马铃薯多酚氧化酶的提取与褐变的条件与抑制

果蔬多酚氧化酶酶促褐变防止措施研究发展摘要：果蔬在贮藏和加工过程中，会发生酶促褐变现象，主要表现为果蔬颜色的变化，直接导致了营养的损失，对口感、质地也有所影响。

果蔬的酶促褐变机理的研究对于褐变抑制具有重要的意义。

酶促褐变原因自由基伤害假说自由基袭击生物大分子和膜脂，会导致膜脂过氧化加剧，膜系统结构和功能的破坏，膜透性增大，进而导致代谢障碍和膜系统的破坏和解体。

正常情况下，由于机体内存在防御系统，故自由基代谢保持平衡。

但在干旱、高盐分、SO2、O3、低温或水分亏缺时，由于自由基产生过多，此时活性氧的产生和清除平衡体系被打破，会导致植物细胞受到伤害，从而引起褐变的发生。

保护酶系统假说通常情况下，植物组织中有较高的还原势，正常的氧化还原代谢平衡使氧化形成的醌类物质通过还原氧化或转化而未聚和。

保护酶系统包括两类物质：一是氧化酶系统，主要有超氧化歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）等，它们可以清除自由基、活性氧，以防止其对细胞膜的攻击，防止膜脂过氧化；二是抗氧化酶系统，主要有谷胱甘肽还原酶（GSH）、抗坏血酸（ASA）、维生素E（VE），类胡萝卜素（Car）、细胞色素f（Cytf）、氢醌和含硒化合物等，它们能清除自由基和活性氧，也可以作为抗氧化剂，对酚类物质的氧化起抑制作用。

在逆境下，超氧化歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）三者作用失调，导致H2O2积累，从而引起褐变的发生比较权威的说法还是在果蔬加工过程中，完整细胞中酚类化合物和醌类化合物之间的动态平衡被破坏，由于空气中氧的侵入和原果蔬中多酚氧化酶的催化作用，多酚类物质被氧化成邻醌，然后，在酚羟基酶作用下进行二次羟基化作用，生成三羟基化合物，邻醌具有较强的氧化能力，可将三羟基化合物氧化成羟基醌，羟基醌进一步聚合而由红色变为褐色，最后变成黑褐色的黑色素物质。

多酚氧化酶PPO的结构特性PPO是一种含有Cu2+离子的结构蛋白，可以催化酚类上的羟基，使之转化为醌或催化多酚类变为氧合醌。

酶促褐变机理及其控制方法我折腾了好久酶促褐变机理及其控制方法这回事，总算找到点门道。

咱先说说这酶促褐变的机理吧。

我一开始真的是一头雾水，只知道苹果啊、土豆啊这些东西一切开或者一破皮，过一会儿就变褐了。

后来看书查资料才知道，原来这里头是有酶在捣乱。

那些果蔬里本来就有酚类物质，还有多酚氧化酶，这多酚氧化酶就像个调皮的小鬼，一看到酚类物质就兴奋得很。

当果蔬的组织被破坏了，酶和酚类物质就有机会碰面了，再加上有氧气这个“帮凶”，多酚氧化酶就把酚类物质变成了醌类物质，醌类物质再进一步反应就形成了那些褐色的东西。

接下来说说控制方法。

我试过好多办法啊。

比如说，温度这个因素就特重要。

我记得有次我想让苹果不变褐，我就把苹果放到冰箱里，嘿，还真有点效果呢。

冷的环境就像让那些调皮的多酚氧化酶给冬眠了一样，它们没那么活跃了，反应就没那么快。

再就是控制氧气。

我做过试验，把苹果切成块后，装在密封袋里，挤掉空气，发现苹果变褐的速度确实慢了很多。

这就相当于把多酚氧化酶和它的“帮凶”氧气给隔开了。

不过我也有失败的时候。

我曾经试过用柠檬汁涂在苹果表面，想让苹果不变褐。

但是我那会不知道柠檬汁的量的控制很重要，我就倒了好多，结果苹果虽然没怎么褐变，但是那味道变得很奇怪。

后来我才明白，柠檬汁里的酸可以降低pH值，抑制多酚氧化酶的活性，就像给它戴了个紧箍咒一样，但是酸太多了也不行，会影响口感。

其实还有一种控制办法就是利用化学物质，像亚硫酸盐这种。

不过这个我不太敢用太多，毕竟它可能会有残留，对健康不太好。

就像你不能为了防虫用太多农药一个道理。

总之，想控制酶促褐变，温度、氧气和pH 值这几个因素把住了，就能大大减缓这个变褐的过程。

虽然我可能没完全搞透，但是这些实实在在的方法确实挺有用的呢。

我现在就觉得处理果蔬的时候心里有底多了，不会让切开的果蔬一会儿就变得褐呼呼的很难看了。

马铃薯多酚氧化酶实验报告实验目的本实验旨在探究马铃薯中的多酚氧化酶的活性，并通过实验步骤和结果分析的形式来了解多酚氧化酶的特性和功能。

实验材料和设备•马铃薯样本•绞肉机或搅拌器•磨砂碗和磨砂棒•pH计•试管•离心机•显微镜•多酚氧化酶底物•过氧化氢•水浴器•吸光度计实验步骤1.准备马铃薯样本。

将马铃薯去皮并切成小块。

2.使用绞肉机或搅拌器将马铃薯块搅拌成糊状。

3.将搅拌好的马铃薯糊转移到磨砂碗中。

4.使用磨砂棒在马铃薯糊中搅拌，以破碎细胞壁并释放多酚氧化酶。

5.将磨砂碗中的混合物转移到试管中，并进行pH调节。

6.使用pH计测量试管中的pH值。

将pH值调节至较为适宜多酚氧化酶活性的范围内。

7.向试管中加入多酚氧化酶底物。

8.向试管中加入适量的过氧化氢，以促进多酚氧化酶的反应。

9.将试管放置在水浴器中，并根据实验要求设定适当的温度和时间。

10.实验结束后，将试管放入离心机中进行离心。

11.取出离心后的试管，并使用显微镜观察试管中的沉淀物。

12.使用吸光度计测量试管中的吸光度，以确定反应的强度。

实验结果根据实验步骤和观察结果，可以得出以下结论：1.马铃薯中含有多酚氧化酶，并且经过适当的处理后，可以释放出较高活性的多酚氧化酶。

2.多酚氧化酶在适宜的pH值和温度条件下，能够有效催化底物的氧化反应。

3.多酚氧化酶催化的反应会产生一定的沉淀物，可通过显微镜观察到。

4.反应的强度可以通过吸光度计测量，吸光度值越高表示反应越强烈。

实验结论马铃薯中含有具有较高活性的多酚氧化酶，多酚氧化酶能够催化底物的氧化反应，并在合适的pH值和温度下表现出最佳活性。

实验结果显示，马铃薯多酚氧化酶的活性可以通过吸光度计测量，吸光度值越高表示反应越强烈。

通过这次实验，我们深入了解了马铃薯中的多酚氧化酶的特性和功能。

这对于进一步研究多酚氧化酶在食品加工、环境修复等领域的应用具有重要意义。

同时，实验中使用的步骤和方法也为后续类似的实验提供了参考。

NaCl溶液处理块茎抑制鲜切马铃薯褐变技术及机理研究鲜切马铃薯因其新鲜、卫生、食用方便的特点广受消费者喜爱,具有良好的市场前景,但褐变严重影响其商品品质和货架期。

作为一种安全、常用的方法,NaCl溶液浸泡切后果蔬控制褐变早已有研究和应用,但切后NaCl处理鲜切马铃薯控制褐变效果不明显,且会影响产品风味。

过去研究表明,NaCl处理会激活植物细胞内抗氧化系统。

因此,切前NaCl处理马铃薯块茎,有可能通过诱导抗氧化而抑制褐变,但尚未被证实。

本文首先研究了切前NaCl处理对鲜切马铃薯褐变的控制效果,筛选确定了该处理的最佳条件,并通过比较处理和对照间褐变底物含量、多酚氧化酶（PPO）活性及基因表达量、过氧化物酶（POD）活性、抗氧化系统、脂膜过氧化程度和氨基酸含量的差异,初步探明了切前NaCl处理抑制鲜切马铃薯褐变的机理。

试验结果如下:1.适宜条件的切前NaCl处理,可以显著抑制鲜切马铃薯的褐变。

通过筛选,切前NaCl处理的最佳条件为:浓度5%,常温处理时间3 h。

在此条件下,经切前NaCl处理的鲜切马铃薯,切后第4 d仍不褐变,而不处理对照和水对照均8 h即褐变。

该处理可延长货架期3天,还可明显降低切片表面失水,且对鲜切马铃薯风味无不良影响。

2.NaCl溶液处理块茎抑制切后褐变与降低总酚和酪氨酸含量、抑制PPO及POD活性以及影响切后PPO基因表达有关。

切前NaCl溶液浸泡导致处理过程中和切后总酚含量、PPO活性、POD活性显著低于水对照和不处理对照。

该处理还引起浸泡过程中PPO基因（POT32、POT33、POT72和POTP1/P2）表达量显著高于不处理对照,而导致切后POT32、POT72和POTP1/P2表达量显著低于水对照和不处理对照。

3.NaCl溶液处理块茎可能通过积累活性氧（ROS）和过氧化氢（H₂O₂）激活抗氧化系统,进而提高超氧化物歧化酶（SOD）及过氧化氢酶（CAT）活性,减轻脂膜过氧化,维持酶和褐变底物的区域化分布,从而抑制褐变。

马铃薯多酚氧化酶的分离钝化中所用的实验技术马铃薯多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）是一种广泛存在于植物细胞内的氧化酶，在水果和蔬菜加工中发挥着重要作用。

由于其具有强氧化作用，它可以在加工过程中抑制色素、气味和味道的变化。

因此，分离PPM与钝化处理（inactivation）是加工马铃薯产品中非常重要的一步。

本文就分离和钝化PPM的实验方法作一详细报道。

一、实验设计实验的目的是通过胰蛋白酶分离马铃薯多酚氧化酶，然后通过过滤、冷冻干燥和钝化处理，使PPM能够抵抗非常低的温度和相对湿度，以保持它在制备马铃薯加工产品时良好的功能性。

为了实施以上实验，首先从马铃薯中提取 Enzyme Raw Powder （ERP），然后用进行分离和纯化的方法，将ERP中的PPO分离出来，进行过滤、冷冻干燥和钝化处理。

最后，测试所得的产品是否符合特定的质量要求。

本研究中使用的所有原料都来自经过性能认证的合格的马铃薯中提取的低PPM。

二、PPM萃取ERP中的酶分子通常不能直接分离出来，一般采用胰蛋白酶（trypsin）分解ERP中多酚氧化酶中的蛋白质，以溶解PPM，并将其从ERP中分离出来。

在实验中，ERP通过减压滤饼制成粉状，然后加以混合和萃取，得到含有PPO的悬浮液。

在萃取过程中，要考虑时间、温度、pH值、萃取次数，以及胰蛋白酶的用量等因素，以保证分离效果的最佳化。

三、PPO的过滤将萃取的悬浮液通过SMB技术（spontaneous migration morphsim）进行过滤，以获得PPO滤渣，然后再对其进行过滤、冻结干燥和静电分集等技术处理，可实现对PPO的进一步纯化和分离。

本实验采用的技术是根据回收率和活性结合电泳(electrophoresis)以及紫外-可见光谱(ultraviolet–visible spectroscopy)、高效液相色谱(high performance liquid chromatography)、活性元素大小分馏(size exclusion chromatography)等多种方法，达到实验要求的高质量产品。

马铃薯多酚氧化酶活性测定及其性质研究设计性实验方案题目：马铃薯多酚氧化酶活性测定设计性实验方案系(部)院：农业与生物技术学院班级：生物科学102班小组成员：韩春、高有湖、高彩云指导教师：张喜峰马铃薯多酚氧化酶活性测定及其性质研究设计性实验方案一．研究目的及意义：马铃薯(Solanum tuberosum L．)富含碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质及人体必需氨基酸等营养成分，有“地下苹果”之美称”。

我国各省均有种植，种植面积广，产量居世界前列，但加工利用水平却远落后于国外。

鲜切马铃薯是一种新型的马铃薯初加工制品，因食用方便、快捷而备受消费者青睐。

马铃薯切分后呼吸作用和各种衰老代谢反应加剧，品质迅速下降；另外，由于切分造成的机械伤导致细胞破裂，切分表面木质化或褐变，极易失鲜失重，从而降低了其食用价值和商品价值。

马铃薯中的多酚氧化酶(PPO)鲜切以后催化底物氧化聚合，导致褐变。

目前，马铃薯抗褐变方法主要集中在微波、烫漂、蒸汽处理及驱逐或隔氧等物理方法和应用柠檬酸、亚硫酸盐等抗氧化剂的化学方法，而其他抗氧化剂的研究较少。

为深入研究鲜切马铃薯抗褐变技术措施，探讨马铃薯中PPO酶学特性，笔者系统研究了切分马铃薯中PPO酶活特性，分析了几种常用防腐、防褐抑制剂对切分马铃薯PPO的抑制效果及贮运品质的影响，以期为马铃薯加工中褐变控制提供理论和实践依据。

二．材料与仪器：马铃薯（农生院试验田）;邻苯二酚、抗坏血酸、VC、柠檬酸等均为分析纯。

三．仪器与设备：722s可见分光光度计、高速冷冻离心机、移液枪、水浴锅等。

四．实验原理：马铃薯PPO酶学特性与防褐剂的筛选。

马铃薯切分后，测定不同pH值(4、6、7、8、9)和温度(10-50℃)下PPO活力；通过高温(60-100℃)处理，确定PPO 热稳定性。

以邻苯二酚为底物，测定不同底物浓度下PPO活性，经米氏方程回归分析，确定PPO酶促反应动力学模型。

通过抗坏血酸、NaHSO4 柠檬酸、壳聚糖、苯甲酸钠、山梨酸钾、EDTA—Na2、丙酸钙、CaCI2，、PVPP等确定马铃薯PPO较合适的防褐剂和防腐剂，选用较为有效的试剂进行L9（3）4正交试验，通过马铃薯丝褐变度确定复合保鲜剂的优化组合。

酶活性的检验及防止酶褐变一、实验目的果蔬加工中去皮和切分后，与空气接触会迅速变成褐色，影响了制品的外观、风味和营养，这种褐变是酶促褐变。

是由于果蔬中的氧化酶、过氧化酶氧化果蔬中具有儿茶酚类化合物（如单宁），最后生成黑色素所致。

其作用的关键在于要有酚类底物、酶和氧气。

三者缺一或抑制其一，即能防止褐变发生。

因底物不可能除去，一般可以从排除氧气和抑制酶活性入手，实际生产中也往往如此。

通过本实验，使学生了解果蔬酶促褐变的原因，掌握酶活性检验的方法和常用防止酶褐变的方法。

二、基本原理酶活性检验主要以过氧化酶活性检验为依据。

因氧化酶（酚酶）失活条件是71～73.5℃、5min，而过氧化酶失活条件是90～100℃、5min。

过氧化酶能使联苯胺遇过氧化氢（双氧水）脱氢而产生蓝色的络合物，能使俞创木酚遇过氧化氢变成茶褐色。

果蔬中是否有上述酶的存在及酶灭活后是否还有活性都可以用上述试剂检验。

三、实验材料、仪器与试剂1、实验材料：新鲜苹果、梨、柿子、桃、马铃薯、莲偶等。

2、仪器：水果刀、培养皿、电炉、不锈钢锅、温度计、烧杯、竹筷、天平、容量瓶（100mL）。

3、试剂⑴ 2.5％酒精。

⑵ 0.3％双氧水。

⑶ 2％联苯胺酒精溶液：称取2g联苯胺用酒精在烧杯中溶解，然后移入100mL容量瓶中，并用酒精定容。

⑷ 2％愈创木酚酒精溶液配制：称取2g愈创木酚用酒精在烧杯中溶解，然后移入100mL 容量瓶中，并用酒精定容。

四、操作步骤1、酶活性的检验⑴将2％联苯胺和2％愈创木酚酒精溶液分别倾于培养皿中。

⑵新鲜果蔬去皮切片或切块，取两片分别放人联苯胺和愈创木酚酒精溶液中浸泡，取出立即在切片上滴0.3％的双氧水，经l～2min后，观察两种处理的色泽变化，填入表4。

表4 酶活性及漂烫色泽变化表2、酶活性的抑制⑴热烫：高温可使氧化酶失活，生产中常利用热烫防止酶褐变。

将苹果(梨、马铃薯等)分别投入80℃、90℃和沸水中即开始计时，每隔1min，取出一片苹果(梨、马铃薯等)，用2％愈创木酚和0.3％过氧化氢滴在切面上，观察其变色程度和速度，直至取出的果片不再变色为止，将剩余果片投入冷水中及时冷却，再观察颜色有无变化。

一、实验目的1. 了解马铃薯褐变的原因和影响因素。

2. 探究不同处理方法对马铃薯褐变的抑制效果。

3. 为鲜切马铃薯的保鲜提供理论依据。

二、实验材料与仪器1. 实验材料：新鲜马铃薯、焦亚硫酸钠、柠檬酸、L-半胱氨酸、CaCl2、异抗坏血酸钠、EDTA-2Na、绿原酸等。

2. 实验仪器：电子天平、恒温水浴锅、色差计、显微镜、酶标仪等。

三、实验方法1. 马铃薯褐变原因分析（1）将新鲜马铃薯切成薄片，观察其自然褐变过程。

（2）分析马铃薯褐变原因，包括酶促褐变和非酶褐变。

2. 不同处理方法对马铃薯褐变的抑制效果（1）焦亚硫酸钠处理：将马铃薯薄片浸泡在0.1%焦亚硫酸钠溶液中，观察褐变抑制效果。

（2）柠檬酸处理：将马铃薯薄片浸泡在0.2%柠檬酸溶液中，观察褐变抑制效果。

（3）L-半胱氨酸处理：将马铃薯薄片浸泡在0.1%L-半胱氨酸溶液中，观察褐变抑制效果。

（4）CaCl2处理：将马铃薯薄片浸泡在0.1%CaCl2溶液中，观察褐变抑制效果。

（5）异抗坏血酸钠处理：将马铃薯薄片浸泡在0.1%异抗坏血酸钠溶液中，观察褐变抑制效果。

（6）EDTA-2Na处理：将马铃薯薄片浸泡在0.1%EDTA-2Na溶液中，观察褐变抑制效果。

（7）绿原酸处理：将马铃薯薄片浸泡在0.1%绿原酸溶液中，观察褐变抑制效果。

3. 马铃薯褐变抑制效果评价（1）观察并记录不同处理方法下马铃薯片表面褐变程度。

（2）采用色差计测定马铃薯片表面的L值、a值和b值，评价褐变抑制效果。

（3）分析不同处理方法对马铃薯褐变的抑制效果。

四、实验结果与分析1. 马铃薯褐变原因分析通过观察马铃薯自然褐变过程，发现马铃薯褐变主要是由酶促褐变和非酶褐变引起的。

酶促褐变是指马铃薯细胞内酚氧化酶（PPO）和底物（酚类物质）直接接触，引起马铃薯的褐变。

非酶褐变是指马铃薯在储存过程中，由于氧化还原反应、能量短缺等原因导致的褐变。

2. 不同处理方法对马铃薯褐变的抑制效果（1）焦亚硫酸钠处理：焦亚硫酸钠处理对马铃薯褐变有较好的抑制作用，但L值、a值和b值变化不大。

植物组织培养中褐变的产生机理及抑制措施陈凯　(河北工程学院农学系,河北邯郸057150)摘要　褐变是植物组织培养中经常遇到的问题,已经成为影响组培成功的重要因素。

结合近几年的研究,对产生褐变的影响因素、产生褐变的机理,以及抑制褐变的措施等方面进行了综合评述。

关键词　植物组织培养;褐变;多酚氧化酶中图分类号　Q943.1 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2004)05-1034-03M ech anism of M aterial B row ing in P lant Tissue CultureChen K ai　(Departm ent of Agriculture,H ebei Institute of Engineering,H andan,H ebei057150)Abstract　M aterial browning is a problem m et in plant tissue culture and it is a very im portant factor that can in fluence the success of plant tissue culture.C ombined w ith the recent years’research,the purpose of this article is to summ arize several aspects such as the in fluences and factors and the m echanism and the m easures were researched to overcom e it.K ey w ords　Plant tissue culture,Browning,P oly phin ol oxidase 从广义上讲,植物组织培养包括器官、组织以及原生质体等多种离体生活部分的培养。

不同条件下不同品种马铃薯PPO、POD活性作者：朱新鹏孙敏高天丽来源：《江苏农业科学》2015年第08期摘要：以不同品种马铃薯为材料，分析其褐变强度、PPO和POD活性，以及温度、pH值对马铃薯PPO、POD活性的影响。

结果表明，不同品种马铃薯的褐变强度不同，在加工中发生褐变的程度有一定差异。

温度对不同品种马铃薯PPO、POD活性均有影响。

7个品种马铃薯PPO的最适温度均为25 ℃；POD的最适温度在40～50 ℃。

pH值对不同品种马铃薯PPO、POD均有影响。

7个品种马铃薯PPO最适pH值为5.6～6.8，POD最适pH值为5.5～6.0。

关键词：马铃薯；多酚氧化酶；过氧化物酶中图分类号： S532.01 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）08-0097-03马铃薯营养丰富、适应性强、产业链长，是世界第四大粮食作物。

我国马铃薯现代化加工产业虽然起步晚，但发展速度快 [1-2]，现已形成冷冻制品、马铃薯精淀粉及其衍生物、马铃薯全粉、马铃薯快餐等四大类产品 [3]。

马铃薯在加工过程中要经过去皮、切分或破碎等工序，极易褐变，从而影响产品质量。

马铃薯加工中褐变的主要原因是酶促褐变，催化酶促褐变反应的酶类主要为多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD） [4-5]。

马铃薯贮藏加工期间褐变与马铃薯品种、贮藏时间、抑芽剂、褐变抑制剂、温度、pH值、去皮后处理方法等有关 [5-9]。

本研究以7个马铃薯品种为材料，研究不同品种马铃薯的褐变强度，旨在为控制马铃薯加工褐变提供参考。

1 材料与方法1.1 材料0402-9、费乌瑞它、秦芋32、安薯56、秦芋30、鄂5、0406-1 等7个马铃薯品种均由陕西省安康市农业科学研究所提供（在同一条件下种植）。

1.2 试剂NaOH、HCl、Na2HPO4、H2O2、KH2PO4、邻苯二酚、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、愈创木酚、丁二酸等均为分析纯。

1.3 仪器设备TGL-16G离心机（上海安亭科学仪器厂），V-1100D可见光分光光度计（上海美谱达仪器有限公司），DK-98-Ⅱ恒温水浴锅（天津泰斯特仪器有限公司），PHS-3C酸度计（上海精密科学仪器有限公司），ALC-210.4电子天平[赛多利斯科学仪器（北京）有限公司]，85-2磁力搅拌器（上海司乐仪器有限公司），BCD-290W电冰箱（青岛海尔股份有限公司）。