标准
Table 1　Color Sco ring Standard of D ried Konjac
颜色 洁白 白 灰白 浅黑 、微红 黑 、 特红
计分 >90 90～ 80 79～ 70 69 ～ 60 <60
2　结果与讨论
2. 1　酚类物质含量随贮藏时间的变化
从图 2可以看出 , 白魔芋中的总酚含量在测定
时间内 , 随贮藏时间的延长呈上升趋势.
图 2　总酚含量随贮藏时间的变化图
Fig. 2　Changes of To tal Phenolic Content to Sto rage Time
2. 2　白魔芋 PPO活性随贮藏时间的变化
由图 3可以看出 , 整个储藏过程中白魔芋的
PPO活力从采收到 11月下旬为止 , 经历一个月左右
的时间 , 处于上升趋势. 从11月下旬到12月中旬为
止 , 白魔芋 PPO活力处于下降的趋势 , 从 12月中旬
开始 , 魔芋 PPO 活力又处于缓慢上升的趋势.
这种现象跟魔芋贮藏期的生理活动有关 , 魔芋
块茎在贮藏期的生理过程大致分为 4个阶段:后熟
期 、休眠期 、休眠解除期和芽伸长期[ 6] .
图 3　PPO活力随贮藏时间的变化
F ig. 3　Changes of PPO Activity to S to rag e T ime
119第 2期　　　　　　 　郑莲姬 , 等:白魔芋中多酚氧化酶活性测定及其护色研究
2. 3　pH与 PPO活性的关系
图 4表明 , 白魔芋中多酚氧化酶活力随 pH 值
升高而增强 , 到 pH 5. 5时活力最高 , 继续升高 pH
值 , 酶活力下降. pH 值对 PPO 活性影响显著 , 通
过调节 pH 值能有效抑制 PPO 的活力 , 在对白魔
芋进行护色时必须考虑到 pH 值对护色效果的影
响 , pH 值为 3时白魔芋丧失 57. 2%左右的活力 ,
pH 值 2. 2以下时会完全丧失其活力 , 以 pH 值2. 2
～ 3时较为适宜.
图 4　pH值对 PPO活力的影响
Fig. 4　Effect o f pH Value on PPO Activity
2. 4　温度与 PPO活性的关系
图 5表明 , 白魔芋中 PPO 活力随温度的升高
而增强 , 35 ℃时活力最高 , 当温度继续上升时其
活力开始下降. 同时可以看出 , 温度的变化影响了
酶的活力 , 酶的活力随温度下降到 20 ℃后显著降
低 , 因此贮藏过程中应采用低温贮藏. 温度达到 70
℃时白魔芋丧失 83. 3%左右的活力;到 100 ℃时 ,
白魔芋丧失 100%的活力.
图 5　温度对 PPO活力的影响
Fig. 5　Effect of Temperature on PPO Activity
2. 5　温度对白魔芋 PPO热稳定性的影响
图6表明 , 白魔芋 70 ℃保温 30 min后 , 其相对
活力降低了 60%, 其半衰期为约为 27 min;80 ℃、
90 ℃、100 ℃、保温 30 min 后 , 其相对活力分别降
低了 64%、86%、 95%, 其半衰期分别为 17 min 、
10 min 、 3. 5 min. 这表明只有达到100 ℃以及以上
温度时 , 才能短时间内达到钝化白魔芋球茎中多酚
氧化酶活性的效果. 魔芋初加工过程中也常采用
100 ℃的温度钝化酶处理.
图 6　温度对白魔芋 PPO热稳定性的影响
Fig. 6　Effect of Temperature on PPO Stability
2. 6　护色剂对白魔芋 PPO活性的影响
采用单一护色剂对白魔芋 PPO活性的影响见表
2. 由表 2可知 , 当植酸浓度达到 0. 6%时 , 有少量
PPO残余活力;柠檬酸浓度为 1. 0%, 仍有一定的残
余活力;而当抗坏血酸浓度达到 0. 12%、 L -半胱氨
酸浓度达到0. 04%时 , PPO活力丧失. 因此 , 可以用
单一护色剂处理白魔芋完全抑制其 PPO 活性 , 而 L
-半胱氨酸在较低用量下就能获得预期效果.
2. 7　护色剂对白魔芋品质干片颜色及白魔芋粉粘
度的影响
从图 7可知 , 对魔芋烘烤中护色效果最好的是
L -半胱氨酸 , 其次是植酸和柠檬酸 , 而抗坏血酸
护色效果不理想 , 可能是因植物体内含有抗坏血酸
氧化酶 , 当果蔬组织破坏 , 又与空气接触时 , 能使
抗坏血酸迅速被破坏 , 而且抗坏血酸本身即可被氧
化而造成褐变. 当抗坏血酸浓度提高到一定程度
后 , 抗坏血酸浓度越高 , 褐变程度会更高. L - 半胱
氨酸浓度 0. 01%, 或植酸浓度 0. 5%, 或柠檬酸浓
度 3%时 , 对白魔芋烘烤效果均能达到 90分以上.
所以 , 在白魔芋的烘烤中可以使用单因子抑制剂来
处理抑制它的褐变.
表 2　不同浓度护色剂对白魔芋 PPO活性的影响
Table 2　Effect o f Different Anti-Brow ning Agents on PPO Activity
植酸浓度
/%
PPO 残余活性
/%
柠檬酸浓度
/%
PPO 残余活性
/%
抗坏血酸浓度
/%
PPO 残余活性
/%
L - 半胱氨酸浓度
/%
PPO 残余活性
/%
0. 0 100. 00 0. 0 100. 00 0 100. 00 0 100. 00
0. 2 87. 50 0. 2 50. 00 0. 04 50. 00 0. 01 68. 75
0. 4 50. 00 0. 4 37. 50 0. 06 31. 25 0. 02 43. 75
0. 6 6. 25 0. 6 18. 75 0. 08 12. 50 0. 03 31. 25
0. 8 1. 88 0. 8 12. 50 0. 10 3. 13 0. 04 0. 00
1. 0 0. 63 1. 0 5. 63 0. 12 0. 00 0. 05 0. 00
120 西南大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　第 29卷
图 7　单一护色剂对白魔芋脱水干燥效果的比较
F ig. 7　Compa rison of Sing le
Anti-Brow ning Agent on Dried Konjac
对部分经处理得到的魔芋粉粘度的测定结果见
表 3. 表 3说明 , 各处理后的魔芋粉粘度均有所下
降 , 但用浓度为 0. 01% L - 半胱氨酸处理的 1号魔
芋粉粘度与对照差异最小.
表 3　白魔芋处理后的粘度变化
Table 3　Change s o f Visco sity o f
Amorphophallus albus After T reatment
对照样 一号 二号 三号
水分 /% 10. 78 11. 03 11. 20 10. 21
粘度 /(mPa S) 19640 19560 19240 18600
　　注:对照样:洗净 、 去皮切片后 60 ℃烘烤. 一号处理
样:0. 01%L -半胱氨酸浸泡 5 min 后 60 ℃烘烤;二号处理
样:3%柠檬酸浓度的单因子抑制剂浸泡 5 min 后 60 ℃烘
烤;三号处理样:0. 5%植酸浓度的单因子抑制剂浸泡 5 min
后 60 ℃烘烤.
3　结　　论
(1)白魔芋从当年 11 月采挖到次年 1月上旬 ,
贮藏过程中魔芋球茎中的总酚类物质处于上升趋势.
(2)白魔芋从采收到 11 月下旬 , PPO 活力处
于上升趋势;从 11月下旬到 12月中旬 , PPO 活力
处于下降的趋势;之后魔芋 PPO 活力又处于上升
的趋势.
(3)白魔芋 PPO 最适 pH 值为 5. 5 , 最适温度
为 35 ℃.
(4)对白魔芋采用0. 01% L -半胱氨酸浓度的
单一护色剂浸泡 5 min , 并在 60 ℃下烘烤 , 所得白
魔芋干片颜色很白 , 效果较好 , 所得魔芋粉的粘度
与对照差异最小.
参考文献:
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PPO Activity Determination and Anti-browning
Measure for Amorphophallus albus
ZHENG Lian-ji , 　ZHONG　Geng , 　ZHANG Sheng-lin
1. Institute of Food Industry of Chingqing , Chongqing 400020 , China;
2. School of Food Science , Southwest Universi ty , Chongqing 400716 , China;
3. School of Horticulture and Landscape Arcnitecture , Southwest Universi ty , Chongqing 400716 , China
Abstract:Enzymatic brow ning no rmally occurs during dehydration o f Amorphophallus albus w ith ho t ai r ,
and the quality of the konjac f lour is affected. In this study , the ef fects of temperature , pH and the con-
centration of the subst rate on PPO (Po lypheno l oxidase) activity were investig ated and , based on the re-
sults , the opt imum conditions fo r sulphur-f ree ant i-brow ning w ere selected. PPO activity in A. albus was
highest a t a temperature of 35 ℃ and a pH of 5. 5. With a pH of <2 o r >8 , or a temperature over 90 ℃,
PPO activity w as ef fectively suppressed. Ascorbic acid , cit ric acid , phy tic acid and cy steine w ere found to
be able to inhibit PPO activi ty.
Key words:Amorphophal lus albus;po lyphenol oxidase;activity;anti-brow ning
责任编辑　欧　宾　　　　
121第 2期　　　　　　 　郑莲姬 , 等:白魔芋中多酚氧化酶活性测定及其护色研究