菠萝果实采后黑心病的发生机理研究
菠萝果实采后黑心病的发生机理研究
【摘要】： 菠萝（Ananas comosus）原产于中、南美洲热带地区，是有着较高的经济价值的热带和亚热带水果。然而，采后菠萝果实在贮运过程中易发生黑心病（也称果心褐变），造成果实品质下降，严重影响其销售和经济价值。菠萝黑心病已成为许多国家采后菠萝的主要问题。一般认为，菠萝果实的黑心病是一种生理性病害，主要是由于果实内部细胞中多酚氧化酶（PPO）与其酚类底物之间区域化的消失，从而引发PPO与底物的酶促褐变反应，其反应产物醌类通过非酶促聚合生成黑色素而使组织变成褐色。本课题以采后菠萝果实作为试验材料，通过对PPO底物的提取、分离、纯化和底物结构鉴定，确定其内源底物的种类。分析比较了所分离的几种内源底物与菠萝PPO的酶促反应特性和动力学参数，确定最适内源底物，同时，研究了外界因素对底物特性的影响以及室温下底物含量随贮藏时间的变化规律。通过深入了解PPO及底物的性质，可以为菠萝果实采后酶促褐变机理的研究及黑心病的控制提供理论依据。研究结果表明：1、从菠萝果肉中提取多酚氧化酶（PPO）和酚类底物，将底物经过聚酰胺柱层析、硅胶柱层析和葡聚糖凝胶柱层析（Sephadex LH-20），并用1%FeCl3与菠萝PPO筛选底物，最终得到4种褐变底物。通过质谱和高效液相色谱分析，鉴定4种底物分别为：邻苯二酚；表儿茶素；儿茶素；绿原酸。2、通过比较底物与PPO酶促反应的米氏方程动力学参数，确定了菠萝PPO的最适内源底物为儿茶素。同时，研究比较了儿茶素和常用外源底物邻苯二酚与菠萝PPO的酶学反应特性，发现底物不同时，其反应特性也有所差异：以儿茶素为底物时，酶反应的最适pH为4.8，最适温度为55℃，Fe2+、Fe3+、Cu2+和Ca2+对酶促反应有促进作用，K+则有很强的抑制作用，抗坏血酸为酶促反应的最佳抑制剂；以邻苯二酚为底物时，酶反应的最适pH为4.8，最适温度为50℃，Fe2+、Fe3+和Cu2+对酶促反应有促进作用，而K+能抑制反应。亚硫酸钠为酶促反应的最佳抑制剂。3、研究了外界因素对底物特性的影响，发现菠萝PPO底物在光照、高温（大于40℃）、碱性条件（pH>9）及金属离子（Ca2+、Cu2+、Fe2+、Pb2+、Zn2+）存在的情况下不稳定，较易褐变；O2和H2O2能促进PPO与底物的酶促反应，而CO2、N2和还原剂能抑制底物酶促反应。4、采用高效液相色谱（HPLC）对菠萝采后贮藏过程中底物的变化进行了检测分析，结果表明：底物中，表儿茶素的含量最高；刚采摘的青色菠萝中PPO底物含量均很低；贮藏前期，随着时间的延长，果实内部酚类物质不断积累增加，在2～3周左右达到最大值，随后底物含量又出现下降趋势。
【学位授予单位】：广东海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
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