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摘要：褐变是园艺产品加工的主要障碍，多酚氧化酶（PPO）是引起果肉或果汁褐变的主要因子，解决褐变问题有着重要的意义。以红富士苹果皮、生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶为材料，研究了Ascopyrone P（APP）和曲酸对这几种园艺产品褐变的影响。结果表明，APP和曲酸能有效抑制PPO活性，防止果蔬褐变，其中以浓度为200 mg/L的APP抑制PPO活性的效果较好。
关键词：Ascopyrone P；曲酸；园艺产品；褐变；多酚氧化酶
中图分类号：TS255.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0321-02
随着人们生活水平的提高，果蔬加工业日益发展起来[1]；但果肉和果汁在生产过程中极易发生褐变，严重影响产品的营养和品质[2]，如何有效抑制褐变多年来一直是食品科学领域研究的重要课题[3]。多酚氧化酶（PPO）是引起果肉或果汁褐变的主要因子，曲酸（kojic acid）对PPO具有较好的抑制效果[4-5]，但曲酸的价格昂贵。Ascopyrone P（2-hydroxymethyl-5-hydroxy-2，3-dihydro-4H-pyran-4-one，简称APP）是在一些真菌和海洋红藻中发现的脱水果糖（anhydrofructose，AF） 转化的一种次级代谢物，可从淀粉经葡聚糖裂解酶分解成脱水果糖[6]，再经脱水酶作用得到。近年来，随着丹麦DaniscoA/S公司对APP生物合成机制和技术研究的不断深入，发现了一系列用于生产AF 和APP的新酶[7]，这使利用淀粉大规模生产AF 和APP成为可能。APP可以抑制果蔬采后褐变，但对苹果、梨、香蕉、生菜等几种园艺产品褐变的抑制效果及抑制机制尚未见研究报道。本研究以红富士苹果皮、生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶为材料，研究了APP和曲酸对这几种园艺产品褐变的影响，以期对实际生产有一定的指导意义，为改善加工产品的品质和延长其贮存寿命提供科学依据。
1材料与方法
1.1材料
取干净无病变的红富士苹果快速削皮，液氮中冷冻保存，新鲜生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶，各加入APP（30 g/L）0.5、1、1.5、2.5 mL和曲酸（15 g/L） 1、2、3、5 mL，用蒸馏水补加到150 mL，高速捣碎。以蒸馏水为对照，3次重复。
1.2测定方法
参照文献[8]制得酶粗提液。配制酶的反应体系中，包括2.4 mL 0.05 mol/L的磷酸缓冲液（pH值6.5）、用0.05 mol/L的磷酸缓冲液（pH值6.8）配置的 20 mmol/L邻苯二酚 0.5 mL。立即于32 ℃中预热5 min，迅速加入0.1 mL酶液，在420 nm波长下测定其光密度，每隔10 s读取1次D420 nm值。以上测定以煮过失活的酶液为对照，3次重复。1个酶活力单位为1 min内使D420nm值升高0.001所需要的酶量。
1.3数据分析
用Sigmaplot软件作图。
2结果与分析
2.1不同浓度APP和曲酸对苹果皮多酚氧化酶的抑制效果
图1表明，100、200 mg/L的APP对苹果皮中的PPO活性没有明显影响，而300、500 mg/L的APP能明显抑制PPO活性。高浓度曲酸能明显抑制酶活性。500 mg/L的APP和曲酸对PPO活性的抑制效果相当，无明显差异。
2.2不同浓度APP和曲酸对生菜多酚氧化酶的抑制效果
从图2可知，浓度为100、200、300、500 mg/L的APP和曲酸均能明显抑制生菜中PPO活性，且浓度为200 mg/L的APP抑制生菜中PPO活性的效果最好。各浓度的APP抑制PPO活性的效果均比曲酸的抑制效果好。
2.3不同浓度APP和曲酸对蘑菇多酚氧化酶的抑制效果
图3表明，各浓度的APP和曲酸均能明显抑制蘑菇中PPO的活性。APP和曲酸在100～500 mg/L浓度范围内，随着浓度升高，抑制作用增强。并且发现，除了100 mg/L的APP抑制效果不如同浓度的曲酸的抑制效果外， 其他浓度的
APP与曲酸抑制效果相当。
2.4不同浓度APP和曲酸对甜樱桃多酚氧化酶的抑制效果
由图4看出，APP可以抑制PPO的活性，用浓度为200、300、500 mg/L的APP处理过的PPO的活性与对照相比均差异明显，而浓度为100 mg/L处理过的PPO的活性与对照相比差异不明显。APP在抑制PPO活性时有一合适浓度，即200 mg/L，且200 mg/L的APP抑制PPO活性的效果要比同浓度曲酸的抑制效果好。
2.5不同浓度APP和曲酸对核桃叶多酚氧化酶的抑制效果
由图5可知，浓度为200、300 mg/L的APP和曲酸均能明显抑制核桃叶中PPO活性。且浓度为200 mg/L的APP抑制其PPO活性的效果最好，与同浓度曲酸的抑制效果相当。
3讨论与结论
APP能显著地抑制苹果皮、生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶中多酚氧化酶活性，有效地防止果蔬褐变。可见，APP作为一种酮糖能有效地抑制PPO活性、防止果蔬褐变，在食品加工业中有极高的应用价值。
各浓度的APP抑制PPO活性的效果与同浓度曲酸的抑制效果相当，可能与APP和曲酸对PPO的作用机理相似有关[9]。从两者结构来看，APP和曲酸结构相似，这也可能是两者对多酚氧化酶活性抑制效果相当的主要原因。
试验结果表明，APP在抑制PPO活性时，不同的果蔬产品最适APP浓度不尽相同，但在生菜、甜樱桃和核桃叶中浓度为200 mg/L的APP抑制PPO活性的效果都是最好的。这为今后APP在生产上应用时的浓度选择提供了参考。 APP天然、高效、无毒，价廉易得，使用方便，作为抗褐变剂在生产上应用，将会产生明显的经济效益和社会效益，有着广阔的开发前景。
参考文献：
[1]周会玲，段长青，周存田，等. 不同品种苹果汁的褐变及其抑制方法研究[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2001，29（1）：91-93.
[2]肖家捷，郑耀秋，张利奋，等. 果汁和蔬菜汁生产工艺学[M]. 北京：轻工业出版社，1987：199-251.
[3] 凌关庭. 4-己基间苯二酚（4HR）——一种能抑制褐变的新型抗氧护色剂[J]. 食品工业，1997（3）：19-20.
[4] Chen J S，Wei C，Marshall M R. Inhibition mechanism of kojic acid on polyphenol oxidase[J]. J Agric Food Chem，1991，39：1897-1900.
[5]Chen J S，Wei C，Rolle R S，et al. Inhibition effect of kojic acid on some plant and crustacean polyphenol oxidases[J]. J Agric Food Chem，1991，39：1396-1401.
[6]Yu S，Ahmad T，Kenne L，et al. Alpha-1，4-Glucan lyase，a new class of starch/glycogen degrading enzyme. Ⅲ. Substrate specificity，mode of action，and cleavage mechanism[J]. Biochimica et Biophysica Acta，1995，1244（1）：1-9.
[7]Yu S. α-1，4-glucanlyase，a new starch processing enzyme for product ion of 1，5-anhydro-D-fructose[J]. Sugar Industries，2004，129（1）：26-30.
[8]中国科学院上海植物生理研究所，上海市植物生理学会. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京：科学出版社，1999：317-318.
[9]Yuan Y，Mo S，Cao R，et al. Examination of 1，5-anhydro-D-fructose and the enolone ascopyrone P，metabolites of the anhydrofructose pathway of glycogen and starch degradation，for their possible application in fruits，vegetables，and beverages as antibrowning agents[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53（24）：9491-9497.
关键词：Ascopyrone P；曲酸；园艺产品；褐变；多酚氧化酶
中图分类号：TS255.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0321-02
随着人们生活水平的提高，果蔬加工业日益发展起来[1]；但果肉和果汁在生产过程中极易发生褐变，严重影响产品的营养和品质[2]，如何有效抑制褐变多年来一直是食品科学领域研究的重要课题[3]。多酚氧化酶（PPO）是引起果肉或果汁褐变的主要因子，曲酸（kojic acid）对PPO具有较好的抑制效果[4-5]，但曲酸的价格昂贵。Ascopyrone P（2-hydroxymethyl-5-hydroxy-2，3-dihydro-4H-pyran-4-one，简称APP）是在一些真菌和海洋红藻中发现的脱水果糖（anhydrofructose，AF） 转化的一种次级代谢物，可从淀粉经葡聚糖裂解酶分解成脱水果糖[6]，再经脱水酶作用得到。近年来，随着丹麦DaniscoA/S公司对APP生物合成机制和技术研究的不断深入，发现了一系列用于生产AF 和APP的新酶[7]，这使利用淀粉大规模生产AF 和APP成为可能。APP可以抑制果蔬采后褐变，但对苹果、梨、香蕉、生菜等几种园艺产品褐变的抑制效果及抑制机制尚未见研究报道。本研究以红富士苹果皮、生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶为材料，研究了APP和曲酸对这几种园艺产品褐变的影响，以期对实际生产有一定的指导意义，为改善加工产品的品质和延长其贮存寿命提供科学依据。
1材料与方法
1.1材料
取干净无病变的红富士苹果快速削皮，液氮中冷冻保存，新鲜生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶，各加入APP（30 g/L）0.5、1、1.5、2.5 mL和曲酸（15 g/L） 1、2、3、5 mL，用蒸馏水补加到150 mL，高速捣碎。以蒸馏水为对照，3次重复。
1.2测定方法
参照文献[8]制得酶粗提液。配制酶的反应体系中，包括2.4 mL 0.05 mol/L的磷酸缓冲液（pH值6.5）、用0.05 mol/L的磷酸缓冲液（pH值6.8）配置的 20 mmol/L邻苯二酚 0.5 mL。立即于32 ℃中预热5 min，迅速加入0.1 mL酶液，在420 nm波长下测定其光密度，每隔10 s读取1次D420 nm值。以上测定以煮过失活的酶液为对照，3次重复。1个酶活力单位为1 min内使D420nm值升高0.001所需要的酶量。
1.3数据分析
用Sigmaplot软件作图。
2结果与分析
2.1不同浓度APP和曲酸对苹果皮多酚氧化酶的抑制效果
图1表明，100、200 mg/L的APP对苹果皮中的PPO活性没有明显影响，而300、500 mg/L的APP能明显抑制PPO活性。高浓度曲酸能明显抑制酶活性。500 mg/L的APP和曲酸对PPO活性的抑制效果相当，无明显差异。
2.2不同浓度APP和曲酸对生菜多酚氧化酶的抑制效果
从图2可知，浓度为100、200、300、500 mg/L的APP和曲酸均能明显抑制生菜中PPO活性，且浓度为200 mg/L的APP抑制生菜中PPO活性的效果最好。各浓度的APP抑制PPO活性的效果均比曲酸的抑制效果好。
2.3不同浓度APP和曲酸对蘑菇多酚氧化酶的抑制效果
图3表明，各浓度的APP和曲酸均能明显抑制蘑菇中PPO的活性。APP和曲酸在100～500 mg/L浓度范围内，随着浓度升高，抑制作用增强。并且发现，除了100 mg/L的APP抑制效果不如同浓度的曲酸的抑制效果外， 其他浓度的
APP与曲酸抑制效果相当。
2.4不同浓度APP和曲酸对甜樱桃多酚氧化酶的抑制效果
由图4看出，APP可以抑制PPO的活性，用浓度为200、300、500 mg/L的APP处理过的PPO的活性与对照相比均差异明显，而浓度为100 mg/L处理过的PPO的活性与对照相比差异不明显。APP在抑制PPO活性时有一合适浓度，即200 mg/L，且200 mg/L的APP抑制PPO活性的效果要比同浓度曲酸的抑制效果好。
2.5不同浓度APP和曲酸对核桃叶多酚氧化酶的抑制效果
由图5可知，浓度为200、300 mg/L的APP和曲酸均能明显抑制核桃叶中PPO活性。且浓度为200 mg/L的APP抑制其PPO活性的效果最好，与同浓度曲酸的抑制效果相当。
3讨论与结论
APP能显著地抑制苹果皮、生菜、蘑菇、甜樱桃和核桃叶中多酚氧化酶活性，有效地防止果蔬褐变。可见，APP作为一种酮糖能有效地抑制PPO活性、防止果蔬褐变，在食品加工业中有极高的应用价值。
各浓度的APP抑制PPO活性的效果与同浓度曲酸的抑制效果相当，可能与APP和曲酸对PPO的作用机理相似有关[9]。从两者结构来看，APP和曲酸结构相似，这也可能是两者对多酚氧化酶活性抑制效果相当的主要原因。
试验结果表明，APP在抑制PPO活性时，不同的果蔬产品最适APP浓度不尽相同，但在生菜、甜樱桃和核桃叶中浓度为200 mg/L的APP抑制PPO活性的效果都是最好的。这为今后APP在生产上应用时的浓度选择提供了参考。 APP天然、高效、无毒，价廉易得，使用方便，作为抗褐变剂在生产上应用，将会产生明显的经济效益和社会效益，有着广阔的开发前景。
参考文献：
[1]周会玲，段长青，周存田，等. 不同品种苹果汁的褐变及其抑制方法研究[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2001，29（1）：91-93.
[2]肖家捷，郑耀秋，张利奋，等. 果汁和蔬菜汁生产工艺学[M]. 北京：轻工业出版社，1987：199-251.
[3] 凌关庭. 4-己基间苯二酚（4HR）——一种能抑制褐变的新型抗氧护色剂[J]. 食品工业，1997（3）：19-20.
[4] Chen J S，Wei C，Marshall M R. Inhibition mechanism of kojic acid on polyphenol oxidase[J]. J Agric Food Chem，1991，39：1897-1900.
[5]Chen J S，Wei C，Rolle R S，et al. Inhibition effect of kojic acid on some plant and crustacean polyphenol oxidases[J]. J Agric Food Chem，1991，39：1396-1401.
[6]Yu S，Ahmad T，Kenne L，et al. Alpha-1，4-Glucan lyase，a new class of starch/glycogen degrading enzyme. Ⅲ. Substrate specificity，mode of action，and cleavage mechanism[J]. Biochimica et Biophysica Acta，1995，1244（1）：1-9.
[7]Yu S. α-1，4-glucanlyase，a new starch processing enzyme for product ion of 1，5-anhydro-D-fructose[J]. Sugar Industries，2004，129（1）：26-30.
[8]中国科学院上海植物生理研究所，上海市植物生理学会. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京：科学出版社，1999：317-318.
[9]Yuan Y，Mo S，Cao R，et al. Examination of 1，5-anhydro-D-fructose and the enolone ascopyrone P，metabolites of the anhydrofructose pathway of glycogen and starch degradation，for their possible application in fruits，vegetables，and beverages as antibrowning agents[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53（24）：9491-9497.