微波和熱力處理對蓮藕多酚氧化酶活性的影響

李媛，彭帥，和玉軍，范凱，嚴奉偉（長江大學生命科學學院，湖北荊州 434025）

微波和熱力處理對蓮藕多酚氧化酶活性的影響

李媛，彭帥，和玉軍，范凱，嚴奉偉*
（長江大學生命科學學院，湖北荊州 434025）

摘要：以蓮藕多酚氧化酶為材料，研究蓮藕多酚氧化酶經微波和熱力處理后，其酶活力的變化。結果表明：（1）當微波的功率一定時，處理時間越長，酶活性降低得越明顯。（2）當微波的功率改變時，微波處理功率越大，蓮藕多酚氧化酶活性抑制效果越好。（3）當熱處理溫度一定時，延長作用的時間，酶活性下降趨勢越顯著。（4）當熱處理溫度變化時，溫度越高，酶活性鈍化所需時間越短。

關鍵詞：蓮藕；多酚氧化酶；微波；熱力

蓮藕屬睡蓮科植物，可餐食也可藥用，多年生大型水生草本植物，性寒味甘，能清熱生津，補氣養神，抗衰老，具有健脾開胃，益血補心，止瀉固精等功效。但蓮藕采收后極易褐變，直接影響蓮藕的質量，這已成為影響蓮藕貯藏和出口的主要原因。

微波技術是一種具有加熱時間短、可減少加工過程中食品營養成分、風味物質和質地劣變優點的食品加工技術。熱力技術主要是熱鈍化，此法滅酶比較徹底，但對營養物質和產品的風味影響大[1]。本研究采用微波和熱力處理蓮藕多酚氧化酶粗酶液（PPO），分析微波處理和熱力處理對蓮藕PPO的影響，為蓮藕加工過程中避免或減輕褐變提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

蓮藕（雪蓮9號）：荊州市五里橋菜市場采購。

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、鄰苯二酚、乙醇、硫酸銨、檸檬酸、聚乙烯聚吡咯烷酮（PVPP）、氫氧化鈉、氯化鈉：均為分析純。

1.2儀器

HH－4型數顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；JJ-2型組織搗碎機：金壇市梅香儀器有限公司；UV－1800型紫外可見分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；FD-03型真空冷凍干燥機：北京博醫康實驗儀器有限公司；PL303型電子天平：上海市梅特勒—托利多儀器有限公司；RE－52型旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器廠；TL-18M型高速冷凍離心機：上海市離心機械研究所；M1-I239A微波爐：美的集團。

1.3方法

1.3.1蓮藕PPO粗酶液的提取[2]

取新鮮蓮藕洗凈、切碎并置于組織搗碎機中，加2倍體積預冷過的pH 5.4的磷酸氫二鈉一檸檬酸緩沖液（含3%PVPP、10%NaCl），勻漿后置4℃冰箱中浸提4 h。然后用布氏漏斗真空抽濾，濾液轉移到離心管中，用少量PBS緩沖液沖洗研缽及玻璃棒幾次，合并液在8 370 g下離心12 min，取上清液保存備用。

1.3.2硫酸銨鹽析[2]

根據《硫酸銨飽和度常用表》中在0℃下每100 mL硫酸銨溶液由初濃度調到終濃度時，所加固體硫酸銨的克數，確定出相應體積溶液（mL）從飽和度0調到30%飽和度所需加入硫酸銨粉末的質量（g）。在粗酶液中，邊攪拌邊緩慢加入硫酸銨粉末，使之達到30%的飽和度，靜置10 min，在8 370 g下離心12 min。按照上述步驟繼續添加硫酸銨，直至達到90%飽和度。沉淀用最少量的pH 6.6的PBS溶解，再用透析袋透析48 h，其間更換蒸餾水數次。透析后的酶液低溫保存。

1.3.3蓮藕PPO活性測定[2]

取磷酸鹽緩沖液1.5 mL于試管中，在35℃下保溫5 min。加入鄰苯二酚溶液1 mL，然后加入PPO粗酶液0.5 mL，混勻后在420 nm處比色，酶液加入后開始計時，每30 s記錄一次吸光度隨時間的變化，以最初直線段的斜率計算酶活力。一個酶活力單位定義為：在測試條件下，每分鐘引起吸光度改變0.001所需的酶量。酶活計算公式：

式中：Vt為加樣緩沖液總體積；Vs為取樣比色的體積；t為反應時間1 min。

1.3.4微波處理蓮藕多酚氧化酶

1.3.4.1微波處理不同時間對蓮藕多酚氧化酶粗酶液活性影響

分別吸取蓮藕多酚氧化酶粗酶液10 mL，置于燒杯中，根據試驗計劃對樣品分別進行不同時間的微波處理，微波功率選擇為350 W。處理時間分別為10、15、20、25、30、35、40 s。試驗重復3次，分別平行取樣，結果以平均值計算。對經過不同微波時間處理的等量粗酶液進行活性測定，同時各取上述同等條件的蓮藕粗酶液不經微波處理作為相應空白對照。

1.3.4.2不同功率的微波處理蓮藕多酚氧化酶

分別吸取蓮藕多酚氧化酶粗酶液10 mL，置于燒杯中，根據試驗計劃調整微波功率對樣品進行一定時間的處理。微波功率分別為210、350、560、700 W。試驗重復3次，分別平行取樣，結果以平均值計算。對經過不同微波功率處理的等量的粗酶液進行活性測定，同時各取上述同等條件的蓮藕粗酶液不經微波處理作為相應空白對照。

1.3.5熱力處理蓮藕多酚氧化酶

1.3.5.1高溫對蓮藕多酚氧化酶處理不同時間其活性的影響

分別取蓮藕PPO粗酶液10 mL，在90℃高溫中處理一定的時間后立即置于冰浴中，然后在室溫下測定PPO的活力。時間分別為10、20、30、40、50、60、70、80、90 s。試驗重復3次，結果取平均值。同時取在同等條件下不經高溫處理的蓮藕粗酶液作為空白對照。

1.3.5.2不同高溫處理蓮藕多酚氧化酶其活性的影響

分別取蓮藕PPO粗酶液各10mL，根據試驗計劃調整水溫對樣品進行一定時間的處理后立即置于冰浴中，然后在室溫下測定PPO的活力。溫度分別為80、85、90、95、100℃。試驗重復3次，結果取平均值。同時取在同等條件下不經高溫處理的蓮藕粗酶液作為空白對照。

2　結果與分析

2.1微波處理不同時間對蓮藕多酚氧化酶活性影響微波處理不同時間對蓮藕多酚氧化酶活性的影響結果見圖1。

圖1　微波處理不同時間對蓮藕多酚氧化酶活性的影響Fig.1　Effect of different time of microwave processing on polyphenol oxidase activity of lotus root

從圖1可以看出，微波處理蓮藕多酚氧化酶后，其活性明顯受到抑制。即使功率僅為350 W，但對蓮藕PPO酶活性的影響也是很明顯的。隨著處理時間的延長，受到的抑制作用越來越顯著，活性也對應越來越低，直至最后被鈍化。

2.2不同微波功率處理對蓮藕多酚氧化酶的影響

不同微波功率處理對蓮藕多酚氧化酶的影響結果見圖2。

從圖2可以看出，不同微波功率處理對蓮藕PPO活性抑制總體趨勢相同，隨著處理時間的延長蓮藕PPO活性降低。數據顯示出低功率（210 W）微波處理對PPO的活性雖有一定的抑制作用，但效果不明顯，微波處理45 s前PPO活性基本趨于穩定，說明低功率微波處理對蓮藕PPO僅起到預熱酶液的作用，即蓮藕PPO提取液在低功率微波情況下處理短時間，其活性鈍化表現出一定的潛伏期。高功率微波處理情況下隨著微波處理時間的增長對PPO活性的抑制作用顯著，且PPO活性在相同處理時間的前提下隨著功率的增大而降低。從圖2還可看出不同功率微波處理蓮藕多酚氧化酶至酶完全鈍化所需的時間，隨著微波處理功率的增大，鈍化所需的時間越來越短。

圖2　不同功率微波處理蓮藕多酚氧化酶Fig.2　Effect of different power of microwave processing on polyphenol oxidase activity of lotus root

2.3高溫處理不同時間對蓮藕多酚氧化酶活性的影響高溫處理不同時間對蓮藕多酚氧化酶活性的影響結果見圖3。

圖3　高溫處理不同時間對蓮藕PPO活性影響Fig.3　Effect of different time of heat treatments on PPO activity of lotus root

從圖3可以看出，高溫熱處理抑制蓮藕PPO酶的活性。在90℃的熱處理條件下，蓮藕PPO酶的失活時間為90 s。高溫處理時間越長，酶活性越低。

2.4不同高溫處理蓮藕多酚氧化酶活性的影響

不同高溫處理蓮藕多酚氧化酶其活性的影響結果見圖4。

圖4　不同高溫處理蓮藕PPO活性影響Fig.4　Effect of heat treatments at different temperatures on PPO activity of lotus root

從圖4可以看出，不同高溫對蓮藕PPO活性抑制的總體趨勢相同，都是隨著處理時間的延長蓮藕PPO活性越來越低。酶耐受高溫處理的能力也可用鈍化該酶所需的時間表示，時間越長，則該酶對所施加的高溫處理耐受能力越強。溫度為80℃時，酶鈍化需要130 s；在90℃時，需要90 s；而在100℃時，僅僅需要50 s就能夠讓蓮藕PPO酶鈍化。以上數據顯示出不同溫度處理蓮藕多酚氧化酶至酶完全鈍化所需的時間，隨著處理溫度的升高，鈍化所需的時間越來越短。

2.5微波滅酶與熱力滅酶的比較

在本試驗中，采用210、350、560、700 W功率微波處理蓮藕PPO酶，其鈍化酶活性的時間分別為60、40、30、20 s。采用80、85、90、95、100℃鈍化蓮藕PPO酶，所需時間分別為130、100、90、60、50 s。試驗數據表明，熱力滅酶處理主要是利用熱鈍化，使酶失去活性。微波相比熱力而言，微波能穿透深入到物料內部，使產品中心溫度快速達到酶失活溫度，既縮短加熱時間，又利用微波電磁場加熱效應和非加熱效應二種作用，使酶的失活過程得到加速。

3　結論

1）微波處理對蓮藕多酚氧化酶粗酶液的活性具有一定的抑制作用。微波功率處理時間是影響蓮藕PPO活性的主要因素。相同微波功率處理蓮藕多酚氧化酶粗酶液，酶活性受到抑制，處理時間越長，抑制效果越明顯。低功率（≤210 W）處理情況下對PPO活性抑制效果不明顯；高微波處理功率（>300 W）處理相同時間，微波處理功率越大PPO活性抑制效果越好，用微波輻射加熱法抑制或破壞PPO，可達到減緩蓮藕褐變的目的。

2）熱力處理對蓮藕多酚氧化酶粗酶液的活性具有抑制作用。熱力處理的溫度是影響蓮藕PPO活性的主要因素。同一溫度下處理蓮藕PPO酶，活性受到抑制，時間越長，酶活力越低。不同溫度處理蓮藕PPO酶，溫度越高，對蓮藕PPO酶活性的抑制效果越好，酶完全鈍化所需要的時間也越短。因此，蓮藕加工過程中可采用熱燙或預煮來鈍化PPO的活性。

3）微波滅酶與熱力滅酶方法的選擇，對于蓮藕加工，應注意加工過程中各種影響酶活性的因素，對其進行綜合考慮，采取合適的措施以期達到良好的加工效果。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.24.006

收稿日期：2014-08-04

基金項目：長江大學大學生創新性實驗計劃項目（0919）

作者簡介：李媛（1991—），女（漢），本科生，研究方向：食品工藝學。

*通信作者：嚴奉偉（1966—），男，教授，博士。

Effect of Microwave and Heat Treatments on the Polyphenol Oxidase Activity from Lotus Root

LI Yuan，PENG Shuai，HE Yu-jun，FAN Kai，YAN Feng-wei*
（College of Life Science，Yangtze University，Jingzhou 434025，Hubei，China）

Abstract：Using lotus root polyphenol oxidase as experimental material，the effect of the activity of polyphenol oxidase from lotus root processed by microwave and heat treatments were studied.The results showed that：（1）When microwave power was constant，the activity reduced obviously with increasing processing time.（2）When the microwave power changed，the inhibitory effect of the lotus root polyphenol oxidase activity was better with increasing processing microwave power.（3）When the heat treatment temperature was constant，the activity declined notably with extending the action time.（4）When the heat treatment temperature changed，the time polyphenol oxidase activity needed for passivation became shorter with the higher temperature.

Key words：lotus root；polyphenol oxidase；microwave treatment；heat