3个香蕉品种果实过氧化物酶的特性分析

3个香蕉品种果实过氧化物酶的特性分析
作者：李健杨昌鹏陈智理郭静婕
来源：《湖北农业科学》2011年第15期
摘要：对３个香蕉品种果实ＰＯＤ的最适ｐＨ值与ｐＨ值稳定性、最适温度与热稳定性以及化合物的影响进行了比较分析，为控制３个香蕉品种过氧化物酶（ＰＯＤ）引起的酶促褐变提供理论依据。

结果表明，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值分别为６．５、５．０、５．５；ｐＨ值稳定性范围分别在６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０；ＰＯＤ最适温度分别是３５、２５、３０℃；ＰＯＤ的耐热性表现为大蕉ＰＯＤ＞威廉斯蕉ＰＯＤ＞粉蕉ＰＯＤ；威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的最佳抑制剂都是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸。

关键词：香蕉；过氧化物酶；特性
中图分类号：Ｓ６６８．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）15－3093-04
Characteristic Analysis of Peroxidase from Banana Pulp of Three Cultivars
ＬＩＪｉａｎ１，２，ＹＡＮＧＣｈａｎｇ－ｐｅｎｇ１，２，ＣＨＥＮＺｈｉ－ｌｉ２，ＧＵＯＪｉｎｇ－ｊｉｅ２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００５，Ｃｈｉｎａ；
２．ＧｕａｎｇｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＰＯＤｉｎｆｒｕｉｔｓｏｆｔｈｒｅｅｂａｎａｎａｃｕｌｔｉｖａｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＩｎＷｉｌｌｉａｍｓｊｉａｏ，ＤａｊｉａｏａｎｄＦｅｎｊｉａｏ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐＨｆｏｒＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ６．５，５．０，５．５，ａｎｄｔｈｅｐＨｓｔａｂｉｌｉｔｙｒａｎｇｅｗａｓａｔｐＨ６．０~９．０，ｐＨ８．０~９．０，ｐＨ５．０~９．０ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔ
ｈｅｏｐｔｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ３５℃，２５℃，３０℃．ＴｈｅｈｅａｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓＤａｊｉａｏ＞Ｗｉｌｌｉａｍｓｊｉａｏ＞Ｆｅｎｊｉａｏ．ＴｈｅｏｐｔｉｍｕｍｉｎｈｉｂｉｔｏｒｏｆＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｙｉｎａｌｌｔｈｒｅｅｂａｎａｎａｃｕｌｔｉｖａｒｓｗａｓａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄ，ａｎｄｔｈｅｎｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ－Ｌ－ｃｙｓｔｅｉｎｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｎａｎａｃｕｌｔｉｖａｒｓ；ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ； cｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
香蕉为世界“四大水果”之一，世界年产量近１亿ｔ，居全世界水果产量第二位。

香蕉属呼吸跃变型水果，成熟后质地柔软，对其长期保鲜或储运比较困难。

目前，香蕉仍以鲜食为主，除少量被加工成香蕉干、香蕉粉和香蕉酱外，其他的加工品则很少见，原因是香蕉果实中富含的多酚物质在酚酶（多酚氧化酶和过氧化物酶）的催化下进行氧化还原反应而醌式化，再通过一系列的反应聚合成黑色素［１］，影响其加工性能及感观质量，严重制约着香蕉的深加工和综合利用。

过去，大多数学者研究的是引起香蕉酶促褐变的多酚氧化酶（ＰＰＯ）［２－７］，对引起香蕉酶促褐变的过氧化物酶（ＰＯＤ）研究较少，除了对香牙蕉果皮的
ＰＯＤ［８］、果肉的ＰＯＤ［９］有少量报道外，对香牙蕉以外的香蕉品种果实的ＰＯＤ鲜见报道。

为此，试验对我国栽培面积较大的香蕉品种威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ的最适ｐＨ值与ｐＨ值稳定性、最适温度与热稳定性、化合物对ＰＯＤ活性影响的相关特性进行分析比较，以期为香蕉品种果实加工原料的选择以及不同香蕉品种果实ＰＯＤ引起的酶促褐变的控制提供理论依据。

１材料与方法
１．１材料
采用八成熟的市售威廉斯蕉（ＭｕｓａｃａｖｅｎｄｉｓｈｉｉＬ．，ＡＡＡ）、大蕉（ＭｕｓａｓａｐｉｅｎｔｕｍＬ．，ＡＢＢ）及粉蕉（ＭｕｓａｐａｒａｄｉｓｉａｃａＬ．，ＡＢＢ）。

１．２方法
１．２．１ＰＯＤ的提取将香蕉果实去皮，去除果肉四周的丝络，精确称取５０ｇ果肉，将果肉切成细块状，按料液比１∶１（m/v，ｇ∶ｍＬ）的比例加入含有０．０３％果胶酶和３％Ｔｗｅｅｎ８０的磷酸盐缓冲溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０），一起打浆４０ｓ后，置于４０℃水浴中酶解９０ｍｉｎ，除去果胶物质，取出用纱布过滤后，再在
１００００ｒ／ｍｉｎ、２℃条件下离心２０ｍｉｎ，收集上清液作为ＰＯＤ的粗酶提取液。

１．２．２ＰＯＤ的测定采用杨昌鹏等［９］的方法，用分光光度计比色法测定香蕉果实ＰＯＤ活性。

反应液由３．８ｍＬ磷酸盐缓冲液（０．１ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０）、０．５ｍＬ愈创木酚－乙醇溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）、０．５ｍＬ过氧化氢（０．３％）和０．２ｍＬ酶液组成。

在３０℃下反应５ｍｉｎ，于４７０ｎｍ波长下测定其吸光值的变化。

以每毫升酶液每分钟吸光度改变０．１为１个酶活性单位（Ｕ）。

１．２．３ｐＨ值对香蕉ＰＯＤ活性及稳定性的影响
１）ｐＨ值对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性影响的测定。

分别用ｐＨ值３．０、４．０、５．０、５．５、６．０、６．５、７．０、７．５、８．０、８．５、９．０、１０．０、１１．０的混合缓冲溶液取代０．１ｍｏｌ／ＬｐＨ值７．０的磷酸盐缓冲溶液，测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实的ＰＯＤ活性。

以吸光值最大处酶活性为１００％，计算出其他ｐＨ值的相对活性，绘出相对酶活性曲线，从而判定其ＰＯＤ的最适ｐＨ值。

２）ｐＨ值对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ稳定性的测定。

分别取２ｍＬｐＨ值３.0～１１.0的各种混合缓冲溶液，再分别加入０．５ｍＬ威廉斯蕉、大蕉及粉蕉酶液，放置在冰箱内７２ｈ后，再取２ｍＬ０．１ｍｏｌ／ＬｐＨ值７．０的磷酸盐缓冲溶液和１ｍＬ处理过的各酶液相混合，测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实的ＰＯＤ残存的酶活性。

以吸光值最大处活性为１００％，计算出其他ｐＨ值处理条件下ＰＯＤ的相对酶活性。

１．２．４温度对香蕉ＰＯＤ活性及稳定性的影响
１）温度对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性影响的测定。

将酶促反应混合液分别置于２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７０℃水浴下反应５ｍｉｎ，测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ活性。

以吸光值最大处酶活性为１００％，计算出其他温度的相对活性，绘出相对酶活性曲线，并判定其ＰＯＤ的最适温度。

２）威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的热稳定性测定。

将提取的酶液分别在３０～１００℃水浴加热１０ｍｉｎ和３０ｍｉｎ，冷却后测定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ的残余酶活性。

以吸光值最大处活性为１００％，计算出其他温度处理条件下的相对ＰＯＤ活性。

１．２．５化合物对香蕉果实ＰＯＤ活性的影响
用于研究的化合物分别有氯化钠、柠檬酸、植酸、亚硫酸氢钠、抗坏血酸、盐酸－Ｌ－半胱氨酸、ＥＤＴＡ－Ｎａ2、氟化钠、氯化镁、硫酸铜、乙酸锌、氯化锰、氯化钙等。

测定化合物对香蕉果实ＰＯＤ活性影响时，用３．３ｍＬ的磷酸盐缓冲溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０）和０．５ｍＬ的一定浓度的上述化合物取代ＰＯＤ酶活性测定反应体系中的３．８ｍＬ磷酸盐缓冲溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０），在４７０ｎｍ波长下测定其反应物吸光值的变化，再分别计算出威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活力。

以在酶活性测定反应体系中不添加任何化合物测得的香蕉果实ＰＯＤ的酶活性为１００％，分别计算出添加各种化合物后反应体系的香蕉果实的相对ＰＯＤ活性。

２结果与分析
２．１威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ最适ｐＨ值及其稳定性
威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ与最适ｐＨ值的关系见图１。

由图１可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值分别是６．５、５．０、５．５。

威廉斯蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值与杨昌鹏等［９］报道的巴西蕉果肉ＰＯＤ最适ｐＨ值相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适ｐＨ值６．０［８］略高。

威廉斯蕉ＰＯＤ在峰值过后，ｐＨ值７．０时活性快速下降至７２．０６％，而大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性下降速度则相对较慢，由此可见，威廉斯蕉ＰＯＤ对ｐＨ值变化的敏感性高于粉蕉ＰＯＤ和大蕉ＰＯＤ。

当ｐＨ值为３．０时，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉的ＰＯＤ活性分别是其最大活性的１７．６５％、５０．６７％、２９．４３％；当ｐＨ≥９．０时，三者的ＰＯＤ活性远低于其最大活性，由此可知，低酸能较好地抑制威廉斯蕉ＰＯＤ的活性，也对香蕉ＰＰＯ活性有较好的抑制效果［３］；低酸对粉蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果，但对大蕉ＰＯＤ抑制效果较差；而当ｐＨ≥９．０时，都能较好地抑制三者的ＰＯＤ活性。

生产上若采用低酸度处理威廉斯蕉、粉蕉原料及其加工制品，应该可以有效控制威廉斯蕉果肉由ＰＰＯ和ＰＯＤ共同引起的酶促褐变。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的ｐＨ值稳定性曲线如图２所示。

由图２可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的ｐＨ值稳定范围分别是６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０，三者ＰＯＤ活性的ｐＨ值稳定性范围依次是：粉蕉＞威廉斯蕉＞大蕉。

其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的ｐＨ值稳定范围与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶的接近［９］。

大蕉ＰＯＤ在ｐＨ≤５．０时活性较低，之后随着ｐＨ值增大活性快速上升，在ｐＨ值８．０时达到峰值，而后又快速下降，表现为波动较大，ｐＨ值稳定性较差。

２．２威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ的最适温度及其热稳定性
威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性与最适温度的关系见图３。

由图３可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性最适温度分别是３５、２５、３０℃，其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶
最适温度与杨昌鹏等［９］报道的巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶最适温度相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适温度３０℃［７］稍高。

图４显示了威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的热稳定性。

由图４可以看出，７０℃加热３０ｍｉｎ，大蕉ＰＯＤ保持最大活性；８０℃加热１０ｍｉｎ，威廉斯蕉ＰＯＤ、大蕉ＰＯＤ仍残存２５％左右的活性，而粉蕉ＰＯＤ基本失活；１００℃加热３０ｍｉｎ，威廉斯蕉ＰＯＤ、大蕉ＰＯＤ残存活性分别保持１４．４５％、１８．２８％，仍然不易完全失活，这与杨昌鹏等［９］报道的９０℃高温加热条件下，巴西蕉果肉ＰＯＤ仍然不易完全失活相符。

由此可见，大蕉ＰＯＤ的热稳定性较高，３个蕉类品种的ＰＯＤ耐热性表现为大蕉＞威廉斯蕉＞粉蕉。

威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶在６０℃加热１０ｍｉｎ，其残存活性是５７．５８％，而杨昌鹏等［９］报道的巴西蕉ＰＯＤ纯酶在６０℃加热１０ｍｉｎ，其残存活性已低于１０％。

可见，威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的热稳定性高于其ＰＯＤ纯酶的热稳定性。

类似的有王瑧等［１０］的报道。

２．３化合物对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ活性的影响
不同化合物对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果实ＰＯＤ活性的影响如表１所示。

从表１可以看出，１０ｍｍｏｌ／Ｌ的盐酸－Ｌ－半胱氨酸、抗坏血酸对威廉斯蕉ＰＯＤ活性有较显著的抑制效果。

因此，威廉斯蕉ＰＯＤ最佳抑制剂是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸，这与杨昌鹏等［９］报道的相符；再次是低浓度ＥＤＴＡ－Ｎａ2、１０ｍｍｏｌ／Ｌ亚硫酸氢钠对威廉斯蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是１０ｍｍｏｌ／ＬＥＤＴＡ－Ｎａ2、低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、氯化镁则对威廉斯蕉ＰＯＤ活性无明显影响；而乙酸锌、氯化锰、硫酸铜、氯化钙则对威廉斯蕉ＰＯＤ有明显的激活作用，其中以乙酸锌的激活作用最为显著。

１０ｍｍｏｌ／Ｌ的盐酸－Ｌ－半胱氨酸和抗坏血酸对大蕉ＰＯＤ活性有较显著的抑制效果，因此大蕉ＰＯＤ的最佳抑制剂也是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸；１０ｍｍｏｌ／Ｌ亚硫酸氢钠对大蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、氯化镁、ＥＤＴＡ－Ｎａ2则对大蕉ＰＯＤ活性无明显影响；而乙酸锌、氯化锰、硫酸铜、氯化钙对大蕉ＰＯＤ有明显的激活作用，其中以氯化锰的激活作用最为显著。

１０ｍｍｏｌ／Ｌ的盐酸－Ｌ－半胱氨酸和１０、１、０．５ｍｍｏｌ／Ｌ抗坏血酸对粉蕉ＰＯＤ活性均有显著的抑制效果，因此粉蕉ＰＯＤ的最佳抑制剂也是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸；１０ｍｍｏｌ／Ｌ的亚硫酸氢钠对大蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、ＥＤＴＡ－Ｎａ2、氯化镁则对粉蕉ＰＯＤ活性无明显影响；而乙酸锌、氯化锰、硫酸铜，氯化钙对粉蕉ＰＯＤ同样有明显的激活作用，其中以乙酸锌的激活作用最为显著。

３结论与讨论
威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最适ｐＨ值分别是６．５、５．０、５．５，威廉斯蕉ＰＯＤ对ｐＨ值变化的敏感性高于粉蕉和大蕉。

其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最适ｐＨ值与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶最适ｐＨ值相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适ｐＨ值略高。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的ｐＨ值稳定范围分别是６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０，三者ＰＯＤ活性的ｐＨ值稳定性范围依次是粉蕉＞威廉斯蕉＞大蕉。

其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的ｐＨ值稳定范围与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶的接近。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的最适温度分别是３５、２５、３０℃，其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最适温度与巴西蕉果肉ＰＯＤ纯酶的相同，比香蕉皮ＰＯＤ最适温度稍高。

３个香蕉品种的ＰＯＤ耐热性表现为大蕉＞威廉斯蕉＞粉蕉。

威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的热稳定性高于其ＰＯＤ纯酶的热稳定性。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的抑制剂基本一致，即威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的最佳抑制剂都是抗坏血酸，其次是盐酸－Ｌ－半胱氨酸；低浓度的亚硫酸氢钠以及氯化钠、柠檬酸、植酸、氟化钠、ＥＤＴＡ－Ｎａ、氯化镁对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性无明显影响；乙酸锌、氯化锰、硫酸铜、氯化钙对威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ有明显的激活作用；其中乙酸锌对威廉斯蕉、粉蕉ＰＯＤ激活作用最为显著，而氯化锰对大蕉ＰＯＤ激活作用最为显著。

试验采用威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果肉ＰＯＤ的粗酶液进行研究，还未进一步开展大蕉、粉蕉ＰＯＤ纯化试验及其纯酶特性的研究，这方面的试验研究有待进一步开展。

生产上如果采用可食性盐酸－Ｌ－半胱氨酸、抗坏血酸处理威廉斯蕉、大蕉及粉蕉原料及其加工制品，应该可以有效地抑制香蕉果实由ＰＯＤ引起的香蕉酶促褐变，但实际抑制效果如何，还有待进一步的研究。

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