荔枝褐变

2.1实验四
温度处理对花色素苷及其酶的影响
温度对花色素苷的 降解作用也很显著， 在25 -30℃下，花色 素苷能够很快降解(半 衰期12. 1天)，随着温 度的进一步升高，花 色素苷的半衰期也大 幅下降，到60℃时， 半衰期降至
0.42天，这与采摘前后环境的温度也基本吻合。低温 能够很好的抑制花色素苷的降解，但试验证明-7~ -9℃ 的低温会使花色素苷在24 h内发生不可逆降解。
1．定义和意义 酶促褐变——当果蔬受到损伤时，组织和氧接 触，由酶催化造成变色的作用。 意义: 利: 茶叶、可可豆 影响食品色泽和风味。 不利:
2. 机理
什么酶？
多酚氧化酶 酚类物质 氧化成醌再聚合成褐色物。 需氧，高热酸性可抑活。
什么底物？
什么产物？
此酶的特性？
反应机理小结：
酶促反应过程
H—C=O HCOH
- H2O + R· NH2
H—C=N· R HCOH
H—C- NH· R HCOH OHCH O
OHCH
HCOH HCOH
OHCH
HCOH HCOH CH2OH 薛夫碱 (schiff)
①
②
HCOH
HC
CH2OH 环化葡基胺
CH2OH
在稀酸条件下羰氨缩合产物易水解 亚硫酸根可与醛形成加成化合物， 阻止葡糖胺形成。
• 不同荔枝品种果实的 结冰点不同，变化范 围为-2.14～-2.87℃。 • 3℃下贮藏 35 d时， 75.0%的果实出现褐 斑，8.3%的果实发生
霜疫霉病，-1℃处理的果实仍然保持红色，没有病害发 生。 在低温条件下PPO与褐变的相关性说明荔枝果皮褐变 与酶促褐变相关。

1.3 PPO特性：
Ⅰ 对a值的影响
（a 值越大代表颜色越鲜红） 随贮藏时间延长，果实的a值下降，果皮褪色。

4%酸处理 果实红色立即变得更鲜艳，a值增大。35d 时a值比对照 高45.2％。说明 4％酸处理延缓了果皮褪 色速度。 2％酸处理 14d时， a 值 明显低于对照( p < 0.05)， 果皮开始褪色， 35d时 a 值进一步下降，果皮已经 完全变褐，说明酸处理不 够，会加速果实褐变。
pH 1.47 3.30 4.69 7.01
花色素苷颜色
鲜红
棕红
棕黄 棕色 黑褐色
3.失水对荔枝褐变的影响
荔枝果实采后常温无包装贮放12- 24h即出现褐变 症状。一方面，由于荔枝果皮与果肉在结构上完全分 离，两者之间无输导组织相连，当果皮失水后，果肉 中的水分未能给予有效补充，当果皮失水率达到果皮 含水量的50%左右时即出现褐变症状，
简单来说就是多酚氧化酶 催化酚类物质 形成醌及其聚合物的结果。
酚类化合物 → 醌类化合物 → 聚合作用 （酚酶、氧） → 黑色素
二、
荔枝 在保鲜和加工中的颜色变 化及其机理
开篇语
近年广东省荔枝种植面积已达540万亩，产 量90多万吨占全国的2/3。由于荔枝产量剧增， 鲜销饱和而加工相对滞后，荔枝加工的需求空 前迫切。 在荔枝贮藏加工过程中，果皮褐变是最突出 的问题，荔枝果皮褐变之快，在其他 水果之中极为罕见。常 温下，荔枝采后24 h内 开始褐变。
2.1实验一 荔枝褐变过程中花色素苷含量与 褐变指数的相关性
褐变指数和花色素苷呈显著负相关性。可 见花色素苷的降解参与了荔枝的褐变过程。
2.1实验二

荔枝果皮花色素苷酶的存在
荔枝果皮存在高活性的花色素苷酶，而在其它同样富含花色素苷的水 果中，如红苹果、红葡萄、草莓和杨莓等则不能检测到花色素苷酶活 性 。耐藏的不易褐变的荔枝品种如桂味、兰竹等含有较低活性的花 色素苷酶，而易于褐变的荔枝品种如糯米糍等则含有较高活性的花色 素苷酶。
另一方面，荔枝果皮结构角质层较薄，海绵组 织疏松，外果皮和中果皮之间的细胞含有褐变 物质，容易失水诱发褐变。陈文军等用电镜观 察也证实，荔枝果皮失水时，果皮褐变首先从 果皮龟裂片突起部位开始，然后随着褐变程度 增加，栅状组织细胞萎缩，细胞相互挤压变形 破裂。褐变严重时，细胞超微结构完全破坏。
2.1 花色素苷的降解
实验一 荔枝褐变过程中花色素苷含量与褐变指数的相关性 实验二 荔枝果皮花色素苷酶的存在 实验三 酸处理对花色素苷及其酶的影响 实验四 温度处理对花色素苷及其酶的影响 实验五 氧化还原物质对荔枝果皮花色素苷稳定性的影响
2.2 花色素苷的变色
实验六 酸处理对采后荔枝果皮色泽与生理活性的影响
褐变反应及在荔枝保鲜加 工中的表现
一、本科知识复习

褐变反应

酶促褐变

非酶促褐变


美拉德反应 焦糖化反应 维生素C氧化
美拉德反应
(1) 定义
Hale Waihona Puke 胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类 反应统称为美拉德反应。
美拉德反应的机理
大体上分为


初始阶段
中期阶段

未期阶段
A、初始阶段
① 羰氨缩合 ② 环化为N-葡萄糖基胺


2 花色素苷的降解和变色

花色素苷在贮藏过程中可能降解及变色。 花色素苷是一类水溶性酚类植物色素，存在于细胞液 泡中，荔枝果皮的花色素苷主要是矢车菊素 －３－芸 香二糖苷，有一个特征性很强的三环结构，环上有一 个或多个酚羟基，影响花色素苷降解及变色的主要 因素有温度、pH 值、氧化还原物、 金属离子、辅色素、 酶等。
三、酸处理对荔枝果皮有关酶活性的影响

酸处理明显抑制了荔枝果 实 PPO 酶活性。2％ 与 ４ ％ 酸处理果实的酶活性分 别是对照的47％ 和 2％；4 ％ 酸浸果后再用清水漂洗， 果实的酶活性也只有 17％。 在冷藏过程中，随着时间 的延长，对照果实PPO 活 性逐步升高，果皮逐渐褐 变；但
酸处理的果实PPO 酶活性一直处于较低水平，4％ 酸处 理果实在 14ｄ、35ｄ 时分别只有对照的 49％、18％。
国内外对此进行了大量研究，主要的内容包 括荔枝果皮褐变机理与防褐技术。 荔枝果皮褐变是多个反应的综合结果。 引起果皮褐变的因素也是多个。 由此得研究出了多个控制荔枝果皮褐变的措 施。
荔枝果皮褐变现象及相应的成分变化
1. 酶促褐变与荔枝褐变
1.1 实验一 酸处理对采后荔枝果皮色泽与生理活性 的影响 1.2 实验二 低温处理对荔枝果皮色泽的影响 1.3 PPO特性 1.4 酶促褐变实验讨论
二、酸处理对果皮 pH 值的影响


新鲜果皮的pH 为4.45，随 着浸酸（浓度为4％）时间 延长，果皮 pH值不断降低。 4％ 酸处理2min 时，果皮 的pH 值下降到 2.97。 在 0℃下冷藏过程中，果实 的 pH值逐渐升高，35d 时 果皮pH 值升高到 3.26。对 照果皮pH 值28d时增加到 的4.80。

Ⅱ 对L、C值的影响


荔枝经4％ 酸处理后可使代表果 皮亮度的L 值立即增大4.48。在 冷藏过程中，对照果实的L值呈 明显下降趋势，而酸处理可使果 实L 值维持在较高水平上。 4％ 酸处理使果皮的色度值C 显 著增大。在冷藏过程中，对照果 实与2％ 处理果实的C值持续下 降，果皮呈现褐色，而 4％ 酸处 理的果实在35d 时c 值比对照高 56.3％。
色将褪至无色，最后在 高pH值时变成紫色或蓝 色。但是，具有两个或 两个以上酰基的花色苷 在整个pH范围内都表现 出了相当好的颜色稳定 性。另外，酰化部分的 性质对花色苷的稳定性 也有影响
在pH值为4.69时向缓冲 液中加入酸液，花色素 苷能恢复红色，但更高 的pH值(7.01)下，不能 恢复。保持花色素苷最 稳定的pH值在3.5左右。 花色素苷在pH1.0～3.0 下呈深红色， pH5.0下 几乎褪为无色，加酸可 恢复红色，其颜色变化 依赖于介质的pH值。
四、pH影响讨论

采收时，荔枝果皮pH 一般在3～5 之间，贮藏过程中， 果皮 pH 值逐渐升高至5～7。酶促褐变环境由不合适 变为合适。 PPO的最适反应pH 为 6.8；POD 最适反应pH 约为 6.5。当酸处理降低荔枝果皮 pH 值时，PPO、POD 酶活性立即被明显抑制。 在果实冷藏过程中，这 2 种酶的活性仍然处于较低水 平。PPO与褐变程度的高度相关性说明荔枝存在酶促 褐变。
（参加的底物包括上几步所产生的所有醇、 醛、糠醛、二羰基化合物、还原酮类等）
H NR
O ① ② NHR
NHR O
③
NHR O
④
CHO
O
CH2OH CH3 O COH
CH3 O O ⑤ ⑥
COH
⑦
氨基醛 氨基酮 二乙酰乙酸 乙醛 丙酮醛 二氧化碳 氨基等
黑 色 ⑧ 素
酶促褐变
Enzymic Browning
1.1实验一
一、酸处理对果色的影响（冷藏条件） 果皮色度的测定 采用色差计测定果皮的颜色。
记录 L、a、b 值表示果实 颜色，其中 L表示亮度，范 围从黑 ＝0 到白 ＝100；a 值的正值表示色泽红 / 紫， 负值表示浅蓝/ 绿；b 的正 值表示黄，负值表示蓝。c 值表示色度，Ｃ=SQRT （a2＋b2）。

酸处理也抑制荔枝果皮的 POD 活性。2％ 酸、4％ 酸、4％ 酸 ＋ WD 处理 使果实POD酶活性分别 下降了 29％、71％、72 ％。冷藏过程中酸处理果 实的POD 酶活性始终低 于对照，特别是在第35 ｄ，酸处理的
果实只有对照的 1/3左右。4％HCL 处理后清水冲洗的果实POD活性在第 14ｄ 时较高，是对照的 88％。


荔枝果皮之中存在过氧化物酶POD，它是否 也参与了催化褐变的反应，有待于进一步考察。 有人认为POD活性变化可能是褐变的早期标志， 可能参与催化酚类物质的氧化，使果皮褐变。 同时催化谷胱甘肽、 抗坏血酸的氧化，减少 了内源的活性氧化清除剂。
1.2实验二

从PPO酶活性看,低温下酶活性下降,但出库后PPO活 性比出库前有所上升,所以说明酶活性与温度有关,低 温能抑制酶活性。
2.1实验五
氧化剂可显著地促进荔枝果皮花色素苷的降解， 当pH值升高时，这种作用更为明显，还原剂不能抵消 氧化剂的破坏作用，反而促进花色素苷的降解。试验 表明，Na2S207可提高花色素苷的稳定性，形成花色 素苷的S032ֿ的复合物。
AsA抗坏血酸；DTT二硫苏糖醇；Cys半胱氨酸
2.2实验六

荔枝采后花色素苷酶活性变化


在荔枝采后果皮褐变过程中， 荔枝果皮花色素苷酶活性一直 维持在较高水平，并随着褐变 指数的升高有上升的趋势。 现推测,花色素苷的糖组分可成 为PPO与花色素苷结合的立体 障碍，使得PPO
对花色素苷不起作用。荔枝果皮内存在的水解花色素苷糖苷键的系统， 当花色素苷的糖组分去掉以后,剩下的花色素部分对PPO、 POD 的 亲和力大大提高。导致褐变的发生。
③阿姆德瑞(Amadori)重排
经分子重排生成氨基脱氧酮糖（果糖基胺）
NH· R
NH· R H2C HOC OHCH O
H—C-NH· R
HCOH OHCH O
H2C C=O
+H+ OHCH
HCOH
HCOH CH2OH
HCOH
HC CH2OH
HCOH
HC CH2OH 环式
③
果糖基胺
C、未期阶段
酸溶液处理荔枝果实，可使果皮的pH值立即降低，果 实呈现鲜艳的红色，但花色素苷含量并不增加。因此， 认为荔枝果皮颜色变化主要依赖于pH值，而与花色素 苷含量无关。


在溶液介质中，花色苷会随pH有几种结构的变换。对于一个给定 的pH值，在花色苷的4种结构之间存在着平衡：蓝色的醌式（脱水） 碱(A)、红色的花钅羊正离子(AH+)、无色的甲醇假碱（B）和查尔 酮（C）（图3）。 花色苷在pH值很低时，其溶液呈现最强的红色。随着pH值的增大， 花色苷的颜
2.1实验三 酸处理对 花色素苷及其酶的影响
4%HCl处理明显抑 制了冷藏果实花色素 苷酶活性，14d时酶 活性只有对照的36%， 但2%HCl处理使果实 的酶活性在14d时维 持较高的水平，导致 果皮迅速退色、褐变。
不同pH对花色素苷保存率的影响
pH1.47缓冲溶 液下降解最慢，颜 色能长期保持红色。 随pH升高花色素 降解加快，在 pH7.01时迅速降 解，11天后含量降 解为0。
3-甲基儿茶酚为最佳底物。
由图中直线斜率纵轴截距可求出
Km=2.209x10-2mol/L
米氏方程曲线
1.4 酶促褐变实验讨论

两个实验都表明，PPO活性与果皮褐变程度成正相关 关系，说明荔枝褐变存在酶促褐变。 但酶促褐变观点仍然不能很好地解释以下问题： 如通过柱层析从荔枝果皮中分离出6 种含酚羟基的物 质，只有1 种可被PPO 催化氧化。 荔枝果皮大量存在的红色色素即花色素苷,虽然是酚类 物质，但不能直接被荔枝果皮的PPO 所催化氧化。