3个香蕉品种果实过氧化物酶的特性分析

李健 杨昌鹏 陈智理 郭静婕

摘要：对３个香蕉品种果实ＰＯＤ的最适ｐＨ值与ｐＨ值稳定性、最适温度与热稳定性以及化合物的影响进行了比较分析，为控制３个香蕉品种过氧化物酶（ＰＯＤ）引起的酶促褐变提供理论依据。结果表明，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值分别为６．５、５．０、５．５；ｐＨ值稳定性范围分别在６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０；ＰＯＤ最适温度分别是３５、２５、３０ ℃；ＰＯＤ的耐热性表现为大蕉ＰＯＤ＞威廉斯蕉ＰＯＤ＞粉蕉ＰＯＤ；威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的最佳抑制剂都是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸。

关键词：香蕉；过氧化物酶；特性

中图分类号：Ｓ６６８．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）15－3093-04

Characteristic Analysis of Peroxidase from Banana Pulp of Three Cultivars

ＬＩ Ｊｉａｎ１，２，ＹＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｐｅｎｇ１，２，ＣＨＥＮ Ｚｈｉ－ｌｉ２，ＧＵＯ Ｊｉｎｇ－ｊｉｅ２

（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ， Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００５，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｇｕａｎｇｘｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００７， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰＯＤ ｉｎ ｆｒｕｉｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｂａｎａｎａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｉｎ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｊｉａｏ， Ｄａ ｊｉａｏ ａｎｄ Ｆｅｎ ｊｉａｏ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐＨ ｆｏｒ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ６．５， ５．０， ５．５， ａｎｄ ｔｈｅ ｐＨ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｒａｎｇｅ ｗａｓ ａｔ ｐＨ６．０~９．０， ｐＨ８．０~９．０， ｐＨ５．０~９．０ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ３５ ℃， ２５ ℃， ３０℃． Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ Ｄａ ｊｉａｏ ＞Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｊｉａｏ ＞Ｆｅｎ ｊｉａｏ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｏｆ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ａｌｌ ｔｈｒｅｅ ｂａｎａｎａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｗａｓａｓｃｏｒｂｉｃ ａｃｉｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ－Ｌ－ｃｙｓｔｅｉｎｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂａｎａｎａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ； ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ； cｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

香蕉为世界“四大水果”之一，世界年产量近１亿ｔ，居全世界水果产量第二位。香蕉属呼吸跃变型水果，成熟后质地柔软，对其长期保鲜或储运比较困难。目前，香蕉仍以鲜食为主，除少量被加工成香蕉干、香蕉粉和香蕉酱外，其他的加工品则很少见，原因是香蕉果实中富含的多酚物质在酚酶（多酚氧化酶和过氧化物酶）的催化下进行氧化还原反应而醌式化，再通过一系列的反应聚合成黑色素［１］，影响其加工性能及感观质量，严重制约着香蕉的深加工和综合利用。

过去，大多数学者研究的是引起香蕉酶促褐变的多酚氧化酶（ＰＰＯ）［２－７］，对引起香蕉酶促褐变的过氧化物酶（ＰＯＤ）研究较少，除了对香牙蕉果皮的

ＰＯＤ［８］、果肉的ＰＯＤ［９］有少量报道外，对香牙蕉以外的香蕉品种果实的ＰＯＤ鲜见报道。为此，试验对我国栽培面积较大的香蕉品种威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ的最适ｐＨ值与ｐＨ值稳定性、最适温度与热稳定性、化合物对ＰＯＤ活性影响的相关特性进行分析比较，以期为香蕉品种果实加工原料的选择以及不同香蕉品种果实ＰＯＤ引起的酶促褐变的控制提供理论依据。

１材料与方法

１．１材料

采用八成熟的市售威廉斯蕉（Ｍｕｓａ ｃａｖｅｎｄｉｓｈｉｉ Ｌ．， ＡＡＡ）、大蕉（Ｍｕｓａ ｓａｐｉｅｎｔｕｍ Ｌ．， ＡＢＢ）及粉蕉（Ｍｕｓａ ｐａｒａｄｉｓｉａｃａ Ｌ．，ＡＢＢ）。

１．２方法

１．２．１ＰＯＤ的提取将香蕉果实去皮，去除果肉四周的丝络，精确称取５０ ｇ果肉，将果肉切成细块状， 按料液比１∶１（m/v，ｇ∶ｍＬ）的比例加入含有０．０３％果胶酶和３％ Ｔｗｅｅｎ８０的磷酸盐缓冲溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０），一起打浆４０ ｓ后，置于４０ ℃水浴中酶解９０ ｍｉｎ，除去果胶物质，取出用纱布过滤后，再在

１０ ０００ ｒ／ｍｉｎ、２ ℃条件下离心２０ ｍｉｎ，收集上清液作为ＰＯＤ的粗酶提取液。

１．２．２ＰＯＤ的测定采用杨昌鹏等［９］的方法，用分光光度计比色法测定香蕉果实ＰＯＤ活性。反应液由３．８ ｍＬ磷酸盐缓冲液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０）、０．５ ｍＬ 愈创木酚－乙醇溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）、０．５ ｍＬ过氧化氢（０．３％）和０．２ ｍＬ酶液组成。在３０ ℃下反应５ ｍｉｎ，于４７０ ｎｍ 波长下测定其吸光值的变化。以每毫升酶液每分钟吸光度改变０．１为１个酶活性单位（Ｕ）。

１．２．３ｐＨ值对香蕉ＰＯＤ活性及稳定性的影响

１）ｐＨ值对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性影响的测定。分别用ｐＨ值３．０、４．０、５．０、５．５、６．０、６．５、７．０、７．５、８．０、８．５、９．０、１０．０、１１．０的混合缓冲溶液取代０．１ ｍｏｌ／Ｌ ｐＨ值７．０的磷酸盐缓冲溶液，测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实的ＰＯＤ活性。以吸光值最大处酶活性为１００％，计算出其他ｐＨ值的相对活性，绘出相对酶活性曲线，从而判定其ＰＯＤ的最适ｐＨ值。

２）ｐＨ值对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ稳定性的测定。分别取２ ｍＬ ｐＨ值３.0～１１.0的各种混合缓冲溶液，再分别加入０．５ ｍＬ威廉斯蕉、大蕉及粉蕉酶液，放置在冰箱内７２ ｈ后，再取２ ｍＬ ０．１ ｍｏｌ／Ｌ ｐＨ值７．０的磷酸盐缓冲溶液和１ ｍＬ处理过的各酶液相混合，测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实的ＰＯＤ残存的酶活性。以吸光值最大处活性为１００％，计算出其他ｐＨ值处理条件下ＰＯＤ的相对酶活性。

１．２．４温度对香蕉ＰＯＤ活性及稳定性的影响

１）温度对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性影响的测定。将酶促反应混合液分别置于２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７０ ℃水浴下反应５ ｍｉｎ，测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ活性。以吸光值最大处酶活性为１００％，计算出其他温度的相对活性，绘出相对酶活性曲线，并判定其ＰＯＤ的最适温度。

２）威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的热稳定性测定。将提取的酶液分别在３０～１００ ℃水浴加热１０ ｍｉｎ和３０ ｍｉｎ，冷却后测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ的残余酶活性。以吸光值最大处活性为１００％，计算出其他温度处理条件下的相对ＰＯＤ活性。

１．２．５化合物对香蕉果实ＰＯＤ活性的影响

用于研究的化合物分别有氯化钠、柠檬酸、植酸、亚硫酸氢钠、抗坏血酸、盐酸－Ｌ－半胱氨酸、ＥＤＴＡ－Ｎａ2、氟化钠、氯化镁、硫酸铜、乙酸锌、氯化锰、氯化钙等。

测定化合物对香蕉果实ＰＯＤ活性影响时，用３．３ ｍＬ的磷酸盐缓冲溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０）和０．５ ｍＬ的一定浓度的上述化合物取代ＰＯＤ酶活性测定反应体系中的３．８ ｍＬ磷酸盐缓冲溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０），在４７０ ｎｍ波长下测定其反应物吸光值的变化，再分别计算出威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活力。以在酶活性测定反应体系中不添加任何化合物测得的香蕉果实ＰＯＤ的酶活性为１００％，分别计算出添加各种化合物后反应体系的香蕉果实的相对ＰＯＤ活性。

２结果与分析

２．１威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ最适ｐＨ值及其稳定性

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ与最适ｐＨ值的关系见图１。由图１可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值分别是６．５、５．０、５．５。威廉斯蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值与杨昌鹏等［９］报道的巴西蕉果肉ＰＯＤ最适ｐＨ值相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适ｐＨ 值６．０［８］ 略高。

威廉斯蕉ＰＯＤ在峰值过后，ｐＨ值７．０时活性快速下降至７２．０６％，而大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性下降速度则相对较慢，由此可见，威廉斯蕉ＰＯＤ对ｐＨ值变化的敏感性高于粉蕉ＰＯＤ和大蕉ＰＯＤ。

当ｐＨ值为３．０时，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉的ＰＯＤ活性分别是其最大活性的１７．６５％、５０．６７％、２９．４３％；当ｐＨ≥９．０时，三者的ＰＯＤ活性远低于其最大活性，由此可知，低酸能较好地抑制威廉斯蕉ＰＯＤ的活性，也对香蕉ＰＰＯ活性有较好的抑制效果［３］；低酸对粉蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果，但对大蕉ＰＯＤ抑制效果较差；而当ｐＨ≥９．０时，都能较好地抑制三者的ＰＯＤ活性。生产上若采用低酸度处理威廉斯蕉、粉蕉原料及其加工制品，应该可以有效控制威廉斯蕉果肉由ＰＰＯ和ＰＯＤ共同引起的酶促褐变。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的ｐＨ值稳定性曲线如图２所示。由图２可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的ｐＨ值稳定范围分别是６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０，三者ＰＯＤ活性的ｐＨ值稳定性范围依次是：粉蕉＞威廉斯蕉＞大蕉。其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的ｐＨ值稳定范围与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶的接近［９］。大蕉ＰＯＤ在ｐＨ≤５．０时活性较低，之后随着ｐＨ值增大活性快速上升，在ｐＨ值８．０时达到峰值，而后又快速下降，表现为波动较大，ｐＨ值稳定性较差。

２．２威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ的最适温度及其热稳定性

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性与最适温度的关系见图３。由图３可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性最适温度分别是３５、２５、３０ ℃，其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最适温度与杨昌鹏等［９］报道的巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶最适温度相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适温度３０ ℃［７］稍高。

图４显示了威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的热稳定性。由图４可以看出，７０ ℃加热３０ ｍｉｎ，大蕉ＰＯＤ保持最大活性；８０ ℃加热１０ ｍｉｎ，威廉斯蕉ＰＯＤ、大蕉ＰＯＤ仍残存２５％左右的活性，而粉蕉ＰＯＤ基本失活；１００ ℃加热３０ ｍｉｎ，威廉斯蕉ＰＯＤ、大蕉ＰＯＤ残存活性分别保持１４．４５％、１８．２８％，仍然不易完全失活，这与杨昌鹏等［９］报道的９０ ℃高温加热条件下，巴西蕉果肉ＰＯＤ仍然不易完全失活相符。由此可见，大蕉ＰＯＤ的热稳定性较高，３个蕉类品种的ＰＯＤ耐热性表现为大蕉＞威廉斯蕉＞粉蕉。

威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶在６０ ℃加热１０ ｍｉｎ，其残存活性是５７．５８％，而杨昌鹏等［９］报道的巴西蕉ＰＯＤ纯酶在６０ ℃加热１０ ｍｉｎ，其残存活性已低于１０％。可见，威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的热稳定性高于其ＰＯＤ纯酶的热稳定性。类似的有王瑧等［１０］的报道。

２．３化合物对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ活性的影响

不同化合物对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ 活性的影响如表１所示。从表１可以看出，１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的盐酸－Ｌ－半胱氨酸、抗坏血酸对威廉斯蕉ＰＯＤ活性有较显著的抑制效果。因此，威廉斯蕉ＰＯＤ最佳抑制剂是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸，这与杨昌鹏等［９］报道的相符；再次是低浓度ＥＤＴＡ－Ｎａ2、１０ ｍｍｏｌ／Ｌ亚硫酸氢钠对威廉斯蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是１０ ｍｍｏｌ／Ｌ ＥＤＴＡ－Ｎａ2、低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、氯化镁则对威廉斯蕉ＰＯＤ活性无明显影响；而乙酸锌、氯化锰、硫酸铜、氯化钙则对威廉斯蕉ＰＯＤ有明显的激活作用，其中以乙酸锌的激活作用最为显著。

１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的盐酸－Ｌ－半胱氨酸和抗坏血酸对大蕉ＰＯＤ活性有较显著的抑制效果，因此大蕉ＰＯＤ的最佳抑制剂也是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸；１０ ｍｍｏｌ／Ｌ亚硫酸氢钠对大蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、氯化镁、ＥＤＴＡ－Ｎａ2则对大蕉ＰＯＤ活性无明显影响；而乙酸锌、氯化锰、硫酸铜、氯化钙对大蕉ＰＯＤ有明显的激活作用，其中以氯化锰的激活作用最为显著。

１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的盐酸－Ｌ－半胱氨酸和１０、１、０．５ ｍｍｏｌ／Ｌ抗坏血酸对粉蕉ＰＯＤ活性均有显著的抑制效果，因此粉蕉ＰＯＤ的最佳抑制剂也是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸；１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的亚硫酸氢钠对大蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、ＥＤＴＡ－Ｎａ2、氯化镁则对粉蕉ＰＯＤ活性无明显影响；而乙酸锌、氯化锰、硫酸铜，氯化钙对粉蕉ＰＯＤ同样有明显的激活作用，其中以乙酸锌的激活作用最为显著。

３结论与讨论

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值分别是６．５、５．０、５．５，威廉斯蕉ＰＯＤ对ｐＨ值变化的敏感性高于粉蕉和大蕉。其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最适ｐＨ值与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶最适ｐＨ值相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适ｐＨ值略高。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的ｐＨ值稳定范围分别是６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０，三者ＰＯＤ活性的ｐＨ值稳定性范围依次是粉蕉＞威廉斯蕉＞大蕉。其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的ｐＨ值稳定范围与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶的接近。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的最适温度分别是３５、２５、３０ ℃，其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最适温度与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶的相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适温度稍高。

３个香蕉品种的ＰＯＤ耐热性表现为大蕉＞威廉斯蕉＞粉蕉。威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的热稳定性高于其ＰＯＤ纯酶的热稳定性。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的抑制剂基本一致，即威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的最佳抑制剂都是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸；低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、ＥＤＴＡ－Ｎａ、氯化镁对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性无明显影响；乙酸锌、氯化锰、硫酸铜、氯化钙对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ有明显的激活作用；其中乙酸锌对威廉斯蕉、粉蕉ＰＯＤ激活作用最为显著，而氯化锰对大蕉ＰＯＤ激活作用最为显著。

试验采用威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果肉ＰＯＤ的粗酶液进行研究，还未进一步开展大蕉、粉蕉ＰＯＤ纯化试验及其纯酶特性的研究，这方面的试验研究有待进一步开展。

生产上如果采用可食性盐酸－Ｌ－半胱氨酸、抗坏血酸处理威廉斯蕉、大蕉及粉蕉原料及其加工制品，应该可以有效地抑制香蕉果实由ＰＯＤ引起的香蕉酶促褐变，但实际抑制效果如何，还有待进一步的研究。

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