不同抑制剂对鲜榨香蕉汁的防褐变影响

杨晓聪，陈 晖，陈顺心，魏宗烽，陈亚蓝

（信阳农林学院食品学院，河南信阳 465200）

香蕉营养丰富、种植面积广泛，是仅次于水稻、小麦、玉米的一种主要粮食作物。在加工中常因机械损伤及冷害等出现酶促褐变，影响品质[1-2]，制约了香蕉加工业的发展。

香蕉加工过程中的酶促褐变与多酚氧化酶有关。酶促褐变是指酚类物质在有氧条件下形成醌，使食品发生腐败变质现象，缩短产品的货架期，导致食品的销售与流通受到了严重的影响[3]。果蔬加工及贮藏过程中的切割、破碎等外加条件会导致膜系统的破坏，打破区域化分布，酶和底物得以接触，从而引起酶促褐变[4]。

以香蕉为原料，研究草酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸及抗坏血酸对鲜榨香蕉汁褐变的抑制效果，以得到效果最优的酶促褐变抑制剂，对鲜榨香蕉汁的褐变进行有效抑制，以期为香蕉采后的加工提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香蕉，购自西亚超市；磷酸氢二钠、磷酸二氢钾（分析纯），天津市北辰方正试剂厂提供；邻苯二酚（分析纯），天津市鼎盛鑫化工有限公司提供；三氯乙酸（分析纯），天津市大茂化学试剂厂提供；草酸、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提供；柠檬酸（分析纯），天津市登峰化学试剂厂提供；抗坏血酸（分析纯），福晨（天津） 化学试剂有限公司提供。

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

1.2 试验方法

1.2.1 样品前处理

选新鲜、成熟度一致的香蕉，去皮并切分成块状，称取香蕉果肉100 g，以浓度为0.05 mol/L，pH值6.8 的磷酸缓冲液（Phosphate Buffered Solution，PBS） 为提取液，加入400 mL 提取液，打浆。每个提取水平取成熟度相似香蕉的同一部位，以减少误差。在室温条件下，离心机以转速4 000 r/min 离心20 min，上清液即为多酚氧化酶粗酶液，保存于4 ℃冰箱中[5]。

取若干试管，按顺序加入1 mL 的0.1 mol/L 邻苯二酚溶液及不同浓度的抑制剂，混匀。于30 ℃下水浴10 min 后，分别加入酶液1 mL 于30 ℃水浴中反应1 min，立即加入三氯乙酸溶液混匀，终止反应后取出，立即于波长420 nm 处，以蒸馏水为参比，测OD 值。根据不同浓度的抑制剂对多酚氧化酶活力的抑制率制作曲线，观察不同浓度的抑制剂对多酚氧化酶活力的影响[6]。空白组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 的蒸馏水。

1.2.2 抑制率的测定

不同浓度的抑制剂，以蒸馏水为参比，用UV-2000 型紫外可见分光光度计于波长420 nm 处测其OD 值，考查抑制剂的浓度对多酚氧化酶活力的影响。用抑制率来反映抑制剂对多酚氧化酶的抑制程度，抑制率越高说明防褐变剂对多酚氧化酶的抑制效果越好[6]。

式中：A0——不添加抑制剂的吸光度；

A——添加抑制剂的吸光度。

1.2.3 感官评分

（1） 单一抑制剂对鲜榨香蕉汁防褐变效果的感官评价。首先，配制好不同浓度的抑制剂，挑选无腐烂、无病虫害、无机械损伤、成熟度相似、粗细大小一致的香蕉，去皮，切成厚约1 cm 的香蕉片，将其分别在不同抑制剂中浸泡5 min（以蒸馏水处理作为空白对照组），处理结束后按照料液比1∶1.5 榨汁机进行打浆，以转速4 000 r/min 离心20 min，放入试管中（未封口），放置一段时间（0.25，0.5，1，2，4，8，12，24 h）[7]，对鲜榨香蕉汁的色度值进行感官评定。

（2） 褐变程度的感官评价方法。将香蕉进行切片、抑制剂处理、榨汁、离心完毕后，选取10 名固定评定员，分别对其在0.25，0.5，1，2，4，8，12，24 h 后的色度值变化进行感官评分，同时以蒸馏水处理的空白样为对照。

制定感官检验评价标准[8]时，选用10 名评分员对鲜榨香蕉汁的防褐变效果进行打分。每种样品的评分表示的是10 名评分员对防褐变效果的总评分。

鲜榨香蕉汁褐变程度感官评分标准见表1。

表1 鲜榨香蕉汁褐变程度感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单一抑制剂对多酚氧化酶活力的影响

2.1.1 草酸对多酚氧化酶活力的影响

不同质量分数的草酸对多酚氧化酶活性的抑制率见图1。

图1 不同质量分数的草酸对多酚氧化酶活性的抑制率

多酚氧化酶的活性随着草酸质量分数的增大逐渐降低。随着草酸质量分数的增加，抑制率逐渐提高，但在草酸质量分数为0.2%后，抑制多酚氧化酶活性的效果差异不显著；质量分数增加成本随之增大，添加剂的安全风险也随之增大，因此选用0.2%的草酸作为抑制多酚氧化酶活性的最佳质量分数。羧酸主要通过改变体系pH 值、螯合铜辅基等2 个方面来抑制多酚氧化酶活性。羧酸作为酸化剂能降低体系pH 值，导致酶变性或者使酶处于最适pH 值范围外[9]。草酸属于羧酸类物质，因此具有羧酸的性质。草酸是食品工业中常用的金属螯合剂，与Cu2+具有较高的亲和性而形成螯合物，能有效抑制酶活性或降低酶与底物的亲和力[10]。

2.1.2 乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶活力的影响

不同质量分数的乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶活性的抑制率见图2。

图2 不同质量分数的乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶活性的抑制率

由图2 可知，随着乙二胺四乙酸二钠质量分数的增大，多酚氧化酶的活性逐渐降低，是因为乙二胺四乙酸二钠作为一种很强的螯合剂，通过螯合多酚氧化酶的活性部位铜离子抑制多酚氧化酶的活性[6]。抑制率随着乙二胺四乙酸二钠质量分数的增加而提高，对多酚氧化酶活性的抑制效果明显，当抑制剂质量分数超过0.6%后，曲线趋于平缓。因此，选择0.6%的乙二胺四乙酸二钠来抑制多酚氧化酶活性。

2.1.3 柠檬酸对多酚氧化酶活力的影响

不同质量分数的柠檬酸对多酚氧化酶活性的抑制率见图3。

图3 不同质量分数的柠檬酸对多酚氧化酶活性的抑制率

由图3 可知，柠檬酸能降低环境体系pH 值，从而降低多酚氧化酶的活性；同时，柠檬酸的3 个羧基具有很强的螯合金属离子的作用，柠檬酸还能增强其他抗氧化剂的抗氧化作用[11]。随着柠檬酸质量分数的增大，多酚氧化酶的活性逐渐降低，抑制率也随着柠檬酸质量分数的增加而逐渐增大。在柠檬酸质量分数达到0.6%时，抑制率曲线趋于平缓，而0.6%柠檬酸的抑制率仅比0.5%柠檬酸高0.3%，抑制效果并没有很大提升。质量分数越高成本越大，因此选择0.5%的柠檬酸作为抑制多酚氧化酶活性的最佳质量分数。

2.1.4 抗坏血酸对多酚氧化酶活力的影响

不同质量分数的抗坏血酸对多酚氧化酶活性的抑制率见图4。

图4 不同质量分数的抗坏血酸对多酚氧化酶活性的抑制率

由图4 可知，抑制率在抗坏血酸质量分数为0.1%～0.3%时逐渐升高，0.3%～0.5%时反而降低。抑制率升高的主要原因是抗坏血酸不仅可以通过改变环境体系的pH 值使其偏离多酚氧化酶作用的最适pH 值来降低酶活性，还可以把食品中的醌还原为酚类物质，阻止了氧化引起的色泽劣变[12]。然而，添加抗坏血酸后的抑制褐变效果并不与质量分数呈正比，高质量分数处理的样品抑制率反而会下降，在质量分数高于0.3%时有明显表现，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[13]。因此，选择0.3%的抗坏血酸作为抑制多酚氧化酶的最佳质量分数。

2.2 单一抑制剂对鲜榨香蕉汁的防褐变效果的感官评价

2.2.1 草酸防褐变效果感官检验效果

不同质量分数的草酸对鲜榨香蕉汁的防褐变效果见表2。

表2 不同质量分数的草酸对鲜榨香蕉汁的防褐变效果

由表2 可知，鲜榨香蕉汁的褐变会随着时间的推移逐渐加重，而添加草酸后的鲜榨香蕉汁在24 h之内褐变程度明显得到了抑制，草酸在0.2%～0.5%质量分数下，随着抑制剂质量分数的增加防褐变效果越来越弱，褐变抑制程度大小为0.2%＞0.3%＞0.4%＞0.5%＞空白组，草酸对褐变的抑制呈负相关。结果表明，在一定的时间内，质量分数为0.2%的草酸对鲜榨香蕉汁的褐变抑制效果最佳。

2.2.2 乙二胺四乙酸二钠防褐变效果感官检验效果

乙二胺四乙酸二钠对鲜榨香蕉汁的防褐变效果见表3。

表3 乙二胺四乙酸二钠对鲜榨香蕉汁的防褐变效果

由表3 可知，随着时间的延长褐变逐渐加深，鲜榨香蕉汁的褐变在0.2%，0.4%，0.6%，0.8%质量分数下的乙二胺四乙酸二钠的作用并未得到抑制，褐变程度与空白组没有差别。结果表明，在该处理方式下，乙二胺四乙酸二钠在鲜榨香蕉汁中无防褐变效果。

2.2.3 柠檬酸防褐变效果感官检验效果

柠檬酸对鲜榨香蕉汁的防褐变效果见表4。

由表4 可知，随着时间的延长，鲜榨香蕉汁的氧化褐变程度逐渐加重。经柠檬酸处理的样品在24 h内，其氧化褐变程度都得到了有效的抑制作用，而且随着柠檬酸质量分数的提高，对褐变的抑制能力也逐渐增强，防褐变效果越来越好，褐变抑制程度大小为0.6%＞0.5%＞0.4%＞0.3%＞0.2%＞空白组，结果表明在一定的时间内，质量分数为0.6%的柠檬酸对鲜榨香蕉汁的褐变抑制效果最佳。结合柠檬酸对多酚氧化酶活力的抑制试验，最终选择0.5%为最优抑制质量分数。

2.2.4 抗坏血酸防褐变效果感官检验效果

抗坏血酸对鲜榨香蕉汁的防褐变效果见表5。

由表5 可知，经过抗坏血酸处理后，鲜榨香蕉汁的氧化褐变程度在24 h 内都得到了有效抑制，均明显高于对照组。抗坏血酸处理对褐变的抑制效果并不与质量分数呈正比，0.3%＞0.2%＞0.4%＞0.5%＞空白组，高质量分数处理的抑制效果反而一般，质量分数高于0.3%时效果更为明显。结果表明，在一定的时间内，质量分数为0.3%的抗坏血酸对鲜榨香蕉汁的防褐变的效果最佳。

2.2.5 各抑制剂于最佳浓度的防褐变效果感官检验效果

各抑制剂于最佳质量分数时对鲜榨香蕉汁的防褐变效果见表6。

由表6 可知，3 种抑制剂在一定时间内均对鲜榨香蕉汁的褐变有抑制作用，褐变程度都有所降低，对比发现，0.3%抗坏血酸＞0.2%草酸＞0.5%柠檬酸。

3 结论

单一抑制剂对多酚氧化酶的抑制能力依次为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%。从各抑制剂防褐变效果感官检验效果来看，在一定时间内，0.3%抗坏血酸对鲜榨香蕉汁的防褐变能力较强；0.2%草酸对鲜榨香蕉汁的防褐变能力一般；0.5%柠檬酸对鲜榨香蕉汁的防褐变能力较弱；任何质量分数的乙二胺四乙酸二钠在鲜榨香蕉汁中均无防褐变效果。

多酚氧化酶的活力随着草酸质量分数的增大略微提高，而防褐变效果却随着草酸质量分数增高而略微下降，可能是由于在防褐变效果试验中草酸只与香蕉片表面作用，内部未发生抑制作用，未达到如期抑制效果，具体原因有待进一步研究。乙二胺四乙酸二钠对多酚氧化酶的活力有抑制作用，却在鲜榨香蕉汁中无防褐变效果，原因可能是添加的乙二胺四乙酸二钠在处理样品时只附着于表面，未能与内部多酚氧化酶活性部位的铜离子进行螯合，从而未达到抑制褐变的效果。

仅对单一抑制剂对多酚氧化酶活力和鲜榨香蕉汁的防褐变效果影响进行研究，对于抑制剂的复配是否具有协同作用起到更好的防褐变效果还有待进一步研究。试验过程中，对香蕉片进行护色处理，沥水捞出后榨汁而不是将抑制剂加入清水中与香蕉一同榨汁，以及制作香蕉汁时糖的添加量都有可能影响抑制剂作用效果，抑制效果优化工艺有待进一步研究。