不同抑制劑對鮮榨香蕉汁的防褐變影響

楊曉聰，陳 暉，陳順心，魏宗烽，陳亞藍

（信陽農林學院食品學院，河南信陽 465200）

香蕉營養豐富、種植面積廣泛，是僅次于水稻、小麥、玉米的一種主要糧食作物。在加工中常因機械損傷及冷害等出現酶促褐變，影響品質[1-2]，制約了香蕉加工業的發展。

香蕉加工過程中的酶促褐變與多酚氧化酶有關。酶促褐變是指酚類物質在有氧條件下形成醌，使食品發生腐敗變質現象，縮短產品的貨架期，導致食品的銷售與流通受到了嚴重的影響[3]。果蔬加工及貯藏過程中的切割、破碎等外加條件會導致膜系統的破壞，打破區域化分布，酶和底物得以接觸，從而引起酶促褐變[4]。

以香蕉為原料，研究草酸、乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸及抗壞血酸對鮮榨香蕉汁褐變的抑制效果，以得到效果最優的酶促褐變抑制劑，對鮮榨香蕉汁的褐變進行有效抑制，以期為香蕉采后的加工提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蕉，購自西亞超市；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀（分析純），天津市北辰方正試劑廠提供；鄰苯二酚（分析純），天津市鼎盛鑫化工有限公司提供；三氯乙酸（分析純），天津市大茂化學試劑廠提供；草酸、乙二胺四乙酸二鈉（分析純），天津市北聯精細化學品開發有限公司提供；檸檬酸（分析純），天津市登峰化學試劑廠提供；抗壞血酸（分析純），福晨（天津） 化學試劑有限公司提供。

L13-Y91S 型榨汁機，九陽股份有限公司產品；WT（C10002） 型電子天平，哈爾濱眾匯衡器有限公司產品；TDL-40B 型低速離心機，上海安亭科學儀器廠產品；BCD-532WDPT 型冰箱，青島海爾股份有限公司產品；DZKW-S-6 型電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫療儀器有限公司產品；A390 型紫外可見分光光度計，翱藝儀器上海有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品前處理

選新鮮、成熟度一致的香蕉，去皮并切分成塊狀，稱取香蕉果肉100 g，以濃度為0.05 mol/L，pH值6.8 的磷酸緩沖液（Phosphate Buffered Solution，PBS） 為提取液，加入400 mL 提取液，打漿。每個提取水平取成熟度相似香蕉的同一部位，以減少誤差。在室溫條件下，離心機以轉速4 000 r/min 離心20 min，上清液即為多酚氧化酶粗酶液，保存于4 ℃冰箱中[5]。

取若干試管，按順序加入1 mL 的0.1 mol/L 鄰苯二酚溶液及不同濃度的抑制劑，混勻。于30 ℃下水浴10 min 后，分別加入酶液1 mL 于30 ℃水浴中反應1 min，立即加入三氯乙酸溶液混勻，終止反應后取出，立即于波長420 nm 處，以蒸餾水為參比，測OD 值。根據不同濃度的抑制劑對多酚氧化酶活力的抑制率制作曲線，觀察不同濃度的抑制劑對多酚氧化酶活力的影響[6]。空白組與試驗組處理方式基本一致，將加入的1 mL 抑制劑替換為1 mL 的蒸餾水。

1.2.2 抑制率的測定

不同濃度的抑制劑，以蒸餾水為參比，用UV-2000 型紫外可見分光光度計于波長420 nm 處測其OD 值，考查抑制劑的濃度對多酚氧化酶活力的影響。用抑制率來反映抑制劑對多酚氧化酶的抑制程度，抑制率越高說明防褐變劑對多酚氧化酶的抑制效果越好[6]。

式中：A0——不添加抑制劑的吸光度；

A——添加抑制劑的吸光度。

1.2.3 感官評分

（1） 單一抑制劑對鮮榨香蕉汁防褐變效果的感官評價。首先，配制好不同濃度的抑制劑，挑選無腐爛、無病蟲害、無機械損傷、成熟度相似、粗細大小一致的香蕉，去皮，切成厚約1 cm 的香蕉片，將其分別在不同抑制劑中浸泡5 min（以蒸餾水處理作為空白對照組），處理結束后按照料液比1∶1.5 榨汁機進行打漿，以轉速4 000 r/min 離心20 min，放入試管中（未封口），放置一段時間（0.25，0.5，1，2，4，8，12，24 h）[7]，對鮮榨香蕉汁的色度值進行感官評定。

（2） 褐變程度的感官評價方法。將香蕉進行切片、抑制劑處理、榨汁、離心完畢后，選取10 名固定評定員，分別對其在0.25，0.5，1，2，4，8，12，24 h 后的色度值變化進行感官評分，同時以蒸餾水處理的空白樣為對照。

制定感官檢驗評價標準[8]時，選用10 名評分員對鮮榨香蕉汁的防褐變效果進行打分。每種樣品的評分表示的是10 名評分員對防褐變效果的總評分。

鮮榨香蕉汁褐變程度感官評分標準見表1。

表1 鮮榨香蕉汁褐變程度感官評分標準

2 結果與分析

2.1 單一抑制劑對多酚氧化酶活力的影響

2.1.1 草酸對多酚氧化酶活力的影響

不同質量分數的草酸對多酚氧化酶活性的抑制率見圖1。

圖1 不同質量分數的草酸對多酚氧化酶活性的抑制率

多酚氧化酶的活性隨著草酸質量分數的增大逐漸降低。隨著草酸質量分數的增加，抑制率逐漸提高，但在草酸質量分數為0.2%后，抑制多酚氧化酶活性的效果差異不顯著；質量分數增加成本隨之增大，添加劑的安全風險也隨之增大，因此選用0.2%的草酸作為抑制多酚氧化酶活性的最佳質量分數。羧酸主要通過改變體系pH 值、螯合銅輔基等2 個方面來抑制多酚氧化酶活性。羧酸作為酸化劑能降低體系pH 值，導致酶變性或者使酶處于最適pH 值范圍外[9]。草酸屬于羧酸類物質，因此具有羧酸的性質。草酸是食品工業中常用的金屬螯合劑，與Cu2+具有較高的親和性而形成螯合物，能有效抑制酶活性或降低酶與底物的親和力[10]。

2.1.2 乙二胺四乙酸二鈉對多酚氧化酶活力的影響

不同質量分數的乙二胺四乙酸二鈉對多酚氧化酶活性的抑制率見圖2。

圖2 不同質量分數的乙二胺四乙酸二鈉對多酚氧化酶活性的抑制率

由圖2 可知，隨著乙二胺四乙酸二鈉質量分數的增大，多酚氧化酶的活性逐漸降低，是因為乙二胺四乙酸二鈉作為一種很強的螯合劑，通過螯合多酚氧化酶的活性部位銅離子抑制多酚氧化酶的活性[6]。抑制率隨著乙二胺四乙酸二鈉質量分數的增加而提高，對多酚氧化酶活性的抑制效果明顯，當抑制劑質量分數超過0.6%后，曲線趨于平緩。因此，選擇0.6%的乙二胺四乙酸二鈉來抑制多酚氧化酶活性。

2.1.3 檸檬酸對多酚氧化酶活力的影響

不同質量分數的檸檬酸對多酚氧化酶活性的抑制率見圖3。

圖3 不同質量分數的檸檬酸對多酚氧化酶活性的抑制率

由圖3 可知，檸檬酸能降低環境體系pH 值，從而降低多酚氧化酶的活性；同時，檸檬酸的3 個羧基具有很強的螯合金屬離子的作用，檸檬酸還能增強其他抗氧化劑的抗氧化作用[11]。隨著檸檬酸質量分數的增大，多酚氧化酶的活性逐漸降低，抑制率也隨著檸檬酸質量分數的增加而逐漸增大。在檸檬酸質量分數達到0.6%時，抑制率曲線趨于平緩，而0.6%檸檬酸的抑制率僅比0.5%檸檬酸高0.3%，抑制效果并沒有很大提升。質量分數越高成本越大，因此選擇0.5%的檸檬酸作為抑制多酚氧化酶活性的最佳質量分數。

2.1.4 抗壞血酸對多酚氧化酶活力的影響

不同質量分數的抗壞血酸對多酚氧化酶活性的抑制率見圖4。

圖4 不同質量分數的抗壞血酸對多酚氧化酶活性的抑制率

由圖4 可知，抑制率在抗壞血酸質量分數為0.1%～0.3%時逐漸升高，0.3%～0.5%時反而降低。抑制率升高的主要原因是抗壞血酸不僅可以通過改變環境體系的pH 值使其偏離多酚氧化酶作用的最適pH 值來降低酶活性，還可以把食品中的醌還原為酚類物質，阻止了氧化引起的色澤劣變[12]。然而，添加抗壞血酸后的抑制褐變效果并不與質量分數呈正比，高質量分數處理的樣品抑制率反而會下降，在質量分數高于0.3%時有明顯表現，可能是由于抗壞血酸的添加過量，多余的抗壞血酸會被氧化成脫氫抗壞血酸，易與氨基酸反應產生非酶褐變，導致褐變加深[13]。因此，選擇0.3%的抗壞血酸作為抑制多酚氧化酶的最佳質量分數。

2.2 單一抑制劑對鮮榨香蕉汁的防褐變效果的感官評價

2.2.1 草酸防褐變效果感官檢驗效果

不同質量分數的草酸對鮮榨香蕉汁的防褐變效果見表2。

表2 不同質量分數的草酸對鮮榨香蕉汁的防褐變效果

由表2 可知，鮮榨香蕉汁的褐變會隨著時間的推移逐漸加重，而添加草酸后的鮮榨香蕉汁在24 h之內褐變程度明顯得到了抑制，草酸在0.2%～0.5%質量分數下，隨著抑制劑質量分數的增加防褐變效果越來越弱，褐變抑制程度大小為0.2%＞0.3%＞0.4%＞0.5%＞空白組，草酸對褐變的抑制呈負相關。結果表明，在一定的時間內，質量分數為0.2%的草酸對鮮榨香蕉汁的褐變抑制效果最佳。

2.2.2 乙二胺四乙酸二鈉防褐變效果感官檢驗效果

乙二胺四乙酸二鈉對鮮榨香蕉汁的防褐變效果見表3。

表3 乙二胺四乙酸二鈉對鮮榨香蕉汁的防褐變效果

由表3 可知，隨著時間的延長褐變逐漸加深，鮮榨香蕉汁的褐變在0.2%，0.4%，0.6%，0.8%質量分數下的乙二胺四乙酸二鈉的作用并未得到抑制，褐變程度與空白組沒有差別。結果表明，在該處理方式下，乙二胺四乙酸二鈉在鮮榨香蕉汁中無防褐變效果。

2.2.3 檸檬酸防褐變效果感官檢驗效果

檸檬酸對鮮榨香蕉汁的防褐變效果見表4。

由表4 可知，隨著時間的延長，鮮榨香蕉汁的氧化褐變程度逐漸加重。經檸檬酸處理的樣品在24 h內，其氧化褐變程度都得到了有效的抑制作用，而且隨著檸檬酸質量分數的提高，對褐變的抑制能力也逐漸增強，防褐變效果越來越好，褐變抑制程度大小為0.6%＞0.5%＞0.4%＞0.3%＞0.2%＞空白組，結果表明在一定的時間內，質量分數為0.6%的檸檬酸對鮮榨香蕉汁的褐變抑制效果最佳。結合檸檬酸對多酚氧化酶活力的抑制試驗，最終選擇0.5%為最優抑制質量分數。

2.2.4 抗壞血酸防褐變效果感官檢驗效果

抗壞血酸對鮮榨香蕉汁的防褐變效果見表5。

由表5 可知，經過抗壞血酸處理后，鮮榨香蕉汁的氧化褐變程度在24 h 內都得到了有效抑制，均明顯高于對照組。抗壞血酸處理對褐變的抑制效果并不與質量分數呈正比，0.3%＞0.2%＞0.4%＞0.5%＞空白組，高質量分數處理的抑制效果反而一般，質量分數高于0.3%時效果更為明顯。結果表明，在一定的時間內，質量分數為0.3%的抗壞血酸對鮮榨香蕉汁的防褐變的效果最佳。

2.2.5 各抑制劑于最佳濃度的防褐變效果感官檢驗效果

各抑制劑于最佳質量分數時對鮮榨香蕉汁的防褐變效果見表6。

由表6 可知，3 種抑制劑在一定時間內均對鮮榨香蕉汁的褐變有抑制作用，褐變程度都有所降低，對比發現，0.3%抗壞血酸＞0.2%草酸＞0.5%檸檬酸。

3 結論

單一抑制劑對多酚氧化酶的抑制能力依次為0.3%抗壞血酸＞0.2%草酸＞0.5%檸檬酸＞0.6%乙二胺四乙酸二鈉，抑制率分別為85.4%，76.8%，73.9%，71.9%。從各抑制劑防褐變效果感官檢驗效果來看，在一定時間內，0.3%抗壞血酸對鮮榨香蕉汁的防褐變能力較強；0.2%草酸對鮮榨香蕉汁的防褐變能力一般；0.5%檸檬酸對鮮榨香蕉汁的防褐變能力較弱；任何質量分數的乙二胺四乙酸二鈉在鮮榨香蕉汁中均無防褐變效果。

多酚氧化酶的活力隨著草酸質量分數的增大略微提高，而防褐變效果卻隨著草酸質量分數增高而略微下降，可能是由于在防褐變效果試驗中草酸只與香蕉片表面作用，內部未發生抑制作用，未達到如期抑制效果，具體原因有待進一步研究。乙二胺四乙酸二鈉對多酚氧化酶的活力有抑制作用，卻在鮮榨香蕉汁中無防褐變效果，原因可能是添加的乙二胺四乙酸二鈉在處理樣品時只附著于表面，未能與內部多酚氧化酶活性部位的銅離子進行螯合，從而未達到抑制褐變的效果。

僅對單一抑制劑對多酚氧化酶活力和鮮榨香蕉汁的防褐變效果影響進行研究，對于抑制劑的復配是否具有協同作用起到更好的防褐變效果還有待進一步研究。試驗過程中，對香蕉片進行護色處理，瀝水撈出后榨汁而不是將抑制劑加入清水中與香蕉一同榨汁，以及制作香蕉汁時糖的添加量都有可能影響抑制劑作用效果，抑制效果優化工藝有待進一步研究。