全 文 ：第 26卷 第 1期
2006年 1月
桂 林 工 学 院 学 报
Journa l o fGu ilin Un iversity o f Techno logy
2006年 1月
Jan.2006
文章编号:1006 - 544X (2006) 01 - 0098 - 03
莴笋多酚氧化酶的主要特性及其酶促褐变的抑制
董新 红
(桂林工学院材料与化学系 , 广西桂林　541004)
摘　要:研究了莴笋中多酚氧化酶的酶反应进程 、最适温度 、最适 pH值和底物浓度对酶活性的
影响. 通过 L9(34 )正交试验 , 筛选出以抗坏血酸 、亚硫酸氢钠 、 氯化钙和柠檬酸为主要褐变抑制
剂的最佳配方 , 并对化学试剂的抑制机理进行了探讨. 当抑制效果最好时 , 各化学试剂的最佳组
合为:0.5%氯化钙 +0.2%柠檬酸 +0.25%抗坏血酸 +0.3%亚硫酸氢钠.
关键词:莴笋;多酚氧化酶;褐变;抑制剂
中图分类号:Q 554　　　　　　　　　　　　　　文献标识码:A
莴笋是具有较高食用价值和药理作用的蔬菜.
但莴笋在贮运和加工过程中 , 容易产生褐变或腐
烂变质 , 影响莴笋的风味 、营养和外观. 有研究
表明 , 果蔬组织切分后的褐变是酚类物质在酚酶
催化作用下氧化引起的. 本实验研究了莴笋中多
酚氧化酶 (PPO)的特性 , 通过 L9(34)正交试验 ,
探讨了不同浓度组合的抗坏血酸 、 亚硫酸氢钠 、
氯化钙 、柠檬酸对莴笋中多酚氧化酶酶促褐变的
抑制效果 , 得出最佳抑制组合 , 为防止莴笋在保
鲜和贮运加工中的褐变提供理论依据和参考价值.
1　材料与方法
1.1　材料
莴笋 , 市售 (购自桂林某市场 );底物 , 邻苯
二酚 (0.1 mo l /L);缓冲液 , 磷酸氢二钠 -柠檬
酸 (pH 2.0 ～ 8.0);试剂 , 丙酮等.
1.2　方法
1.2.1　莴笋中多酚氧化酶的主要特性　(1)丙酮
粉的制取.新鲜莴笋去外层皮后切碎→加入 4倍体
积的丙酮→利用匀浆机打成匀浆→抽滤→残渣→
冷风→吹干→混匀→粗丙酮粉( - 20 ～ - 40℃下保
存备用 )[ 1] .
(2)酶液的萃取.取 1 g丙酮粉 ,加入 20 mL磷
酸氢二钠 -柠檬酸缓冲液(pH 6.2),在磁力搅拌器
下搅拌 15m in,然后离心 15 m in(104 r /m in),萃取
上清液即为多酚氧化酶提取液 [ 1] .
(3)多酚氧化酶活性的测定.在试管中加入 pH
6.0的缓冲溶液 2mL, 0.1mo l /L的底物邻苯二酚 2
mL,酶液 0.25mL,室温下反应几分钟后 ,在 435 nm
波长下测 PPO活性 ,结果以 A410表示 [ 2] .
(4)多酚氧化酶反应进程曲线. 在试管中加入
pH 6.0的缓冲溶液 2mL, 0.1 mo l /L的底物邻苯二
酚 2 mL,酶液 0.25 mL, 35℃恒温下 ,测定从第 1
m in到第 8 m in内 PPO的活性变化.
(5) pH值对 PPO活性的影响. 配制 pH 2.0 ～
8.0的系列缓冲液 , 在各试管中分别加入不同 pH
值缓冲液 2 mL, 0.1 mo l /L的底物邻苯二酚 2 mL,
酶液 0.25 mL, 35℃恒温下反应 ,测定不同 pH值下
PPO的活性.
(6)温度对 PPO活性的影响.在各试管中分别
加入 pH 6.0的缓冲溶液 2 mL,加入底物邻苯二酚
2 mL,加入酶液 0.25mL,在 20 ～ 50℃,温度梯度为
5℃,测定各温度下 PPO的活性.
(7)底物浓度对 PPO活性的影响. 配制浓度在
0.02 ～ 0.2mo l /L,梯度为 0.04的系列底物溶液 ,其他
条件均不变 ,测定不同浓度的底物对 PPO活性影响.
1.2.2　化学试剂对 PPO酶促褐变的抑制效果　根
据莴笋中多酚氧化酶的主要特性 ,可知选用低 pH
　收稿日期:2005 - 01 - 21
　作者简介:董新红 (1977 -), 女 , 硕士 , 讲师 , 研究方向:植物生理学.
值环境比较有利 ,将莴笋片在不同浓度抗坏血酸 、
亚硫酸氢钠 、氯化钙和柠檬酸组成的浸泡液中浸泡
10 m in,取出测定酶活 [ 3, 4] . 4种试剂按 L9(34)正交
表组合 ,因素水平见表 1.
表 1　L9(34)因素水平表
　　　　　　　　Tab le 1　L9(34) level of factor　　　　　%
水平 A氯化钙 B柠檬酸 C抗坏血酸 D亚硫酸氢钠
1 0. 3 0.2 0 0.1
2 0. 4 0.25 0.25 0.2
3 0. 5 0.3 0.5 0.3
2　结果与分析
2.1　PPO反应进程曲线
按照 (4)的试验方法 , 测得 PPO在反应过
程中 , 其活性值随时间的变化关系 (图 1).
莴笋中的多酚氧化酶活性受反应时间的影响 ,
在 1 ～ 3 m in内反应速度保持恒定 , 达最大反应速
度 , 此后随时间的推移 , 逐渐下降. 因此如果计
算其酶反应速度 , 可取 1 ～ 3 m in内的变化曲线.
图 1　莴笋多酚氧化酶反应进程曲线
F ig. 1　Reaction process curve o f PPO
2.2　pH值对 PPO活性的影响
从图 2a可以看出 , PPO对 pH 的变化比较敏
感 , pH值小于 3.0时 PPO活性非常弱 ,这是因为在
强酸条件下 ,酶中的 Cu+被解离出来 ,使酶失活;而
在 pH 6.0左右酶的活性最高;随着 pH值的增加 ,
酶的活性又逐渐下降 ,这是因为在碱性条件下 , Cu+
易转变成不溶性氢氧化铜而与酶脱离使酶失活.本
试验中 ,莴笋 PPO的最适 pH值为 6.0.
2.3　温度对 PPO活性的影响
由图 2b可知 ,莴笋中多酚氧化酶的最适反应
温度为 35℃,超过 35℃酶活性逐渐下降 ,当温度超
过 65℃时 ,酶基本失活. 因此在贮运保鲜中应控制
好温度 ,减少褐变的发生.
2.4　底物浓度对 PPO活性的影响
从图 2c中可以看出 ,当底物浓度较小时 ,对反
应初速率影响很大 ,小于 0.06 mol /L时 ,反应速度
呈直线增加 ,即酶促反应动力学上所谓的一级反
应.其后 ,随底物浓度的增大 ,反应速度缓慢增大 ,
不再呈线性关系 ,最后速度趋向于极限值 Vmax.
图 2　pH值 (a)、温度 (b)、
底物浓度 (c)与 PPO活性的关系
F ig.2　Re la tions o f pH (a), tempe rature (b),
concentra tion of substra te (c) and PPO
2. 5　化学试剂对 PPO活性的影响
本试验选择 4种试剂组成复合保鲜液处理莴
笋切片 , 各处理组合对莴笋 PPO活性不同程度的
抑制效果 (表 2), 一般都优于对照处理水平. 从
对褐变抑制效果来看 , 处理 4的吸光度最小 , 说
明酶活力最弱 , 处理液对 PPO活性抑制效果最强 ,
即 A 2B1C2D3. 但从极差结果分析可得出抑制剂的
最佳配方应为 A 3 B1C2D3. 以 A 2 B1 C2D3和 A3 B1 C2
D3的配方 , 浸泡莴笋片 , 做验证试验 , 其方法与
正交试验相同 , 重复 3次进行 (表 3):由极差分
析而得出的抑制剂最佳配方 A 3B1C2D3的抑制效果
明显好于表观最佳配方 A 2B1C2D3. 所以 , 在莴笋
的保鲜和加工过程中 , 选择抑制酶促褐变浸泡液
的最优组合为:0.5%氯化钙 +0.2%柠檬酸 +
0.25%抗坏血酸 +0.3%亚硫酸氢钠.
99第 1期　　　　　　　　　　　　董新红:莴笋多酚氧化酶的主要特性及其酶促褐变的抑制
表 2　L9 (34 )正交试验结果
Tab le 2　Results of L9(34) orthogonal expe rimental design
处理
组合
A
氯化钙
/%
B
柠檬酸
/%
C
抗坏血酸
/%
D
亚硫酸氢钠
/%
OD值
1 0. 3 0. 2 0 0. 1 0. 259
2 0. 3 0. 25 0. 25 0. 2 0. 138
3 0. 3 0. 3 0. 5 0. 3 0. 174
4 0. 4 0. 2 0. 25 0. 3 0. 106
5 0. 4 0. 25 0. 5 0. 1 0. 185
6 0. 4 0. 3 0 0. 2 0. 221
7 0. 5 0. 2 0. 5 0. 3 0. 139
8 0. 5 0. 25 0 0. 1 0. 196
9 0. 5 0. 3 0. 25 0. 2 0. 165
T1 0. 190 3 0. 168 0 0. 225 3 0. 203 0
T2 0. 170 3 0. 173 0 0. 136 3 0. 166 0
T3 0. 166 6 0. 186 6 0. 166 0 0. 158 7
R 0. 023 7 0. 018 6 0. 059 3 0. 045 3
　注:用清水做对照 , OD值为 0. 501
表 3　抑制剂配方验证试验结果
Tab le 3　 Confirmatory test resu lts o f inhibito r formulation
A2 B1C2D3 A3 B1C2D3
1 0. 107 0. 079
2 0. 105 0. 079
3 0. 104 0. 081
4种化学试剂的作用效果:抗坏血酸 >亚硫酸
氢钠 >氯化钙 >柠檬酸. 其中抗坏血酸是一种较
强的酚酶抑制剂 , 对 PPO活性影响较大 , 而且作
为一种维生素具有一定营养价值 , 即使浓度大也
无异味. 而柠檬酸作为最广泛使用的食用酸 , 单
独使用效果不明显 , 本试验选择与抗坏血酸 、 亚
硫酸联合使用 , 总体效果较好.
3　结束语
(1)莴笋中多酚氧化酶的最适 pH 为 6.0, pH
在 3以下酶活性降低 ,最适温度为 35℃,温度高于
55℃,多酚氧化酶失活程度比较明显.根据此性质在
莴笋的初步保鲜过程中可采取针对性的控制措施.
(2)多酚氧化酶受多种因素影响 ,除温度 、pH
和底物之外 ,也可以考虑采用抑制剂来控制褐变. 柠
檬酸的使用最广泛 ,可降低处理液 pH值 ,鳌合酚酶
的 Cu辅基 ,使酶失活 ,若单独使用 ,效果不大[ 5] . 本
试验与抗坏血酸和亚硫酸联用 ,抗坏血酸不但可以
鳌合酚酶的 Cu辅基使酶失活 ,而且作为一种还原
剂 ,当莴笋中的多酚类物质在多酚氧化酶的催化下
氧化生成醌类物质时 ,它可以使新生成的醌类物质
得到还原 ,重新生成酚类物质 ,从而阻止了醌类物质的
聚集———黑色素的形成.本试验中 ,亚硫酸盐的作用效
果仅次于抗坏血酸 ,也是广泛使用的酚酶抑制剂 ,具有
较强的护色作用 ,还能避免抗坏血酸的氧化.但亚硫酸
对氢钠有漂白作用 ,浓度不能太高 ,而且浓度过高会有
异味.本试验结果表明 ,当亚硫酸氢钠的量在 0.3%左
右时 ,其效果最好.氯化钙的作用不太明显 ,只有当选
择最大浓度 0. 5%时才有较好效果 ,可能与配置溶液时
与亚硫酸氢钠产生部分沉淀有关.因此 ,在用亚硫酸氢
钠进行保鲜时 ,不与氯化钙混合 ,避免产生亚硫酸钙沉
淀 ,从而影响酶促褐变的抑制效果和产品的风味[ 6] .
(3)用 4种试剂的正交组合对莴笋切片进行浸
泡 ,与对照组相比 ,对多酚氧化酶都有不同程度的抑制.
尤以处理 4的抑制效果最佳 ,其组成:0.5%氯化钙 +
0.2%柠檬酸 +0.5%抗坏血酸 +0.3%亚硫酸氢钠.
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Character istic and enzymatic brown ing inh ib ition
of polyphenol ox idase in lettuce
DONG X in-hong
(Departmen t ofMateria ls and Chem istry Eng ineering , Guilin University of Technology, Gu ilin 541004, Ch ina)
Abstract:Somem ain characters of polyphenol oxidase in lettuce such as the reaction process, the optimum tem-
perature, pH va lue and in fluence of substrate concentration are studied. The optima l formula o f inhibitor is de-
term ined by means o f L9(34) orthogonal expe rimenta l designmethod, then themechanisms o f chem ica ls inh ib i-
tion on brow ning are discussed. The optima l fo rmulation is:0. 5% ca lcium chloride+0.2% citric ac id+0.25%
ascorb ic acid+0. 3%sodium su lph ite.
Key words:lettuce;po lypheno l oxidase;brown ing;inhibitor
100 桂　林　工　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　2006年