酶促褐变

果蔬在采后，由于组织衰老、失水、低温冷害、高CO2伤害、机械损伤、病原微生物浸染或其他逆境胁迫会引起褐变，从而影响了其外观、食用和销售［1］。本文就果蔬酶促褐变的形成条件、褐变机理以及抑制方法进行了综述。

1酶促褐变的条件

酶促褐变是指果蔬在受到机械损伤或处于异常环境（受冻、受热）下，在氧化酶作用下将酚类物质氧化形成醌，醌的多聚化以及它与其他物质的结合产生黑色或褐色的色素沉淀，从而导致果蔬的营养丢失。酶促褐变反应的发生需要三个条件：底物、酶类物质和氧。

1.1底物

底物，即酚类物质。酚类物质按酚羟基数目分为一元酚、二元酚、三元酚及多元酚。

酚类物质的合成途径有两条：其一是由苯丙氨酸脱氨基而形成，其二由莽草酸或与之一个的环己烷生物直接芳香化而形成。其中，第一条途径是高等植物中最主要的途径［2］。

酚类物质的氧化是引起果蔬褐变的主要因素［1］，在果蔬贮存过程中随贮存时间的延长含量下降，一般认为是多酚氧化酶氧化的结果。这些酚类物质一般在果蔬生长发育中合成，但若在采收期间或采收后处理不当而造成机械损伤，或在胁迫环境中也能诱导酚类物质的合成。

1.2酶类物质

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）。

在果蔬细胞组织中PPO存在的位置因原料的种类、品种及成熟度不同而有差异。PPO在大多数果蔬中存在，如马铃薯、黄瓜、莴苣、梨、番木瓜、葡萄、桃、芒果、苹果、荔枝等，在擦伤、割切、失水、细胞损伤时，易引起酶促褐变［1，3，4］。

PPO 催化的酶促褐变反应分两步进行：单酚羟化为二酚，然后二酚氧化为二醌。PPO以铜离子为辅基［3］，其活性的最适pH值范围为5～7，有一定耐热性，其活性可以被有机酸、硫化物、金属离子螯合剂、酚类底物类似物质所抑制［6］。POD在H2O2存在条件下能迅速氧化多酚物质，可与PPO协同作用引起苹果、梨、菠萝等果蔬产品发生褐变［7］。

1.3氧

氧是果蔬酶促褐变的必要条件。正常情况下，外界的氧气不能直接作用于酚类物质和PPO而发生酶促褐变。这是因为酚类物质分布于液泡中，PPO则位于质体中，PPO与底物不能相互接触。在果蔬贮存、加工过程中，由于外界因素使果蔬的膜系统破坏，打破了酚类与酶类的区域化分布，导致褐变发生［5］。

2酶促褐变的机理

2.1酚、酶的区域分布假说

质膜是活细胞与环境之间的界面和屏障，能有效保证膜内外物质交换有效的进行。在正常发育的植物组织中，由于多酚类物质分布在细胞液泡内，而PPO分布在各种质体或细胞质内，因此即使它们与氧同时存在也不会发生褐变。一旦细胞壁和细胞膜的完整性被破坏，酶与PPO接触，在氧的参与下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变［2，3］。

2.2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。

2.3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［2］。

3酶促褐变的抑制

由酶促褐变的形成条件不难发现对其抑制可从以下方面考虑：（1）减少酚类物质含量。培育抗褐变的新品种，减少采收、贮藏、加工过程中的机械损伤，以降低对PAL活性的诱导。（2）控制PPO、POD活性。利用PPO活性可被热、有机酸、酚类物质、硫、螯合剂、醌偶联剂等物质抑制的特性，对褐变加以控制，或者通过基因工程的方法降低PPO、POD活性。（3）降低氧浓度。褐变是在氧存在下发生的，因此可利用抽气、被膜、气调等方法降低环境中的氧浓度。

3.1物理方法

3.1.1低温低温可以抑制PPO等的酶活性，从而抑制果蔬的酶促褐变。

3.1.2热处理热处理包括热水、热蒸汽、热空气处理［5，9］。

3.1.3气调法由于酶促褐变需要有氧的参与，因此利用气调法控制氧的浓度。在果蔬破碎时或向果蔬包装袋的水中充入N2、二氧化碳，或用水蒸气排除系统中的空气，可达到抑制酶促褐变的效果［3，5］。

3.2化学方法

3.2.1抗坏血酸及其衍生物抗坏血酸为还原剂，能将氧化的醌还原为酚类物质，阻止醌类物质进一步自发聚合形成色素物质［7，10-12］。其衍生物异抗坏血酸也具有同样的抑制效果。

3.2.2酸类物质乙酸、草酰乙酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸、磷酸、反丁烯二酸、EDTA等，能降低产品的pH或者具有络合金属离子的作用，可抑制PPO的活性［1，3，5，9］。

3.2.3含SH化合物和二氧化硫含SH的氨基酸（如半胱氨酸、乙酰基半胱氨酸）和还原型谷胱甘肽有很强的抗褐变能力。其抑制褐变的机制归纳起来为：一是醌类物质能与半胱氨酸形成无色的复合物，中断了醌类物质聚合形成色素物质；二是半胱氨酸可通过与PPO活性位点的铜离子不可逆结合而抑制酶活性，或者替代PPO活性位点的组氨酸残基；三是半胱氨酸并非阻止PPO氧化酚类，而是阻止酚类的聚合［13］。

此外，还可利用酚类物质、络合剂、天然抑制剂等抑制褐变的产生。

3.3生物方法

3.3.1植物提取液某些植物汁液中含有活性成分如蛋白酶、小分子多肽等，具有抑制褐变的功能。Kim等报道用洋葱的水提取物能有效抑制鳄梨酶促褐变［12］。

3.3.2蜂蜜蜂蜜中含有如生育酚、抗坏血酸、类黄酮、酚类物质及一些酶等抗氧化成分而抑制褐变。

3.3.3乳酸菌代谢产物乳酸菌产生许多小分子代谢物质，包括酸、乙醇、丁二酮、H2O2和其它代谢产物，具有较强的络合金属离子能力和较高的抗氧化性，能有效抑制酶促褐变。3.3.4酶法蛋白酶可导致一些促进褐变的酶系失活，从而抑制褐变的发生。目前发现能有效抑制褐变的蛋白酶主要是木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶。

氧是果蔬褐变的关键因素，控制氧浓度可抑制酶促褐变的发生。Parpinello等利用葡萄糖氧化酶—过氧化氢酶混合酶系统，只需120s可将苹果和梨汤中99％的氧气清除，VC达到同