全 文 ：收稿日期:2001-07-15
板栗产品的褐变及护色方法研究
黎继烈
(中南林学院　株洲　412006)　　
陈永安　唐松元　罗先权
(湖南省森林植物园)
摘要　板栗产品的褐变是加工过程
中常见的问题 。本文比较系统地研
究了板栗产品的褐变原因及有效的
护色方法 ,对板栗产品加工生产的
工艺参数的确定具有积极的意义。
关键词　　板栗产品　褐变机理　
酶褐变　多酚氧酶　护
色方法　护色剂
板栗在加工过程中常常会发生
果肉褐变 ,严重影响产品的品质 、风
味和营养成分 ,制约了板栗的深加
工增值。板栗产品的护色技术一直
是板栗加工中的难题 ,国内同仁对
板栗产品的护色方法进行过一些研
究。目前控制酶褐变以及非酶褐变
最有效的方法是用亚硫酸及其盐类
处理 。亚硫酸的使用一直存在着争
议 ,有些国家已禁止使用 ,故本试验
中不使用亚硫酸一类的护色剂。通
过对不同亚硫酸及其盐类替代物抗
褐变的效果比较 ,筛选出板栗产品
的非亚硫酸护色配方 。本研究以速
冻板栗仁为主要研究对象 ,研究板
栗产品的褐变机理及护色方法。为
板栗加工产业化及产品出口创汇提
供技术贮备。
1　材料与试验方法
1.1　材料
供试板栗品种:铁粒头 、九家
种 、毛板栗 。
1.2　试验方法
板栗仁褐变分为酶褐变和非酶
褐变 。酶褐变主要是由多酚氧化酶
(PPO)作用使板栗仁中的多酚物质
氧化生成黑色素;非酶褐变主要是
由板栗仁中含有的氨基酸与糖作用
生成黑色素 ,即美拉德反应。
试验方法是在不同的温度和
pH值下 ,分别测定板栗仁的 PPO活
性变化 ,从而了解不同温度和 pH 值
下酶促褐变的影响;另外 ,先使板栗
失去酶活性 ,然后在不同温度和 pH
值下 ,测定板栗仁的褐变程度 ,从而
了解不同条件下非酶褐变的影响。
在板栗产品褐变机理理论研究的基
础上 ,研究出其护色方法 。
2　板栗产品褐变机理
2.1　酶褐变
多酚氧化酶(PPO)是使板栗产
品褐变的主要酶类 。酶褐变反应速
度快 ,反应底物多为酚类物质 ,在有
氧的情况下 ,由 PPO催化 ,发生一系
列的化学反应产生褐变 。酶作用基
质多 ,如没食子酸 、儿茶酸 、咖啡酸 、
花青素 、酪氨酸等 ,酶促褐变反应除
受酚类物质含量 、氧气的供应等因
素影响外 ,还与温度 、pH 值的影响
关系重大 。
2.1.1　酶液的提取　称取20 g 剥壳
后的板栗仁 ,加入0.05 ml/L pH5.5磷
酸缓冲液 20 ml ,冰浴匀称 ,将匀浆全
部转入离心管 ,在0℃、12 000 r/min的
离心机中将冷浆离心 30 min ,上清液
经过滤后转入 25 ml容量瓶中。用 0.
058 mol/L pH5.5磷酸缓冲液定量至
刻度 ,4℃保存 ,等待 PPO测定。
2.1.2　PPO的测定方法　反应体系
中:3 ml0.05 mol/ LpH5.5磷酸缓冲液
+1 ml0.1 mol/ L 儿茶酚+0.1 ml酶
液。在 30℃下保温 3 min ,在 420 nm
测定吸光度变化 ,每 20 s测 1次。单
位时间内 ,单位体积酶 ,吸光度变化0.
001定义为一个酶活力单位。
2.1.2.1　不同温度下 PPO 活性测
定　按 PPO 活性测定方法取反应
液 , 分别于 0℃、10℃、20℃、30℃、
40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、
100℃温度下保温 10 min ,分别测定
PPO活性。
2.1.2.2　PPO 热稳定性的测定　
将粗酶液与 pH4.3的乙酸-乙酸钠
缓冲溶液的反应体系分别在 60℃、
65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、
95℃、100℃不同梯度下保温一定时
间 ,然后冷却至室温 ,分别测定 PPO
残留活性 。
2.1.2.3　不同 pH 值下 PPO活性测
定　用甘氨酸-盐酸 、乙酸 -乙酸
钠 、KH2PO4 -NaOH 及甘氨酸 -
NaOH缓冲溶液调整酶液 pH 值 ,分
别于 pH2 、pH2.5 、pH3 、pH3.5、pH4 、
pH4.5 、pH5 、pH5.5 、pH6 、pH6.5 、
pH7 、pH7.5 、pH8下测定 PPO活性 。
2.1.3　PPO 活性结果分析　由图
1 、图 2 知 , PPO 在 0 ～ 20℃和 50℃
左右酶活性较高(见图 1);热稳定性
试验表明(见图 2)在 75℃左右活性
急剧下降 ,在 100℃左右活性基本消
失。通过 PPO 热稳定性试验测出 ,
板栗的 PPO 活性在 60℃时处理 10
min ,酶活性基本稳定 ,65 ～ 75℃处理
6 min ,90 ～ 100℃处理 1 min酶活性
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DOI :10.13456/j.cnki.lykt.2001.10.003
图 5　图 温度对非酶褐变的影响4　不同 pH值对非酶褐变的影响
图 1　温度对 PPO活性的影响 图 2　PPO在不同温度下的活性变化 图 3　板栗中 PPO活性对 pH值的影响
基本消失 。因此生产中应采取不同
温度分段将酶钝化 , 跨越酶作用的
最适宜范围 ,从而控制由 PPO 引起
的酶促褐变。
由图 3知 ,PPO 活性最适宜 pH
值为 4 ～ 5.2和 pH 值为 6.2 ～ 6.6
之间 ,可见生产中应避开这段范围 ,
才能有效地抑制 PPO活性 。
2.2　非酶褐变
非酶褐变是板栗果肉中的氨基
酸化合物(胺 、氨基酸 、酞和蛋白质)
和羰基化合物(糖类)发生美拉德反
应 ,生成类黑精 。这个反应过程十
分复杂 ,其一般过程如下(以葡萄糖
为例):
葡萄糖※5-羟甲基呋喃甲醛
基本
羟甲基呋喃醛或呋喃醛+氨基
酸※黑蛋白素
美拉德反应的反应过程 、产物
的性质及结构不仅受到氨基酸含
量 、种类以及糖的种类 、性质的影
响 ,还与反应时的水分 、pH 值 、温
度 、时间等关系密切 。
2.2.1　pH 值对非酶褐变的影响测
定　将板栗仁放于 100℃下加热 ,使
PPO完全失去活性 ,置于不同pH 值
下 3 ～ 4 h ,观察褐变程度 。
2.2.2　温度对非酶褐变的影响测
定　使板栗的加热时间相同 , 测定
不同温度段板栗仁的褐变程度 。
由图 4 知 , pH 值对栗仁的褐变
影响很大 ,随着 pH 值的升高 ,褐变
程度越来越严重。在 pH 值低于 3
时 ,褐变较轻 。因此加工中应注意
pH值的影响。
由图 5知 ,相同的加热时间 ,温
度越高褐变越严重 , 褐变的速度也
越来越快。实验测定 , 温度提高
1℃,褐变的速度增加 0.4 ～ 0.6 ,随
着反应时间的延长 , 褐变颜色逐步
加深 。
2.3　金属离子褐变
金属离子对板栗褐变有影响 ,
例如加工用水 ,加工设备等都会对
板栗仁的褐变产生影响。实验测
得 ,影响顺序由大到小依次为:锡 、
铁 、铅 、铜 。
3　护色方法
3.1　非酶褐变控制
3.1.1 　加工过程中 ,防止物料与
铁 、铜等金属及碱类物质接触 ,并注
意使用去离子软化水。
3.1.2　使用植酸 、柠檬酸等金属离
子螯合剂 。
3.1.3　用柠檬酸 、磷酸控制 pH 值。
3.1.4　尽量缩短加工流程 ,减少受
热时间。
3.2　酶褐变控制
3.2.1　钝化酶的活性
依据酶所作用的温度不同 ,避
开酶作用最适宜温度范围 , 将物料
加热钝化使酶失去活性 ,板栗仁在
95 ～ 100℃加热 2 ～ 3 min ,使栗仁表
面微生物及酶失去活性 。
3.2.2　使用酶抑制剂　酶褐变主
要是与多酚氧化酶有关 ,使用柠檬
酸 、抗坏血酸 、植酸 、氯化钠等可抑
制 PPO活性。
3.3　护色剂配方筛选
首先对以上 4 种护色剂的单独
使用效果进行试验(见表 1),结果表
明 ,各自在以下浓度范围效果较好 ,
表 1　试验因素和试验水平
水平(%) 1 2 3 4
抗坏血酸 A
柠 檬 酸 B
植　　酸 C
氯 化 钠 D
0.1
0.1
0.1
0.5
0.3
0.3
0.2
1.0
0.5
0.5
0.3
1.5
0.7
0.7
0.4
2.0
抗坏血酸 0.1%～ 0.7%(选 0.1 、
0.3 、0.5 、0.7 等 4 个浓度),植酸
0.1%～ 0.4%(选 0.1 、0.2 、0.3 、0.4
等 4个浓度),氯化钠 0.5%～ 2.0%
(选 0.5 、1.0 、1.5 、2.0 等 4个浓度)。
然后对 4种护色剂的混合使用按 L16
(45)安排正交实验 ,将护色液配制后
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表 2　L 16(45)正交试验
分组 A B C D Ⅰ Ⅱ Ⅲ 总和 xi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0.1
0.1
0.1
0.1
0.3
0.3
0.3
0.3
0.5
0.5
0.5
0.5
0.7
0.7
0.7
0.7
0.1
0.3
0.5
0.7
0.1
0.3
0.5
0.7
0.1
0.3
0.5
0.7
0.1
0.3
0.5
0.7
0.1
0.2
0.3
0.4
0.2
0.1
0.4
0.3
0.3
0.4
0.1
0.2
0.4
0.3
0.2
0.1
0.5
1.0
1.5
2.0
1.5
2.0
0.5
1.0
2.0
1.5
1.0
0.5
1.0
0.5
2.0
1.5
65.6
68.4
69.5
70.3
72.3
87.3
78.9
98.3
75.8
95.5
96.4
92.5
90.4
85.4
99.9
96.5
64.5
69.3
68.9
74.1
73.4
86.5
77.6
97.8
76.3
94.6
97.5
90.3
91.2
86.2
99.6
97.3
66.7
67.8
67.8
72.3
71.5
85.7
76.8
97.4
75.2
96.8
94.6
91.6
91.6
84.5
99.7
96.3
196.8
205.5
206.2
216.7
217.2
259.5
233.3
293.5
227.3
286.9
288.5
274.4
273.2
256.1
299.2
290.1
浸泡刚钝化过酶活性的板栗仁 30
min ,取出沥干后速冻 、冻藏 , 3 个重
复 ,1年后检查结果(见表 2)。
4.4　不同配方护色剂处理防褐变
效果比较
试验的目的是筛选高效低成本
的护色液配方 ,试验结果是:15号护
色液效果最好 ,其次是 8号 、16 号 、
11号。因为 15号和 8号差异不大 ,
与 16 号和 11 号稍有差异 ,据综合
各因素 ,选择 8号为护色液的配方 ,
即抗坏血酸 0.3%,柠檬酸 0.7%、
植酸 0.3%,氯化钠 1.0%。
试验结果方差分析 , F 值检验 ,
确定护色效果与几种护色原料的关
系为:抗坏血酸关系最大 ,其次是柠
檬酸 、氯化钠 、植酸 , 各组护色实验
效果达显著水平 。
5　结果与讨论
1.根据板栗仁中 PPO 活性 、美
拉德反应速度与 pH 值关系试验 ,加
工时护色液 pH值在 3左右较好 。
2.根据温度对PPO活性和美拉
德反应速度的影响 , 钝化酶及杀菌
热处理时应避开 PPO 活性适宜段 ,
快速进行 ,速冻板栗仁处理以 95 ～
100℃处理 2 ～ 3 min为宜 。
3.根据护色液配方选择 , 以 8
号为高效低成本护色液配方 。
4.板栗加工采用不锈钢设备 ,
以防金属离子引起褐变 。
5.氨基化合物和羰基化合物美
拉德反应产物的具体组成 、结构和
性质仍不十分清楚 , 作用的机理有
待进一步研究 ,这也是国外食品营
养学 、食品化学领域非常重要的问
题。
参考文献
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北京:高等教育出版社 ,1990.☆
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