微波處理對籽瓜多酚氧化酶活性的影響

李永春+趙美榮+朱月+李娜

摘要：由于籽瓜中含有大量的多酚氧化酶，在加工過程中容易發生酶促褐變反應，從而影響產品的品質。微波處理可以有效抑制或鈍化籽瓜多酚氧化酶的活性。通過單因素和正交試驗，分析微波處理對籽瓜多酚氧化酶活性的影響。結果表明，微波功率越大，時間越長，多酚氧化酶越易失活，載樣量對微波的滅酶效果影響較小，樣品預先在質量濃度為0.15%的維生素C溶液中浸泡30 min，然后在微波功率為600 W的條件下處理3 min，可以有效抑制籽瓜中多酚氧化酶的活性。

關鍵詞：籽瓜;微波;多酚氧化酶;正交試驗

中圖分類號： TS209 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0279-03

收稿日期：2014-05-15

作者簡介：李永春（1980—），男，山東臨沂人，碩士，講師，主要從事生物資源的開發與利用研究。E-mail：yongchun008@qq.com。

籽瓜（Citrullus lanatus var.megulasnemus Lin et Chao），別稱打瓜，葫蘆科一年生草本植物，因拳打而食和含籽量多而得名。其瓜圓形，表皮光滑，淺綠色，有深綠色條紋，瓜肉白色或淡黃色，屬低糖瓜類，具有較高的營養價值和醫用保健價值，是一種極具地域特色的農產品[1-2]。目前對籽瓜的利用只限于取籽加工，對籽瓜副產品的開發利用主要集中在籽瓜汁的加工方面。然而，籽瓜汁產品的開發和深加工中尚存在很多問題，如籽瓜飲料加工過程中產生褐變速度快、生產過程不易控制、容易產生煮熟味和各種異味等[3]。籽瓜汁加工中的褐變主要以酶促褐變為主。在打漿、取汁等工序中，由于果肉組織破碎，細胞質膜破裂，酶與底物的區域化分布被打破，在有氧條件下，籽瓜中的多酚氧化酶（PPO）催化酚類物質氧化，形成褐色物質，這是引起酶促褐變的主要原因[4-5]。因此，在加工過程中，要避免或盡量降低酶促褐變的發生，就必須采取有效的方法殺滅或抑制多酚氧化酶的活性[6]。

抑制籽瓜汁酶褐變的傳統方法是加熱，但加熱滅酶容易使產品過分受熱，會造成營養物質的破壞，并且產生煮熟味和各種異味，同時會促進非酶褐變的發生。有研究表明，微波處理具有電磁場的熱效應和非熱效應2種作用，與一般的水浴、水蒸氣等加熱滅酶法相比能使酶更容易失活[7]。本試驗通過微波結合維生素C溶液預處理籽瓜，分析微波處理對籽瓜多酚氧化酶活性的影響，以期為籽瓜汁生產加工提供理論指導和技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

敖漢籽瓜，購于內蒙古赤峰市農貿市場;聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等試劑均為國產分析純。

1.2 主要儀器

PL203型電子天平（梅特勒-托利多上海有限公司），DEKW-4型電熱恒溫水浴鍋（江西南昌市恒順化驗設備制造有限公司），3K18型高速冷凍離心機（德國Sigma公司），UV-9600型紫外可見分光光度計（北京瑞利分析儀器有限公司），NJL07-3型實驗專用微波爐（江蘇南京市杰全微波設備有限公司），PHS-3TC型精密數顯酸度計（上海天達儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 多酚氧化酶（PPO）活性測定 酶液的制備參考張少穎等的方法[8]略有改進。取處理后的樣品1 g，加入10 mL提取介質（0.2 mol/L磷酸緩沖液，pH值為6.0;0.4 g 聚乙烯吡咯烷酮），冰浴研磨，4 ℃下4 000 r/min 離心15 min，上清液用于酶液活性測定。

酶活性測定參考Montgonery 等的方法[9]，反應體系為01 mol/L鄰苯二酚溶液3 mL和0.2 mol/L、pH值為6.0的磷酸緩沖溶液1 mL，再加0.5 mL酶提取液，以蒸餾水為空白對照，于波長420 nm處比色測定，酶活性以1 minΔD值增加0.001為1個活力單位（U）。

1.3.2 單因素試驗 稱取一定質量的籽瓜瓤，分別以不同的微波功率、微波處理時間、載樣量、維生素C預處理濃度做單因素試驗，分析不同因素對籽瓜多酚氧化酶活性的影響。

1.3.3 正交試驗 根據單因素試驗結果，選擇影響籽瓜多酚氧化酶活性各主要因素做正交試驗，采用L9（34）正交表，以籽瓜多酚氧化酶（PPO）活性為指標，分析微波處理工藝對多酚氧化酶活性的影響，探索最佳的抑制酶活性條件。正交試驗的因素水平如表1所示。

表1 正交試驗因素水平表L9（34）

水平 A：微波功率

（W） B：微波時間

（min） C：維生素C濃度

（%）

1 400 1 0.05

2 500 2 0.10

3 600 3 0.15

2 結果與分析

2.1 微波功率對籽瓜多酚氧化酶活性的影響

稱取6份50 g的籽瓜瓤，分別置于250 mL的燒杯中，分別用100、200、300、400、500、600 W的微波功率處理1 min，然后分別測定多酚氧化酶的活性。結果如圖1所示，隨著微波功率的增加，籽瓜瓤中多酚氧化酶活性表現為先升高隨后降低的趨勢。在微波功率400 W時，多酚氧化酶的活性出現一個峰值，達到最高，而后隨著微波功率的增大，酶活性快速降低。

這一結果表明，在較低功率的條件下，微波處理可能激活了籽瓜中相關的酶系，促進褐變;而在較高功率條件下，微波處理明顯抑制酶活性，能夠抑制褐變。

2.2 微波時間對籽瓜多酚氧化酶活性的影響

稱取6份50 g的籽瓜瓤，分別置于250 mL的燒杯中，用500 W的微波功率分別處理1、2、3、4、5 min，然后分別測定多酚氧化酶的活性。結果（圖2）表明，微波處理時間對籽瓜酶活性有較大的影響。隨著處理時間的延長，籽瓜瓤中的多酚氧化酶活性先迅速下降，然后趨于平緩直至最低，在3 min時，酶活性基本鈍化。endprint

一般來說，微波處理時間越長滅酶效果越好，但處理時間過長，微波熱效應加劇，可能會改變產品品質。因此，由本試驗結果可知，微波處理3 min，可使籽瓜樣品達到較好的滅酶效果。

2.3 載樣量對籽瓜多酚氧化酶活性的影響

分別稱取50、100、150、200、250、300 g的籽瓜瓤，置于250 mL的燒杯中，分別用500 W的微波功率處理1 min，然后分別測定多酚氧化酶的活性。載樣量對籽瓜多酚氧化酶活性的影響見圖3。

由圖3可知，在不同載樣量的微波處理條件下，籽瓜瓤中多酚氧化酶活性隨著載樣量的增加略有上升，當載樣量達到一定值后，多酚氧化酶的活性基本保持不變，這一結果表明，載樣量不影響微波處理對多酚氧化酶活性的抑制效果，可能由于微波的穿透性和均一性所致。

2.4 維生素C預處理對籽瓜多酚氧化酶活性的影響

稱取6份50 g的籽瓜瓤，分別置于質量濃度為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的維生素C溶液中浸泡 30 min，瀝干水分后，置于250 mL的燒杯中，在功率500 W的條件下進行微波處理1 min，然后分別測定多酚氧化酶的活性。由圖4可知，經過維生素C溶液預處理后再經微波處理，在低濃度條件下，籽瓜瓤中的多酚氧化酶活性隨著維生素C濃度的增加而升高，在濃度為0.10%時酶活性最高，而后隨著維生素C濃度的增加迅速降低，在濃度為0.15%時，酶活性基本鈍化，然后趨于平緩直至最低。經0.15%濃度的維生素C預處理后微波處理1 min，與不經過維生素C預處理的微波處理3 min的滅酶效果基本相同，說明一定濃度的維生素C預處理可節約微波處理時間，能更有效地抑制籽瓜中多酚氧化酶的活性。

2.5 正交試驗結果

以籽瓜多酚氧化酶（PPO）活性為指標，選擇微波功率、微波時間、維生素C濃度3個因素進行正交試驗，正交試驗結果見表2，試驗結果的方差分析見表3。

由表2、表3可見，影響籽瓜多酚氧化酶活性的因素大小順序依次為微波時間>微波功率>維生素C預處理濃度，在設置水平范圍內，微波時間和微波功率對籽瓜多酚氧化酶活性有顯著性影響（P<0.05），而維生素C預處理濃度對其無顯著影響，確定最優組合為A3B3C3，即微波功率 600 W、微波處理時間3 min、維生素C預處理濃度0.15%。

根據正交試驗所得最優條件因素做驗證試驗，經過試驗測定籽瓜中多酚氧化酶活性為0，在此微波處理條件下，籽瓜中多酚氧化酶的活性能夠得到較好抑制，理論上已可以防止酶促褐變的發生。

3 結論

微波處理可有效抑制或鈍化籽瓜多酚氧化酶的活性，微波功率越大，微波處理時間越長，多酚氧化酶越易失活，載樣

表2 正交試驗結果

試驗號

因素

A B C 空列

PPO活性

（U）

1 1 1 1 1 5.47

2 1 2 2 2 6.27

3 1 3 3 3 0.67

4 2 1 2 3 5.40

5 2 2 3 1 3.87

6 2 3 1 2 0.40

7 3 1 3 2 1.80

8 3 2 1 3 3.53

9 3 3 2 1 0.50

k1 4.14 4.22 3.13 3.28

k2 3.22 4.56 4.06 2.82

k3 1.94 0.52 2.11 3.20

R 2.20 4.04 1.95 0.46

表3 正交試驗方差分析

變異來源 離差平方和 自由度 均方 F值 P值

微波功率 7.283 2 3.642 20.412 0.047

微波時間 30.069 2 15.034 84.269 0.012

維生素C濃度 5.669 2 2.835 15.889 0.059

誤差 0.357 2 0.178

量對微波處理滅酶的影響不明顯，由于微波的均一性和及時性特點，可實現籽瓜整瓜的快速均勻滅酶。

籽瓜樣品預先在質量濃度為0.15%的維生素C溶液中浸泡30 min，然后在微波功率為600 W的條件下處理3 min，可以有效抑制籽瓜中多酚氧化酶的活性，減少褐變的發生。

參考文獻：

[1]呂悅志，王 學，張子海，等. 籽肉兼用營養保健高產打瓜系列新品種潤生1號和潤生2號的特性及栽培技術要點[J]. 農業工程技術：溫室園藝，2012（4）：66-69.

[2]何金明，趙清巖. 內蒙古地區籽用西瓜種子大小與其商品性狀的關系[J]. 內蒙古農牧學院學報，1998，19（3）：63-67.

[3]武冬梅，李冀新，孫新紀. 籽瓜副產物綜合利用現狀及存在的問題[J]. 黑龍江農業科學，2010（11）：148-150.

[4]唐貴芳，趙秋艷，喬明武，等. 蘋果汁酶促褐變抑制方法的比較[J]. 中國農學通報，2008，24（10）：122-126.

[5]黃 明，彭世清. 植物多酚氧化酶研究進展[J]. 廣西師范大學學報：自然科學版，1998，16（2）：67-72.

[6]唐小俊，池建偉，張名位，等. 苦瓜的微波滅酶技術[J]. 農業機械學報，2008，39（4）：200-203.

[7]王紹林. 微波滅酶工藝的機理及其設備開發[J]. 食品與機械，1996，12（2）：31-32.

[8]張少穎，王向東，于有偉，等. 微波預處理原料對蘋果汁褐變的影響[J]. 農業工程學報，2010，26（5）：347-351.

[9]Montgonery M W，Sgarhieri V C. Isoenzyme of banana polyphenoloxidase[J]. Phtochemistry，1975，14（4）：1245-1249.endprint