3個香蕉品種果實過氧化物酶的特性分析

摘要：對３個香蕉品種果實ＰＯＤ的最適ｐＨ值與ｐＨ值穩定性、最適溫度與熱穩定性以及化合物的影響進行了比較分析，為控制３個香蕉品種過氧化物酶（ＰＯＤ）引起的酶促褐變提供理論依據。結果表明，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最適ｐＨ值分別為６．５、５．０、５．５；ｐＨ值穩定性范圍分別在６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０；ＰＯＤ最適溫度分別是３５、２５、３０ ℃；ＰＯＤ的耐熱性表現為大蕉ＰＯＤ＞威廉斯蕉ＰＯＤ＞粉蕉ＰＯＤ；威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的最佳抑制劑都是抗壞血酸，其次是鹽酸－Ｌ－半胱氨酸。

關鍵詞：香蕉；過氧化物酶；特性

中圖分類號：Ｓ６６８．１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）15－3093-04

Characteristic Analysis of Peroxidase from Banana Pulp of Three Cultivars

ＬＩ Ｊｉａｎ１，２，ＹＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｐｅｎｇ１，２，ＣＨＥＮ Ｚｈｉ－ｌｉ２，ＧＵＯ Ｊｉｎｇ－ｊｉｅ２

（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ， Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００５，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｇｕａｎｇｘｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００７， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰＯＤ ｉｎ ｆｒｕｉｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｂａｎａｎａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｉｎ Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｊｉａｏ， Ｄａ ｊｉａｏ ａｎｄ Ｆｅｎ ｊｉａｏ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐＨ ｆｏｒ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ６．５， ５．０， ５．５， ａｎｄ ｔｈｅ ｐＨ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｒａｎｇｅ ｗａｓ ａｔ ｐＨ６．０~９．０， ｐＨ８．０~９．０， ｐＨ５．０~９．０ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ３５ ℃， ２５ ℃， ３０℃． Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ Ｄａ ｊｉａｏ ＞Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｊｉａｏ ＞Ｆｅｎ ｊｉａｏ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｏｆ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ａｌｌ ｔｈｒｅｅ ｂａｎａｎａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｗａｓａｓｃｏｒｂｉｃ ａｃｉｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ－Ｌ－ｃｙｓｔｅｉｎｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂａｎａｎａ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ； ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ； cｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

香蕉為世界“四大水果”之一，世界年產量近１億ｔ，居全世界水果產量第二位。香蕉屬呼吸躍變型水果，成熟后質地柔軟，對其長期保鮮或儲運比較困難。目前，香蕉仍以鮮食為主，除少量被加工成香蕉干、香蕉粉和香蕉醬外，其他的加工品則很少見，原因是香蕉果實中富含的多酚物質在酚酶（多酚氧化酶和過氧化物酶）的催化下進行氧化還原反應而醌式化，再通過一系列的反應聚合成黑色素［１］，影響其加工性能及感觀質量，嚴重制約著香蕉的深加工和綜合利用。

過去，大多數學者研究的是引起香蕉酶促褐變的多酚氧化酶（ＰＰＯ）［２－７］，對引起香蕉酶促褐變的過氧化物酶（ＰＯＤ）研究較少，除了對香牙蕉果皮的

ＰＯＤ［８］、果肉的ＰＯＤ［９］有少量報道外，對香牙蕉以外的香蕉品種果實的ＰＯＤ鮮見報道。為此，試驗對我國栽培面積較大的香蕉品種威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ的最適ｐＨ值與ｐＨ值穩定性、最適溫度與熱穩定性、化合物對ＰＯＤ活性影響的相關特性進行分析比較，以期為香蕉品種果實加工原料的選擇以及不同香蕉品種果實ＰＯＤ引起的酶促褐變的控制提供理論依據。

１材料與方法

１．１材料

采用八成熟的市售威廉斯蕉（Ｍｕｓａ ｃａｖｅｎｄｉｓｈｉｉ Ｌ．， ＡＡＡ）、大蕉（Ｍｕｓａ ｓａｐｉｅｎｔｕｍ Ｌ．， ＡＢＢ）及粉蕉（Ｍｕｓａ ｐａｒａｄｉｓｉａｃａ Ｌ．，ＡＢＢ）。

１．２方法

１．２．１ＰＯＤ的提取將香蕉果實去皮，去除果肉四周的絲絡，精確稱取５０ ｇ果肉，將果肉切成細塊狀， 按料液比１∶１（m/v，ｇ∶ｍＬ）的比例加入含有０．０３％果膠酶和３％ Ｔｗｅｅｎ８０的磷酸鹽緩沖溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０），一起打漿４０ ｓ后，置于４０ ℃水浴中酶解９０ ｍｉｎ，除去果膠物質，取出用紗布過濾后，再在

１０ ０００ ｒ／ｍｉｎ、２ ℃條件下離心２０ ｍｉｎ，收集上清液作為ＰＯＤ的粗酶提取液。

１．２．２ＰＯＤ的測定采用楊昌鵬等［９］的方法，用分光光度計比色法測定香蕉果實ＰＯＤ活性。反應液由３．８ ｍＬ磷酸鹽緩沖液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０）、０．５ ｍＬ 愈創木酚－乙醇溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）、０．５ ｍＬ過氧化氫（０．３％）和０．２ ｍＬ酶液組成。在３０ ℃下反應５ ｍｉｎ，于４７０ ｎｍ 波長下測定其吸光值的變化。以每毫升酶液每分鐘吸光度改變０．１為１個酶活性單位（Ｕ）。

１．２．３ｐＨ值對香蕉ＰＯＤ活性及穩定性的影響

１）ｐＨ值對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性影響的測定。分別用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的混合緩沖溶液取代０．１ ｍｏｌ／Ｌ ｐＨ值７．０的磷酸鹽緩沖溶液，測定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實的ＰＯＤ活性。以吸光值最大處酶活性為１００％，計算出其他ｐＨ值的相對活性，繪出相對酶活性曲線，從而判定其ＰＯＤ的最適ｐＨ值。

２）ｐＨ值對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ穩定性的測定。分別取２ ｍＬ ｐＨ值３.0～１１.0的各種混合緩沖溶液，再分別加入０．５ ｍＬ威廉斯蕉、大蕉及粉蕉酶液，放置在冰箱內７２ ｈ后，再取２ ｍＬ ０．１ ｍｏｌ／Ｌ ｐＨ值７．０的磷酸鹽緩沖溶液和１ ｍＬ處理過的各酶液相混合，測定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實的ＰＯＤ殘存的酶活性。以吸光值最大處活性為１００％，計算出其他ｐＨ值處理條件下ＰＯＤ的相對酶活性。

１．２．４溫度對香蕉ＰＯＤ活性及穩定性的影響

１）溫度對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性影響的測定。將酶促反應混合液分別置于２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７０ ℃水浴下反應５ ｍｉｎ，測定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ活性。以吸光值最大處酶活性為１００％，計算出其他溫度的相對活性，繪出相對酶活性曲線，并判定其ＰＯＤ的最適溫度。

２）威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的熱穩定性測定。將提取的酶液分別在３０～１００ ℃水浴加熱１０ ｍｉｎ和３０ ｍｉｎ，冷卻后測定威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ的殘余酶活性。以吸光值最大處活性為１００％，計算出其他溫度處理條件下的相對ＰＯＤ活性。

１．２．５化合物對香蕉果實ＰＯＤ活性的影響

用于研究的化合物分別有氯化鈉、檸檬酸、植酸、亞硫酸氫鈉、抗壞血酸、鹽酸－Ｌ－半胱氨酸、ＥＤＴＡ－Ｎａ2、氟化鈉、氯化鎂、硫酸銅、乙酸鋅、氯化錳、氯化鈣等。

測定化合物對香蕉果實ＰＯＤ活性影響時，用３．３ ｍＬ的磷酸鹽緩沖溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０）和０．５ ｍＬ的一定濃度的上述化合物取代ＰＯＤ酶活性測定反應體系中的３．８ ｍＬ磷酸鹽緩沖溶液（０．１ ｍｏｌ／Ｌ，ｐＨ值７．０），在４７０ ｎｍ波長下測定其反應物吸光值的變化，再分別計算出威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活力。以在酶活性測定反應體系中不添加任何化合物測得的香蕉果實ＰＯＤ的酶活性為１００％，分別計算出添加各種化合物后反應體系的香蕉果實的相對ＰＯＤ活性。

２結果與分析

２．１威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ最適ｐＨ值及其穩定性

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ與最適ｐＨ值的關系見圖１。由圖１可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最適ｐＨ值分別是６．５、５．０、５．５。威廉斯蕉ＰＯＤ最適ｐＨ值與楊昌鵬等［９］報道的巴西蕉果肉ＰＯＤ最適ｐＨ值相同，比香蕉皮ＰＯＤ最適ｐＨ 值６．０［８］ 略高。

威廉斯蕉ＰＯＤ在峰值過后，ｐＨ值７．０時活性快速下降至７２．０６％，而大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性下降速度則相對較慢，由此可見，威廉斯蕉ＰＯＤ對ｐＨ值變化的敏感性高于粉蕉ＰＯＤ和大蕉ＰＯＤ。

當ｐＨ值為３．０時，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉的ＰＯＤ活性分別是其最大活性的１７．６５％、５０．６７％、２９．４３％；當ｐＨ≥９．０時，三者的ＰＯＤ活性遠低于其最大活性，由此可知，低酸能較好地抑制威廉斯蕉ＰＯＤ的活性，也對香蕉ＰＰＯ活性有較好的抑制效果［３］；低酸對粉蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果，但對大蕉ＰＯＤ抑制效果較差；而當ｐＨ≥９．０時，都能較好地抑制三者的ＰＯＤ活性。生產上若采用低酸度處理威廉斯蕉、粉蕉原料及其加工制品，應該可以有效控制威廉斯蕉果肉由ＰＰＯ和ＰＯＤ共同引起的酶促褐變。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的ｐＨ值穩定性曲線如圖２所示。由圖２可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的ｐＨ值穩定范圍分別是６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０，三者ＰＯＤ活性的ｐＨ值穩定性范圍依次是：粉蕉＞威廉斯蕉＞大蕉。其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的ｐＨ值穩定范圍與巴西蕉果肉ＰＯＤ純酶的接近［９］。大蕉ＰＯＤ在ｐＨ≤５．０時活性較低，之后隨著ｐＨ值增大活性快速上升，在ｐＨ值８．０時達到峰值，而后又快速下降，表現為波動較大，ｐＨ值穩定性較差。

２．２威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ的最適溫度及其熱穩定性

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性與最適溫度的關系見圖３。由圖３可以看出，威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性最適溫度分別是３５、２５、３０ ℃，其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最適溫度與楊昌鵬等［９］報道的巴西蕉果肉ＰＯＤ純酶最適溫度相同，比香蕉皮ＰＯＤ最適溫度３０ ℃［７］稍高。

圖４顯示了威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的熱穩定性。由圖４可以看出，７０ ℃加熱３０ ｍｉｎ，大蕉ＰＯＤ保持最大活性；８０ ℃加熱１０ ｍｉｎ，威廉斯蕉ＰＯＤ、大蕉ＰＯＤ仍殘存２５％左右的活性，而粉蕉ＰＯＤ基本失活；１００ ℃加熱３０ ｍｉｎ，威廉斯蕉ＰＯＤ、大蕉ＰＯＤ殘存活性分別保持１４．４５％、１８．２８％，仍然不易完全失活，這與楊昌鵬等［９］報道的９０ ℃高溫加熱條件下，巴西蕉果肉ＰＯＤ仍然不易完全失活相符。由此可見，大蕉ＰＯＤ的熱穩定性較高，３個蕉類品種的ＰＯＤ耐熱性表現為大蕉＞威廉斯蕉＞粉蕉。

威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶在６０ ℃加熱１０ ｍｉｎ，其殘存活性是５７．５８％，而楊昌鵬等［９］報道的巴西蕉ＰＯＤ純酶在６０ ℃加熱１０ ｍｉｎ，其殘存活性已低于１０％。可見，威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的熱穩定性高于其ＰＯＤ純酶的熱穩定性。類似的有王瑧等［１０］的報道。

２．３化合物對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ活性的影響

不同化合物對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果實ＰＯＤ 活性的影響如表１所示。從表１可以看出，１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的鹽酸－Ｌ－半胱氨酸、抗壞血酸對威廉斯蕉ＰＯＤ活性有較顯著的抑制效果。因此，威廉斯蕉ＰＯＤ最佳抑制劑是抗壞血酸，其次是鹽酸－Ｌ－半胱氨酸，這與楊昌鵬等［９］報道的相符；再次是低濃度ＥＤＴＡ－Ｎａ2、１０ ｍｍｏｌ／Ｌ亞硫酸氫鈉對威廉斯蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是１０ ｍｍｏｌ／Ｌ ＥＤＴＡ－Ｎａ2、低濃度的亞硫酸氫鈉以及氯化鈉、檸檬酸、植酸、氟化鈉、氯化鎂則對威廉斯蕉ＰＯＤ活性無明顯影響；而乙酸鋅、氯化錳、硫酸銅、氯化鈣則對威廉斯蕉ＰＯＤ有明顯的激活作用，其中以乙酸鋅的激活作用最為顯著。

１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的鹽酸－Ｌ－半胱氨酸和抗壞血酸對大蕉ＰＯＤ活性有較顯著的抑制效果，因此大蕉ＰＯＤ的最佳抑制劑也是抗壞血酸，其次是鹽酸－Ｌ－半胱氨酸；１０ ｍｍｏｌ／Ｌ亞硫酸氫鈉對大蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是低濃度的亞硫酸氫鈉以及氯化鈉、檸檬酸、植酸、氟化鈉、氯化鎂、ＥＤＴＡ－Ｎａ2則對大蕉ＰＯＤ活性無明顯影響；而乙酸鋅、氯化錳、硫酸銅、氯化鈣對大蕉ＰＯＤ有明顯的激活作用，其中以氯化錳的激活作用最為顯著。

１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的鹽酸－Ｌ－半胱氨酸和１０、１、０．５ ｍｍｏｌ／Ｌ抗壞血酸對粉蕉ＰＯＤ活性均有顯著的抑制效果，因此粉蕉ＰＯＤ的最佳抑制劑也是抗壞血酸，其次是鹽酸－Ｌ－半胱氨酸；１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的亞硫酸氫鈉對大蕉ＰＯＤ活性也有一定的抑制效果；但是低濃度的亞硫酸氫鈉以及氯化鈉、檸檬酸、植酸、氟化鈉、ＥＤＴＡ－Ｎａ2、氯化鎂則對粉蕉ＰＯＤ活性無明顯影響；而乙酸鋅、氯化錳、硫酸銅，氯化鈣對粉蕉ＰＯＤ同樣有明顯的激活作用，其中以乙酸鋅的激活作用最為顯著。

３結論與討論

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ最適ｐＨ值分別是６．５、５．０、５．５，威廉斯蕉ＰＯＤ對ｐＨ值變化的敏感性高于粉蕉和大蕉。其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最適ｐＨ值與巴西蕉果肉ＰＯＤ純酶最適ｐＨ值相同，比香蕉皮ＰＯＤ最適ｐＨ值略高。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的ｐＨ值穩定范圍分別是６．０～９．０、８．０～９．０、５．０～９．０，三者ＰＯＤ活性的ｐＨ值穩定性范圍依次是粉蕉＞威廉斯蕉＞大蕉。其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的ｐＨ值穩定范圍與巴西蕉果肉ＰＯＤ純酶的接近。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的最適溫度分別是３５、２５、３０ ℃，其中威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶最適溫度與巴西蕉果肉ＰＯＤ純酶的相同，比香蕉皮ＰＯＤ最適溫度稍高。

３個香蕉品種的ＰＯＤ耐熱性表現為大蕉＞威廉斯蕉＞粉蕉。威廉斯蕉ＰＯＤ粗酶的熱穩定性高于其ＰＯＤ純酶的熱穩定性。

威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ的抑制劑基本一致，即威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性的最佳抑制劑都是抗壞血酸，其次是鹽酸－Ｌ－半胱氨酸；低濃度的亞硫酸氫鈉以及氯化鈉、檸檬酸、植酸、氟化鈉、ＥＤＴＡ－Ｎａ、氯化鎂對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ活性無明顯影響；乙酸鋅、氯化錳、硫酸銅、氯化鈣對威廉斯蕉、大蕉及粉蕉ＰＯＤ有明顯的激活作用；其中乙酸鋅對威廉斯蕉、粉蕉ＰＯＤ激活作用最為顯著，而氯化錳對大蕉ＰＯＤ激活作用最為顯著。

試驗采用威廉斯蕉、大蕉及粉蕉果肉ＰＯＤ的粗酶液進行研究，還未進一步開展大蕉、粉蕉ＰＯＤ純化試驗及其純酶特性的研究，這方面的試驗研究有待進一步開展。

生產上如果采用可食性鹽酸－Ｌ－半胱氨酸、抗壞血酸處理威廉斯蕉、大蕉及粉蕉原料及其加工制品，應該可以有效地抑制香蕉果實由ＰＯＤ引起的香蕉酶促褐變，但實際抑制效果如何，還有待進一步的研究。

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