不同抑制剂对鲜榨香蕉汁中多酚氧化酶活力的影响

梅阳 吴燕

摘 要：本文研究了草酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸及抗坏血酸4种单一抑制剂对香蕉中多酚氧化酶的抑制效应，筛选出效果最佳的抑制剂。结果表明，单一抑制剂对多酚氧化酶的抑制能力依次是0.3%抗坏血酸＞0.2%草酸＞0.5%柠檬酸＞0.6%乙二胺四乙酸二钠，抑制率分别为85.4%、76.8%、73.9%、71.9%。

关键词：抑制剂；鲜榨香蕉汁；多酚氧化酶

Abstract： In this paper， the inhibition effect of oxalic acid， disodium ethylenediamine tetraacetic acid， citric acid and ascorbic acid on polyphenol oxidase in banana was studied， and the best inhibitor was selected. The results showed that the inhibition ability of single inhibitor on polyphenol oxidase was as follows： 0.3% ascorbic acid＞0.2% oxalic acid＞0.5% citric acid＞0.6% ethylenediamine tetraacetic acid disodium， and the inhibition rates were 85.4%， 76.8%， 73.9%， 71.9%， respectively.

Keywords： inhibitor; freshly squeezed banana juice; polyphenol oxidase

香蕉不仅可以补充人体所需的营养成分，还具有促进肠道蠕动、增强免疫力、预防心血管疾病以及抗抑郁等作用[1-2]。多酚氧化酶在酶促褐变过程中起到关键作用，易导致食品腐败变质[3-4]。多酚氧化酶引起的酶促褐变一直是制约香蕉加工业的一个重要因素，因此研究抑制香蕉酶促褐变具有重要的意义[5-6]。本试验以香蕉为试验材料，通过对比草酸、乙二胺四乙酸二钠（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid Disodium Salt，EDTA-Na2）、柠檬酸及抗坏血酸4种抑制剂对香蕉多酚氧化酶活性的影响来研究其抑制效应，从而为香蕉采后的加工保鲜提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

香蕉，食品级，校园超市；邻苯二酚，分析纯，天津市鼎盛鑫化工有限公司；三氯乙酸，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；草酸，分析纯，天津市北联精细化学品开发有限公司；乙二胺四乙酸二钠，分析纯，天津市北联精细化学品开发有限公司；柠檬酸，分析纯，天津市登峰化学试剂厂；抗坏血酸，分析纯，福晨（天津）化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

榨汁机，L13-Y91S，九阳股份有限公司；电子天平，WT（C10002），哈尔滨众汇衡器有限公司；低速离心机，TDL-40B，上海安亭科学仪器厂；冰箱，BCD-532WDPT，青岛海尔股份有限公司；电热恒温水浴锅，DZKW-S-6，北京市永光明医疗仪器有限公司；紫外可见分光光度计，A390，翱艺仪器上海有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 多酚氧化酶粗酶液的制备

选择新鲜、成熟度一致的香蕉，去皮，切分成块状，称取香蕉果肉100 g，以浓度为0.05 mol·L-1、pH值为6.8的磷酸缓冲液（Phosphate Buffered Solution，PBS）为提取液，加入400 mL提取液，使用榨汁机进行打浆。每个提取水平取成熟度相似的香蕉的同一部位，以减少误差。在室温条件下，离心机以4 000 r·min-1离心20 min，上清液即为多酚氧化酶粗酶液，保存于4 ℃冰箱中[7]。

1.3.2 单一抑制剂对多酚氧化酶活力的影响

取若干试管，按顺序加入0.1 mol·L-1 1 mL邻苯二酚及不同浓度的抑制剂，混匀，于30 ℃水浴10 min后，分别加入酶液1 mL于30 ℃水浴反应1 min，立即加入三氯乙酸混匀，终止反应后取出，立即在420 nm的分光光度计下，以蒸馏水为参比，测定OD值。计算不同浓度的单一抑制剂对多酚氧化酶活力的抑制率，并制作浓度-抑制率曲线，分析不同浓度的抑制剂对多酚氧化酶活力的抑制情况[8-9]。空白对照与试验组处理方式基本一致，将加入的1 mL抑制剂替换为1 mL蒸馏水。

1.3.3 抑制率的计算方法

以蒸馏水为参比，用UV-2000紫外可见分光光度计在420 nm下测定不同浓度抑制剂的OD值，考察抑制剂的浓度对多酚氧化酶活力的影响。用抑制率反映抑制剂对多酚氧化酶的抑制程度，抑制率越高说明试剂对多酚氧化酶的抑制效果越好。抑制率计算公式为

抑制率=（A0-A）/A0×100%（1）

式中：A0为不添加抑制剂的吸光值；A为添加抑制剂的吸光值。

2 结果与分析

2.1 草酸对多酚氧化酶活力的影响

不同浓度的草酸对多酚氧化酶活性的影响如图1所示，随着草酸浓度的升高，对多酚氧化酶活性的抑制率逐渐升高，多酚氧化酶的活性逐渐降低，草酸浓度超过0.2%后，抑制多酚氧化酶活性的效果变化不明显。草酸浓度增大，成本隨之升高，添加剂的安全风险也随之增大，因此选择0.2%为草酸抑制多酚氧化酶活性的最佳浓度。草酸是羧酸类物质，主要通过改变体系pH、螯合铜辅基等抑制多酚氧化酶活性。羧酸作为酸化剂能降低体系pH，使体系pH偏离酶的最适pH范围或使酶变性[10]。草酸是食品工业中常用的金属螯合剂，与Cu2+具有较高的亲和性，可形成螯合物，在抑制酶活性方面效果显著，同时也会降低酶与底物的亲和力[11]。

2.2 乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶活力的影响

不同浓度的乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶活性的影响如图2所示。随着乙二胺四乙酸二钠添加浓度的增大，多酚氧化酶的活性逐渐降低，是因为乙二胺四乙酸二钠是一种很强的螯合剂，通过螯合多酚氧化酶的活性部位铜离子从而抑制多酚氧化酶的活性。乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶活性的抑制率随着添加浓度的增加而升高，当抑制剂浓度超过0.6%后，曲线趋于平缓。因此，选择0.6%为乙二胺四乙酸二钠抑制多酚氧化酶活性的最佳浓度。

2.3 柠檬酸对多酚氧化酶活力的影响

不同浓度的柠檬酸对多酚氧化酶活性的影响如图3所示。柠檬酸能降低环境体系pH，从而降低多酚氧化酶的活性。同时，柠檬酸有3个羧基，具有很强的螯合金属离子的作用，其他抗氧化剂的抗氧化作用也会因为柠檬酸的存在而增强，随着柠檬酸浓度的增大，多酚氧化酶的活性逐渐降低，抑制率随柠檬酸浓度的增大而逐渐升高。在柠檬酸浓度达到0.5%后，抑制率曲线趋于平缓。因此，选择0.5%为柠檬酸抑制多酚氧化酶活性的最佳浓度。

2.4 抗坏血酸对多酚氧化酶活力的影响

不同浓度的抗坏血酸对多酚氧化酶活性的影响如图4所示，抗坏血酸浓度为0.1%～0.3%时对多酚氧化酶活性的抑制率逐渐升高，抗坏血酸浓度为0.3%～0.5%时对多酚氧化酶活性的抑制率逐渐降低。抗坏血酸可以改变环境体系的pH，使環境体系的pH偏离多酚氧化酶作用的最适pH，从而降低酶活性；其还能将食品中的醌类物质还原为酚类物质，使食品氧化发生的色泽劣变被有效阻止[12-13]。但抗坏血酸的抑制褐变效果并不与浓度成正比，高浓度处理的样品抑制率反而会下降，抗坏血酸浓度高于0.3%时抑制率下降明显，可能是由于抗坏血酸的添加过量，多余的抗坏血酸会被氧化成脱氢抗坏血酸，易与氨基酸反应产生非酶褐变，导致褐变加深[14]。因此，选择0.3%为抗坏血酸抑制多酚氧化酶的最佳浓度。

3 结论

单一抑制剂对多酚氧化酶的抑制能力依次是0.3%抗坏血酸＞0.2%草酸＞0.5%柠檬酸＞0.6%乙二胺四乙酸二钠，抑制率分别为85.4%、76.8%、73.9%、71.9%。本文仅对单一抑制剂对多酚氧化酶活力的影响进行了研究，对于抑制剂的复配是否具有协同作用从而起到更好的抑制作用还有待进一步研究。

参考文献

[1]舒肇甦.我国香蕉产业现状[J].中国果菜，2005（2）：10-11.

[2]赵国建，杨公明.香蕉的加工现状及发展对策[J].食品与机械，2005，21（2）：81-82.

[3]马胜男，王宁.多酚氧化酶的性质及其应用研究[J].农业科技与装备，2020（5）：66-67.

[4]周亨乐，王富海，易俊洁，等.化学抑制剂对果蔬食品多酚氧化酶性质影响的研究进展[J].食品与发酵工业，2021，47（4）：253-260.

[5]金钊，刘菊华.浅谈科学技术在中国香蕉产业中的作用[J].热带农业科学，2018，38（9）：100-104.

[6]覃海元，杨昌鹏，陈智理，等.草酸与柠檬酸抑制鲜切香蕉酶褐变的比较研究[J].食品工业科技，2011，32（4）：75-77.

[7]杨昭，王军，仇厚援，等.青香蕉多酚氧化酶的提取工艺研究[J].广东农业科学，2014（7）：92-96.

[8]周娅.抑制香蕉酶促褐变的高活性美拉德反应产物的研究[D].海口：海南大学，2014.

[9]陈启聪，曾霖霖，黄惠华.不同添加剂对香蕉褐变的抑制作用研究[J].食品工业科技，2009，30（11）：149-152.

[10]曲留柱.香蕉多酚氧化酶特性及其催化褐变防控的研究[D].北京：北京林业大学，2014.

[11]谢建华，庞杰.香蕉采后生理与保鲜技术研究进展[J].保鲜与加工，2010，10（6）：37-42.

[12]DU Y J，DOU S Q，WU S J.Efficacy of phytic acid as an inhibitor of enzymatic and non-enzymatic browning in apple juice[J].Food Chemistry，2012，135（2）：580-582.

[13]WU Y F，TSAI T H.Effect of organic acids on copper chemical mechanical polishing[J].Microelectronic Engineeri-ng，2007，84（12）：2790-2798.

[14]谢绍萍，欧阳学智.香蕉加工过程酶促褐变控制的研究[J].电子科技大学学报，2003（6）：641-644.

作者简介：梅阳（1991—），男，河南信阳人，硕士。研究方向：材料学。

吴燕（1990—），女，河南信阳人，硕士。研究方向：化学。