全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (1) : 209 - 212
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 04 - 15; 修回日期 : 2006 - 11 - 27
基金项目 : 安徽省教育厅重点科研项目 (2004kj004zd) ; 农产品生物化工教育部重点实验室开放基金资助项目 (NKF2004005)
高静压钝化采后草莓过氧化物酶的试验研究
黄训端 1, 2 , 谢慧明 1 , 潘　见 1 , 曾庆梅 1 , 杨　毅 1 , 王海翔 1
(1 合肥工业大学生物机电工程研究所 , 合肥 230009; 2 安徽大学生命科学学院 , 合肥 230039)
摘 　要 : 采用响应曲面法的 Box2Behnken设计 , 研究了高静压对草莓过氧化物酶 ( POD ) 的钝化作用。
试验结果表明 : 高静压处理可显著钝化草莓 POD活性。因素 (压力、温度和时间 ) 以及因素间交互作用的
分析显示 , 在本试验条件下压力对钝化 POD起到关键作用。采用 Design Expert软件对数据进行处理 , 建立
了高静压钝化草莓 POD的响应模型 , y = 9712 - 4410x1 - 111x2 - 513x3 - 2715x1 2 - 713x2 2 - 914x3 2 - 813x1 x2
- 510x1 x3 + 2619x2 x3 , 决定系数 R2 = 019883, 调整决定系数 R2 = 019732。方差分析表明 , 模型极显著 , 因
此该模型可用于 POD钝化效果分析和预测。
关键词 : 草莓 ; 高静压 ; POD; 钝化 ; 响应曲面法
中图分类号 : S 66814　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0120209204
Exper im en ta l Study on POD Activ ity Pa ssiva tion of Strawberry by H igh
Hydrosta tic Pressure
HUANG Xun2duan1, 2 , X IE Hui2m ing1 , PAN J ian1 , ZENG Q ing2mei1 , YANG Yi1 , and WANG Hai2xiang1
(1 Institu te of B io2m echan ical and Electrica l Engineering, Hefei U niversity of Technology, Hefei 230009, China; 2 School of L ife
Sciences, A nhui U niversity, Hefei 230039, China)
Abstract: The passivation effect of high hydrostatic p ressure on POD ( peroxidase) of strawberry was
studied by response surface methodology. Experimental results showed that high hydrostatic p ressure could
passivate POD significantly. Based on analysis of the factors (p ressure, temperature and time) and their inter2
action, it was found that p ressure was a key factor to passivate POD under the conditions of this experiment.
A model, y = 9712 - 4410x1 - 111x2 - 513x3 - 2715x1 2 - 713x2 2 - 914x3 2 - 813x1 x2 - 510x1 x3 + 2619x2 x3 ,
was established by Design Expert software. The determ ination coefficient of model was 019883 and adjusted
determ ination coefficient was 019732. Analysis of variance imp lied that the model was significant. Therefore,
the model could be used to analyse and p redict activity passivation of POD.
Key words: Strawberry; H igh hydrostatic p ressure; POD; Passivation; Response surface methodology
过氧化物酶 (peroxidase, POD ) 是影响草莓采后生理生化变化的因素之一。草莓 POD热稳定性
强 , 不易失活 , 而草莓却具有热敏性 , 60℃以上的热烫漂洗温度就会造成品质劣变 (黄训端 等 ,
2005) , 因此不宜采用高温钝化手段。高静压被试作为果蔬加工技术 ( Farkas & Hoover, 2000; Kreb2
bers et al. , 2002; 李宗军 等 , 2004) 用于钝化酶类、杀菌等食品加工领域的研究 (Anese et al. ,
1995; 曾庆梅 等 , 2004)。作者以高静压为处理手段 , 对草莓 POD的钝化效果进行了探讨。
1　材料与方法
供试材料为 ‘丰香 ’草莓 ( F ragaria ×ananassa Duch. ) , 采自安徽省长丰县草莓大棚生产基地。
采后立即放入无菌的聚乙烯塑料食品袋 , 置冰瓶中带回实验室。试样制作流程 : 选果 →去蒂 →清洗 →
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捣碎 (高速组织捣碎 5 m in, 2 800 r/m in) →过滤去渣 ( 4层纱布 ) →草莓汁 →聚乙烯塑料袋 ( 50
mm ×40 mm ×7 mm) 真空密封包装 (每袋 15 mL) →冰浴保存备用。
酶液的制备 : 取压力处理后的试样 5 mL, 加 012 mol/L磷酸缓冲溶液 (pH 610) 10 mL, 5 000 r/
m in离心 15 m in, 取上清液作为酶液 , 冷藏备用。POD活性测定采用愈创木酚法 , 反应体系 : 酶液 1
mL + 012 mol/L磷酸缓冲溶液 (pH 610) 6 mL + 013%愈创木酚溶液 1 mL + 0105 mol/L过氧化氢溶
液 1 mL。定义 1 mL酶液 A440nm变化 01001为 1个酶单位 (U)。
采用响应曲面法中的 Box2Behnken设计 ( Yasser & Abdel2Fattah, 2002) (表 1) , 以高静压处理
POD酶活残存百分率 y为响应值 ( y =Ap /A0 ×100% , 其中 Ap为压力处理后酶活 , A0为对照样酶活 ,
经多次试验 20℃常压下A0 = 125 U )。每处理重复 1次 , 以平均值作为试验测定值。
压力设备为本所自行设计研制 , 容量 1 L, 压力范围为 0～600 MPa, 传压介质为蓖麻油。
数据处理采用 Design Expert ( version 610111, 2005) 软件。
2　结果分析与讨论
211　高静压钝化草莓 POD的回归方程建立
本试验 17组设计及结果见表 1。通过回归分析 , 得到多元二次回归方程 (模型 )。POD酶活残存
百分率 y = 9712 - 4410x1 - 111x2 - 513x3 - 2715x1 2 - 713x2 2 - 914x3 2 - 813x1 x2 - 510x1 x3 + 2619x2 x3。
表 1　试验设计与响应
Table 1　Exper im en ta l design s and respon ses
试验号
Trial No.
因素 Factors
x1
压力 Pressure
(MPa)
x2
温度 Temperature
(℃)
x3
保压时间 Pressure holding time
(m in)
y POD酶活残存率 y Residual POD activity ( % )
试验值
Experimental
预测值
Predicted
1 　0 (300) - 1 (20) - 1 (10) 11811 11319
2 　0 (300) 　0 (40) 　0 (15) 9715 9712
3 - 1 (100) 　1 (60) 　0 (15) 11214 11316
4 - 1 (100) 　0 (40) - 1 (10) 10012 10418
5 　1 (500) 　0 (40) 　1 (20) 1017 　612
6 　1 (500) 　1 (60) 　0 (15) 　817 　910
7 　0 (300) - 1 (20) 　1 (20) 4317 4915
8 　1 (500) - 1 (20) 　0 (15) 2910 2718
9 - 1 (100) 　0 (40) 　1 (20) 10914 10410
10 　0 (300) 　0 (40) 　0 (15) 9012 9712
11 　0 (300) 　0 (40) 　0 (15) 9918 9712
12 　0 (300) 　0 (40) 　0 (15) 10015 9712
13 - 1 (100) - 1 (20) 　0 (15) 9914 9911
14 　0 (300) 　1 (60) - 1 (10) 6318 5810
15 　0 (300) 　1 (60) 　1 (20) 9619 10111
16 　1 (500) 　0 (40) - 1 (10) 2113 2617
17 　0 (300) 　0 (40) 　0 (15) 9719 9712
对模型进行方差分析和显著性检验 : 模型 F = 65164 > ( F0101 (9, 4) = 14166) , 模型 P < 010001表明
模型极显著 , 可见不同处理会引起不同响应。F失拟 = 4107 < ( F0105 (9, 3) = 8181) , 失拟项 P = 011042 >
0105, 模型失拟度不显著。模型决定系数 R2 = 019883, 调整决定系数 R2 = 019732, 表明模型可以解
释 97132%的响应值的变化 , 模型的拟合度高 , 试验误差小 , 因此 , 应用该模型可以分析和预测高静
压对 POD的钝化效果。
从系数项的 P值来分析 , x1、 x1 2、 x2 x3达到极显著水平 ( P < 0101) , x3、 x2 2、 x3 2、 x1 x2达到显
著水平 ( P < 0105) , 表明压力、温度、时间因素 , 以及压力与温度、温度与时间的交互作用对钝化
效果都有显著影响。
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　1期 黄训端等 : 高静压钝化采后草莓过氧化物酶的试验研究 　
212　压力与温度的影响及交互作用分析
图 1为 x3 = 0水平时 , 即固定时间为 15 m in的条件下 , 压力与温度及两者的交互作用对钝化 POD
活性的影响。图 1反映了 POD的活性变化主要受到压力的影响 , 在压力较低水平时 , POD的活性略
有增加 , 在 230～280 MPa时活性与对照持平 , 但 280 MPa以后 , 随着压力的增加 , 酶活迅速衰减 ,
每增加 40～50 MPa, 酶活衰减 20%。可见 , 高静压对 POD具有激活与抑制双重影响。
图 1还表明温度即使在较高水平时对 POD仍有激活作用 , 因此 , 该酶属于耐热酶类 , 但随着压
力的增加 , 温度的激活作用减弱。从曲面可知 , 压力与温度两因素的交互作用显著 ( P < 0105)。由
模型可预测 , 压力范围 479～500 MPa, 时间范围 49～60℃, 可使 POD残存活性降到 20%以下 , 即实
现 80%以上的酶活钝化效果。
213　压力与时间的影响及交互作用分析
图 2为 x2 = 0水平时 , 即固定温度为 40℃的条件下 , 压力和时间对钝化 POD活性的影响。由图 2可
知 POD的活性变化主要受到压力的影响 , 在压力较低水平时 , POD的活性略有增加 , 在 200～260 MPa
时活性与对照持平 , 但 260 MPa以后 , 随着压力的增加 , 酶活迅速衰减 , 每增加 40～60 MPa, 酶活衰减
20%。时间与压力交互作用不显著 , 总体上看 , 时间因素在中等水平时 , 响应较大 , 因此 , 时间过短或
过分延长 , 钝化效果不明显。由模型可预测 , 压力范围 472～500 MPa, 时间范围 17～20 m in, 可使 80%
POD酶活钝化。
214　温度与时间的影响及交互作用分析
图 3为 x1 = 0水平时 , 即固定压力为 300 MPa的条件下 , 温度与时间及交互作用对钝化 POD活性
的影响。图 3表明温度不变时 , 随着时间增加 , POD活性降低 ; 时间不变时 , 随着温度增加 , POD
活性减少 , 可见 , 温度与时间均能显著影响 POD的活性 , 且交互作用极显著 ( P < 0101) , 但两者对
响应值的影响均小于压力。在中等压力水平下 , 温度与时间的最大作用仅能钝化 50%的酶活 , 若要
提高钝化效果 , 必须增加压力值。结合 212和 213分析 , 可得出压力在钝化 POD中起到关键作用。
215　单因素响应分析
图 4为单因子响应曲线图 , 即将其它两个因素固定在中等水平的条件下 , 每个独立因素对响应变
化的影响。图 4提示压力是影响钝化 POD的最显著因素 , 时间、温度分别次之 , 如压力因素最大可
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使酶活降低 75% , 时间、温度曲线则呈平缓下降趋势。在较低压力条件下 , 酶活略有增加 , 因此 ,
草莓 POD不仅耐热 (黄训端 等 , 2005) , 而且还具有一定的耐压性。尽管如此 , 从图 1～图 3可知 ,
在本试验条件下 , 由于压力的主导作用 , 以及三者的交互影响 , 可使残存酶活降至 20%以下 , 酶活
最低的试验值为 817% , 理论预测值可降至 0。利用高静压处理可实现钝化草莓 POD活性的目的。
通过试验可以看出 , 高静压可显著钝化草莓 POD活性。尽管压力、温度、保压时间等因素对
POD活性均有影响 , 但在本试验条件下压力是钝化酶活性的关键因素。试验采用 Box2Behnken响应曲
面分析 , 建立了显著有效的钝化 POD的响应模型 , 可用于高静压抑制草莓 POD的预测和分析。此
外 , 高静压是新兴的冷杀菌手段 , 本课题组已报道了高静压杀灭草莓微生物的研究 , 杀菌效果完全可
以达到国家食品卫生标准 (潘见 等 , 2004)。高静压具备抑制氧化酶类和杀灭微生物的作用 , 为草
莓等热敏性果类加工提供了参考。
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