香蕉加工过程酶促褐变控制技术的研究概况

杨文梅

摘 要：分析香蕉酶促褐变的机理及影响香蕉酶促褐变的影响因素，综述了香蕉酶促褐变控制技术的研究进展。

关键词：香蕉，酶促褐变，研究进展

酶促褐变是在有氧条件下，由于多酚氧化酶（PPO）的作用，邻位的酚氧化为醌，醌很快聚合成为褐色素而引起组织褐变。多酚氧化酶是发生酶促褐变的主要酶，酶促褐变严重制约了香蕉的深加工和综合利用[1]。控制酶促褐变的研究具有重要的意义。

1.香蕉酶促褐变的机理

香蕉中多酚氧化酶是以铜离子为辅基的金属蛋白[2]香蕉组织中多酚氧化酶催化各种酚类底物发生氧化。

2.香蕉酶促褐变需要具备的4个条件：

酶促褐变需具备4个条件：①氧的存在；②酶的作用；③含Cu2+辅基的参与；④酶与底物的结合。因此对酶促褐变的抑制就是通过采用物理的、化学的以及生化手段等方法来切断或控制其任何一个环节[3]。

3.控制香蕉酶促褐变的方法

正常果蔬组织中的PPO和底物呈区域性分布[4]，而果蔬贮藏、加工时，酶和底物接触并暴露于有氧条件下，所以容易发生褐变。预防酶促褐变要从控制氧气浓度、环境温度及钝化酶的活性等方面入手。综合近年来的研究情况，总结如下：

3.1物理方法

3.1.1控制氧气浓度

杜冰，梁淑如等人提到采用自行研发设计的液氮排氧打浆机，对香蕉进行低温排氧打浆。结果表明：采用添加液氮排氧打浆技术，可以有效降低香蕉浆体的温度并驱排氧气，起到明显的防褐变作用[5]。

3.1.2控制溫度抑制酶的活性

一般认为0℃～5℃适宜贮藏鲜切果蔬。温度对多酚氧化酶的影响是双重的，一方面温度升高能加快酶催化反应速度进程，另一方面促使酶蛋白变性，它是两种对抗效应综合反应[6]。

多酚氧化酶对热敏感，其最适温度为25℃，75℃处理5min酶基本全部钝化，100℃时多酚氧化酶全部钝化的临界时间为20s，可以利用高温短时热烫来控制香蕉褐变程度的发生[7]。

研究表明微波法钝酶效果好，池伟建等人研究发现在微波400w的处理下，等质量不同厚度香蕉片该酶完全钝化的时间为45S[8]。

3.1.3超高压抑制酶活

超高压加工技术不仅可以有效杀灭食品中的微生物和钝化各种食品品质酶，而且能保持食物中天然色、香、味和营养成分。

袁根良研究表明，超高压处理香蕉果肉PPO和POD的酶活残存率最佳工艺参数为压力480MPa、温度55℃、保压时间10min，PPO和POD的酶活残存率分别为0.90%和3.26%[9].。

3.2化学方法

3.2.1 加酸化剂

香蕉最适pH范围为5.0～6.5。张勇等人研究表明当pH值≤3.0时半胧氨酸，PPO几乎完全失活。PPO为碱性蛋白质，在较强的酸性条件下，辅基铜将以铜离子的形式解离出来，从而使酶失活；而在碱性条件时辅基铜会解离成氢氧化铜，使酶活力显著降低。

3.2.1.1 加柠檬酸

当添加0.3%柠檬酸时，测得体系的pH为4.0，对香蕉浆液酶促褐变的抑制效果好。

3.2.1.2 加菠萝汁

章海元研究发现新鲜菠萝果汁和热处理菠萝果汁具有相同的酶褐变抑制效果而且显著优于蒸馏水、pH3.9柠檬酸溶液和10mmol/L异抗坏血酸溶液，与5mmol/L亚硫酸氢钠溶液的效果相似。真正的机理有待于进一步的研究[10]。

3.2.2加还原剂

原理：还原的方法使多酚氧化酶对底物的氧化反应中止或逆向进行。

3.2.2.1 加NaHSO3

亚硫酸化合物是抑制酶促褐变的传统方法。但由于亚硫酸盐可能引起一些人群的过敏、哮喘等反应，美国FDA已禁止使用。

3.2.2.2加抗坏血酸

谢绍萍等研究表明，当异抗坏血酸添加量为0.05%时，对香蕉的抗褐变效果最佳。

3.2.2.3加L-半胱氨酸

L-半胱氨酸能捕获邻醌，形成复合物，足够量的L-半胱氨酸能有效防止颜色的形成。 谢绍萍、欧阳学智研究表明高浓度的L-半胱氨酸处理有利于提高香蕉浆的明亮程度，浓度高于0.3%会产生异味，因此L-半胱氨酸的使用应在0.3%以下[11]。

3.2.3加酶抑制剂

4-已基间苯二酚（4HR）是酪氨酸酶的有效抑制剂 ，中国食品添加剂标准委员会1993年同意纳入GB2760，限量尚未正式公布[12]。谢绍萍，欧阳学智研究表明，当4HR添加量≥0.1%，对香蕉浆液的护色效果好。

3.2.4加螯合剂

植酸（肌醇六磷酸）具有12个羧基能与金属螯合作用，从而能抑制多酚氧化酶的活[13] 。

3.2.5 加络合剂

曲酸为一种新型的食品添加剂。它作用的机理是与PPO活性中心的Cu2+络合，并能干扰酶促褐变过程中对氧的吸收曲酸能在极低浓度下抑制多酚氧化酶活力。

3.3物理方法和化学方法结合

陈启聪等提出抑制剂、微波结合处理对香蕉酶促褐变的抑制效果，比单一抑制剂处理和单一微波处理都要好，最佳处理为0.2%L-半胱氨酸和0.3%抗坏血酸复配，浸泡30min，495W微波处理30s，能较好地保持香蕉产品的品质。

3.4 使用生物方法

利用基因工程对果蔬改良可选育抗褐变新品种。反义RNA技术阻碍了PPO基因的表达，王清等人提到目前已获得了抗褐变的马铃薯对于香蕉的基因改良目前还未发现相关报导。

4.前景

在加工过程中对香蕉果肉进行超高压处理防止褐变，在生产中前景较好。超高压处理技术能使食品色、香、味及营养成分保存完整，且安全、卫生的特点迎合了消费者的需求心理，更符合当前绿色食品的要求，市场前景广阔。

参考文献

[1]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，2003，32（6）：641-642.

[2]郑琪，张文清.从香蕉皮中提取果胶的研究[J].广西轻工业，1998（4）：21-26.

[3]乔方，黄晓钰，余海虎. 果蔬酶促褐变机理及其抑制方法研究进展[J] 安徽农业科学，2007，35（24）：7406—7408.

[4]王璋.食品酶学[M].北京：轻工出版社，1990.

[5]杜冰，梁淑如，程燕锋等.香蕉液氮低温排氧打浆技术研究[J].中国食品学报.2009，9（2）：122-123.

[6]张勇，池建伟，温其标等.香蕉多酚氧化酶褐变性质的研究[J].食品与发酵工业，2004（4）：54-55.

[7]李光磊，惠明，王清德等.香蕉中多酚氧化酶特性探讨[J].粮油加工与食品机械2001（6）：28-29.

[8]池建伟，张勇，魏振承.微波处理对香蕉多酚氧化酶活性的影响[J].广东农业科学，2006

（11）：86-88.

[9]袁根良. 超高压处理对香蕉果肉多酚氧化酶和过氧化物酶活性抑制的研究[J].食品科学. 2010，31（10）：64-67.

[10]覃海元.菠萝果汁抑制香蕉加工过程中酶褐变的初步研究[J].食品科技，2006（3）：45-48.

[11]谢绍萍，欧阳学智.香蕉加工过程酶促褐变控制的研究.电子科技大学学报[J].2003，32（6）：642-643.

[12] 凌关庭.食品添加剂手册[M].（第二版）.北京：化学工业出版社，1997.

[13]张京芳，陈锦屏.梨片酶褐变控制方法的研究[J].食品工业科技，2002，23（2）：57-58.