微波处理对籽瓜多酚氧化酶活性的影响

2015-06-15李永春赵美荣朱月李娜

江苏农业科学 2015年4期

李永春+赵美荣+朱月+李娜

摘要：由于籽瓜中含有大量的多酚氧化酶，在加工过程中容易发生酶促褐变反应，从而影响产品的品质。微波处理可以有效抑制或钝化籽瓜多酚氧化酶的活性。通过单因素和正交试验，分析微波处理对籽瓜多酚氧化酶活性的影响。结果表明，微波功率越大，时间越长，多酚氧化酶越易失活，载样量对微波的灭酶效果影响较小，样品预先在质量浓度为0.15%的维生素C溶液中浸泡30 min，然后在微波功率为600 W的条件下处理3 min，可以有效抑制籽瓜中多酚氧化酶的活性。

关键词：籽瓜;微波;多酚氧化酶;正交试验

中图分类号： TS209 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）04-0279-03

收稿日期：2014-05-15

作者简介：李永春（1980—），男，山东临沂人，硕士，讲师，主要从事生物资源的开发与利用研究。E-mail：yongchun008@qq.com。

籽瓜（Citrullus lanatus var.megulasnemus Lin et Chao），别称打瓜，葫芦科一年生草本植物，因拳打而食和含籽量多而得名。其瓜圆形，表皮光滑，浅绿色，有深绿色条纹，瓜肉白色或淡黄色，属低糖瓜类，具有较高的营养价值和医用保健价值，是一种极具地域特色的农产品[1-2]。目前对籽瓜的利用只限于取籽加工，对籽瓜副产品的开发利用主要集中在籽瓜汁的加工方面。然而，籽瓜汁产品的开发和深加工中尚存在很多问题，如籽瓜饮料加工过程中产生褐变速度快、生产过程不易控制、容易产生煮熟味和各种异味等[3]。籽瓜汁加工中的褐变主要以酶促褐变为主。在打浆、取汁等工序中，由于果肉组织破碎，细胞质膜破裂，酶与底物的区域化分布被打破，在有氧条件下，籽瓜中的多酚氧化酶（PPO）催化酚类物质氧化，形成褐色物质，这是引起酶促褐变的主要原因[4-5]。因此，在加工过程中，要避免或尽量降低酶促褐变的发生，就必须采取有效的方法杀灭或抑制多酚氧化酶的活性[6]。

抑制籽瓜汁酶褐变的传统方法是加热，但加热灭酶容易使产品过分受热，会造成营养物质的破坏，并且产生煮熟味和各种异味，同时会促进非酶褐变的发生。有研究表明，微波处理具有电磁场的热效应和非热效应2种作用，与一般的水浴、水蒸气等加热灭酶法相比能使酶更容易失活[7]。本试验通过微波结合维生素C溶液预处理籽瓜，分析微波处理对籽瓜多酚氧化酶活性的影响，以期为籽瓜汁生产加工提供理论指导和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

敖汉籽瓜，购于内蒙古赤峰市农贸市场;聚乙烯吡咯烷酮、邻苯二酚、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠等试剂均为国产分析纯。

1.2 主要仪器

PL203型电子天平（梅特勒-托利多上海有限公司），DEKW-4型电热恒温水浴锅（江西南昌市恒顺化验设备制造有限公司），3K18型高速冷冻离心机（德国Sigma公司），UV-9600型紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器有限公司），NJL07-3型实验专用微波炉（江苏南京市杰全微波设备有限公司），PHS-3TC型精密数显酸度计（上海天达仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 多酚氧化酶（PPO）活性测定酶液的制备参考张少颖等的方法[8]略有改进。取处理后的样品1 g，加入10 mL提取介质（0.2 mol/L磷酸缓冲液，pH值为6.0;0.4 g 聚乙烯吡咯烷酮），冰浴研磨，4 ℃下4 000 r/min 离心15 min，上清液用于酶液活性测定。

酶活性测定参考Montgonery 等的方法[9]，反应体系为01 mol/L邻苯二酚溶液3 mL和0.2 mol/L、pH值为6.0的磷酸缓冲溶液1 mL，再加0.5 mL酶提取液，以蒸馏水为空白对照，于波长420 nm处比色测定，酶活性以1 minΔD值增加0.001为1个活力单位（U）。

1.3.2 单因素试验称取一定质量的籽瓜瓤，分别以不同的微波功率、微波处理时间、载样量、维生素C预处理浓度做单因素试验，分析不同因素对籽瓜多酚氧化酶活性的影响。

1.3.3 正交试验根据单因素试验结果，选择影响籽瓜多酚氧化酶活性各主要因素做正交试验，采用L9（34）正交表，以籽瓜多酚氧化酶（PPO）活性为指标，分析微波处理工艺对多酚氧化酶活性的影响，探索最佳的抑制酶活性条件。正交试验的因素水平如表1所示。

表1 正交试验因素水平表L9（34）

水平 A：微波功率

（W） B：微波时间

（min） C：维生素C浓度

（%）

1 400 1 0.05

2 500 2 0.10

3 600 3 0.15

2 结果与分析

2.1 微波功率对籽瓜多酚氧化酶活性的影响

称取6份50 g的籽瓜瓤，分别置于250 mL的烧杯中，分别用100、200、300、400、500、600 W的微波功率处理1 min，然后分别测定多酚氧化酶的活性。结果如图1所示，随着微波功率的增加，籽瓜瓤中多酚氧化酶活性表现为先升高随后降低的趋势。在微波功率400 W时，多酚氧化酶的活性出现一个峰值，达到最高，而后随着微波功率的增大，酶活性快速降低。

这一结果表明，在较低功率的条件下，微波处理可能激活了籽瓜中相关的酶系，促进褐变;而在较高功率条件下，微波处理明显抑制酶活性，能够抑制褐变。

2.2 微波时间对籽瓜多酚氧化酶活性的影响

称取6份50 g的籽瓜瓤，分别置于250 mL的烧杯中，用500 W的微波功率分别处理1、2、3、4、5 min，然后分别测定多酚氧化酶的活性。结果（图2）表明，微波处理时间对籽瓜酶活性有较大的影响。随着处理时间的延长，籽瓜瓤中的多酚氧化酶活性先迅速下降，然后趋于平缓直至最低，在3 min时，酶活性基本钝化。endprint

一般来说，微波处理时间越长灭酶效果越好，但处理时间过长，微波热效应加剧，可能会改变产品品质。因此，由本试验结果可知，微波处理3 min，可使籽瓜样品达到较好的灭酶效果。

2.3 载样量对籽瓜多酚氧化酶活性的影响

分别称取50、100、150、200、250、300 g的籽瓜瓤，置于250 mL的烧杯中，分别用500 W的微波功率处理1 min，然后分别测定多酚氧化酶的活性。载样量对籽瓜多酚氧化酶活性的影响见图3。

由图3可知，在不同载样量的微波处理条件下，籽瓜瓤中多酚氧化酶活性随着载样量的增加略有上升，当载样量达到一定值后，多酚氧化酶的活性基本保持不变，这一结果表明，载样量不影响微波处理对多酚氧化酶活性的抑制效果，可能由于微波的穿透性和均一性所致。

2.4 维生素C预处理对籽瓜多酚氧化酶活性的影响

称取6份50 g的籽瓜瓤，分别置于质量浓度为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的维生素C溶液中浸泡 30 min，沥干水分后，置于250 mL的烧杯中，在功率500 W的条件下进行微波处理1 min，然后分别测定多酚氧化酶的活性。由图4可知，经过维生素C溶液预处理后再经微波处理，在低浓度条件下，籽瓜瓤中的多酚氧化酶活性随着维生素C浓度的增加而升高，在浓度为0.10%时酶活性最高，而后随着维生素C浓度的增加迅速降低，在浓度为0.15%时，酶活性基本钝化，然后趋于平缓直至最低。经0.15%浓度的维生素C预处理后微波处理1 min，与不经过维生素C预处理的微波处理3 min的灭酶效果基本相同，说明一定浓度的维生素C预处理可节约微波处理时间，能更有效地抑制籽瓜中多酚氧化酶的活性。

2.5 正交试验结果

以籽瓜多酚氧化酶（PPO）活性为指标，选择微波功率、微波时间、维生素C浓度3个因素进行正交试验，正交试验结果见表2，试验结果的方差分析见表3。

由表2、表3可见，影响籽瓜多酚氧化酶活性的因素大小顺序依次为微波时间>微波功率>维生素C预处理浓度，在设置水平范围内，微波时间和微波功率对籽瓜多酚氧化酶活性有显著性影响（P<0.05），而维生素C预处理浓度对其无显著影响，确定最优组合为A3B3C3，即微波功率 600 W、微波处理时间3 min、维生素C预处理浓度0.15%。

根据正交试验所得最优条件因素做验证试验，经过试验测定籽瓜中多酚氧化酶活性为0，在此微波处理条件下，籽瓜中多酚氧化酶的活性能够得到较好抑制，理论上已可以防止酶促褐变的发生。

3 结论

微波处理可有效抑制或钝化籽瓜多酚氧化酶的活性，微波功率越大，微波处理时间越长，多酚氧化酶越易失活，载样

表2 正交试验结果

试验号

因素

A B C 空列

PPO活性

（U）

1 1 1 1 1 5.47

2 1 2 2 2 6.27

3 1 3 3 3 0.67