山药褐变控制研究
目 录
1 引言 1
1.1 山药简介 1
1.2 山药褐变研究 3
1.3 本课题的立题依据和主要研究内容 4
2 实验材料 5
2.1 材料 5
2.2 化学试剂 5
2.3 仪器与设备 5
2.4 实验内容与方法 5
3 结果与分析 9
3.1 温度对多酚氧化酶活性的影响 9
3.2 pH对多酚氧化酶的活性的影响 10
3.3 底物浓度对多酚氧化酶活性的影响 11
3.4 酶液浓度对多酚氧化酶活性的影响 12
3.5 单一抑制剂对多酚氧化酶活性的影响 12
3.6 复合抑制剂对多酚氧化酶的活性的影响 14
3.7 山药褐变控制验证 15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
山药具有很高的食用和药用价值并含有丰富的营养成分，是百姓桌上一道常见的美味的菜品[1]。它含有很多对人体有益的营养物质，像氨基酸，淀粉酶，黏蛋白，多酚氧化酶等，这些对人体都是有益的。然而山药中富含的多酚类物质在与空气接触时，会在多酚氧化酶的催化下与氧气发生酶促反应生成褐色素，从而导致山药褐变，严重影响其制品的营养，风味及外观品质[2]。本文以多酚氧化酶为研究对象，通过实验获得能使多酚氧化酶活性最低的各种条件，通过控制多酚氧化酶的活性来控制山药的褐变，从而为控制果蔬褐变以达到长期存储和运输提供科学依据
1.1 山药简介
1.1.1 山药的产地
山药是一种食药双用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
途的食材，在不同的地区，不同的气候条件，甚至浇灌水质的不同都会造成其不同的品质，因此每个地域生产的山药都含有地方特色的性质。山药主要分布于热带和亚热带地区，全世界已知品种就高达600多中，而在中国探索已知的品种达到了90多种。山药在博爱、武陟、温县等地栽种广泛，其他地区如山西，陕西等地也有菜农在种植。我国主要的山药种植区域在广西，河北，河南一带，这几个地区山药年产量大，是主要的产出地。
1.1.2 山药的采收与加工
山药的种植一般都是在芦头栽植后的当年就进行采收，然后在第二年对珠芽进行收割。采摘月份为10~11月，等叶黄后，对珠芽进行采收，每公顷一般能采收到1500kg的珠芽。珠芽采收后，收去支撑架，将地表的部分去掉，一道沟一道沟的进行采挖，并将芦头取下，作为来年的种子进行栽植。在采收过程中切勿把山药弄断，以免造成不必要的损失。山药的初加工就是将采集的山药的下面部分块茎浸泡在水中，持续1～2天，然后捞出洗净，趁山药还新鲜用干净的竹片将表皮切去，然后放入预先准备的竹篓中，架到土炕上利用硫磺熏制24h（每百千克山药使用0.8～1kg硫磺，使用时需做好安全措施）。观察熏制的山药，当看见其表面有很多水珠出现，质地也变得柔软后，将其取出置于烈日下烘晒至干燥，然后放入特制的篓中闷一段时间，再继续拿出来烘晒，反复多次，直至晒干。还有一种较简单的加工方法即刚采收的山药，洗去表面泥土，用竹片去皮后直接晒干即可。在储存过程用使用密封性好的箱子密封保存，在周围可以包上塑料薄膜或者其他不透气的材料，防止环境潮湿发生霉变，也能一定的防止虫蛀。
1.1.3 山药的特性
山药外观呈圆柱状，略带弯曲，一般长可达15~30cm左右，直径约1.5~6cm。表皮颜色为淡黄色或浅白色，有一些沟纹及须根痕，偶尔能看见一些外表皮的褐色残留。山药本体较重，质地硬实，粗壮不易折断，切断后观察截面，一般截面呈白色，无臭，味淡，略微有点酸，具有一定的黏性，质感呈粉性。出口用的光山药一般为圆柱形，两端光滑齐平。长度约9~18cm，直径长1.5~3cm。光山药表面圆滑，为白色或淡黄色。我国常见的一种山药为江苏省沛县产的水山药，又名花籽山药或杂交山药。其中含有很多对人体有益的成份，如各种蛋白质，氨基酸，酶类，皂苷等，都对人体有益。山药在食品业和医学用途上有很大的用途。
1.1.4 山药的营养成分与价值
在山药中，每百克含有75%的水分，约14%~19%的碳水化合物主要以淀粉为主，剩下的为蛋白质，脂肪，皂苷和一些维生素像维生素C，维生素E等。山药中分泌的黏性物质是由甘露聚糖和球蛋白结合形成的，称之为粘蛋白。
山药中的有益物质对人体具有保健功效，如山药中的淀粉酶和多酚氧化酶等，可以起到健脾益胃，促进肠胃消化的功能，是一种平补脾胃的药食双用途的滋补品[3]。山药中的多种营养素可以强健机体，滋肾益精。富含的皂甙，黏蛋白则能起到一个润滑，滋润的用途，尤其是对肺部这一块更是可以起到益肺气，养肺阴，治疗肺虚痰咳之症。山药中的粘液蛋白，则能降低血糖，治疗糖尿病，属于中药食材，无副作用。最近还发现，山药中含有的维生素和微量元素还能有效阻止血脂的沉淀，预防心血管疾病，起到益智安神，延年益寿的作用，还能一定程度的抗肝昏迷。
1.1.5 山药的应用前景
由于山药对气候，温度等方面的适应性比较强，在加上最近山药市场的不断拓宽，人们对山药的需求量不断增加，各地栽种山药的势头变得高涨。由于山药的产出量较大，每平米可达3kg~5kg之多，是一种可以作为优化目前种植结构，创造高效率的农业的有推广价值的作物。就目前来说，山药的销售市场主要分两种销售方式：一种是用山药烹制的各种美味的菜肴，人们根据地方菜肴的特色，烹制出别具风味的地方山药，给予了同一种食材不同理解的文化特色。还有一种就是中药茶饮泡剂。最近几年，用山药制成一种冲剂直接饮用成了日本和东南亚等国的潮流，并且销售量也逐年加
大；而美国等地区则喜欢用新鲜山药制作的药泥配以其它佐料直接食用，这也成为了它们最喜爱的营养食品[4]。但是山药的加工和运输由于无法避免其褐变的发生，国内外对此的研究任处于理论分析阶段，真正投入市场的产品极其稀少，所以造成市场的供不应求。如果能解决山药褐变的难题，那山药加工产品尤其是深加工产品的销售潜力将是无比巨大的，而山药的应用前景也将非常广阔。
1.1.6 山药中的多酚氧化酶
研究表明，蔬菜在采收加工过程中发生颜色变化，多半是多酚氧化酶作用引起的。多酚氧化酶是广泛存在于自然界的一种金属蛋白酶，它存在于植物、真菌、昆虫的质体中，甚至可以在一些地下腐烂的植物的残渣中发现多酚氧化酶的存在。多酚氧化酶的普遍存在性与易得性，使其成为了最早也是最容易被检测的酶之一。同样由于其检测方便，也使其成为了被最早研究的几类酶之一。而在褐变研究中发现，多酚氧化酶引起的促褐变是果蔬加工过程剧烈褐变的主要原因之一。当蔬菜或易褐变食材在加工或运输过程中受到损伤或所处的环境对其不利时，如受冻，受热，加工方法不当等处理，就会导致蔬果内的多酚氧化酶开始对其含有的多酚类物质进行催化反应，使多酚类物质被催化氧化呈现褐色[4]。
1.2 山药褐变研究
1.2.1 山药褐变原因
Ao—未添加抑制剂时多酚氧化酶的活性
A1—添加了抑制剂后的多酚氧化酶的活性
表2 L9（33）正交实验结果
实验号 A NaCl B 柠檬酸 C Vc 相对抑制率/%
1 引言 1
1.1 山药简介 1
1.2 山药褐变研究 3
1.3 本课题的立题依据和主要研究内容 4
2 实验材料 5
2.1 材料 5
2.2 化学试剂 5
2.3 仪器与设备 5
2.4 实验内容与方法 5
3 结果与分析 9
3.1 温度对多酚氧化酶活性的影响 9
3.2 pH对多酚氧化酶的活性的影响 10
3.3 底物浓度对多酚氧化酶活性的影响 11
3.4 酶液浓度对多酚氧化酶活性的影响 12
3.5 单一抑制剂对多酚氧化酶活性的影响 12
3.6 复合抑制剂对多酚氧化酶的活性的影响 14
3.7 山药褐变控制验证 15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
山药具有很高的食用和药用价值并含有丰富的营养成分，是百姓桌上一道常见的美味的菜品[1]。它含有很多对人体有益的营养物质，像氨基酸，淀粉酶，黏蛋白，多酚氧化酶等，这些对人体都是有益的。然而山药中富含的多酚类物质在与空气接触时，会在多酚氧化酶的催化下与氧气发生酶促反应生成褐色素，从而导致山药褐变，严重影响其制品的营养，风味及外观品质[2]。本文以多酚氧化酶为研究对象，通过实验获得能使多酚氧化酶活性最低的各种条件，通过控制多酚氧化酶的活性来控制山药的褐变，从而为控制果蔬褐变以达到长期存储和运输提供科学依据
1.1 山药简介
1.1.1 山药的产地
山药是一种食药双用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
途的食材，在不同的地区，不同的气候条件，甚至浇灌水质的不同都会造成其不同的品质，因此每个地域生产的山药都含有地方特色的性质。山药主要分布于热带和亚热带地区，全世界已知品种就高达600多中，而在中国探索已知的品种达到了90多种。山药在博爱、武陟、温县等地栽种广泛，其他地区如山西，陕西等地也有菜农在种植。我国主要的山药种植区域在广西，河北，河南一带，这几个地区山药年产量大，是主要的产出地。
1.1.2 山药的采收与加工
山药的种植一般都是在芦头栽植后的当年就进行采收，然后在第二年对珠芽进行收割。采摘月份为10~11月，等叶黄后，对珠芽进行采收，每公顷一般能采收到1500kg的珠芽。珠芽采收后，收去支撑架，将地表的部分去掉，一道沟一道沟的进行采挖，并将芦头取下，作为来年的种子进行栽植。在采收过程中切勿把山药弄断，以免造成不必要的损失。山药的初加工就是将采集的山药的下面部分块茎浸泡在水中，持续1～2天，然后捞出洗净，趁山药还新鲜用干净的竹片将表皮切去，然后放入预先准备的竹篓中，架到土炕上利用硫磺熏制24h（每百千克山药使用0.8～1kg硫磺，使用时需做好安全措施）。观察熏制的山药，当看见其表面有很多水珠出现，质地也变得柔软后，将其取出置于烈日下烘晒至干燥，然后放入特制的篓中闷一段时间，再继续拿出来烘晒，反复多次，直至晒干。还有一种较简单的加工方法即刚采收的山药，洗去表面泥土，用竹片去皮后直接晒干即可。在储存过程用使用密封性好的箱子密封保存，在周围可以包上塑料薄膜或者其他不透气的材料，防止环境潮湿发生霉变，也能一定的防止虫蛀。
1.1.3 山药的特性
山药外观呈圆柱状，略带弯曲，一般长可达15~30cm左右，直径约1.5~6cm。表皮颜色为淡黄色或浅白色，有一些沟纹及须根痕，偶尔能看见一些外表皮的褐色残留。山药本体较重，质地硬实，粗壮不易折断，切断后观察截面，一般截面呈白色，无臭，味淡，略微有点酸，具有一定的黏性，质感呈粉性。出口用的光山药一般为圆柱形，两端光滑齐平。长度约9~18cm，直径长1.5~3cm。光山药表面圆滑，为白色或淡黄色。我国常见的一种山药为江苏省沛县产的水山药，又名花籽山药或杂交山药。其中含有很多对人体有益的成份，如各种蛋白质，氨基酸，酶类，皂苷等，都对人体有益。山药在食品业和医学用途上有很大的用途。
1.1.4 山药的营养成分与价值
在山药中，每百克含有75%的水分，约14%~19%的碳水化合物主要以淀粉为主，剩下的为蛋白质，脂肪，皂苷和一些维生素像维生素C，维生素E等。山药中分泌的黏性物质是由甘露聚糖和球蛋白结合形成的，称之为粘蛋白。
山药中的有益物质对人体具有保健功效，如山药中的淀粉酶和多酚氧化酶等，可以起到健脾益胃，促进肠胃消化的功能，是一种平补脾胃的药食双用途的滋补品[3]。山药中的多种营养素可以强健机体，滋肾益精。富含的皂甙，黏蛋白则能起到一个润滑，滋润的用途，尤其是对肺部这一块更是可以起到益肺气，养肺阴，治疗肺虚痰咳之症。山药中的粘液蛋白，则能降低血糖，治疗糖尿病，属于中药食材，无副作用。最近还发现，山药中含有的维生素和微量元素还能有效阻止血脂的沉淀，预防心血管疾病，起到益智安神，延年益寿的作用，还能一定程度的抗肝昏迷。
1.1.5 山药的应用前景
由于山药对气候，温度等方面的适应性比较强，在加上最近山药市场的不断拓宽，人们对山药的需求量不断增加，各地栽种山药的势头变得高涨。由于山药的产出量较大，每平米可达3kg~5kg之多，是一种可以作为优化目前种植结构，创造高效率的农业的有推广价值的作物。就目前来说，山药的销售市场主要分两种销售方式：一种是用山药烹制的各种美味的菜肴，人们根据地方菜肴的特色，烹制出别具风味的地方山药，给予了同一种食材不同理解的文化特色。还有一种就是中药茶饮泡剂。最近几年，用山药制成一种冲剂直接饮用成了日本和东南亚等国的潮流，并且销售量也逐年加
大；而美国等地区则喜欢用新鲜山药制作的药泥配以其它佐料直接食用，这也成为了它们最喜爱的营养食品[4]。但是山药的加工和运输由于无法避免其褐变的发生，国内外对此的研究任处于理论分析阶段，真正投入市场的产品极其稀少，所以造成市场的供不应求。如果能解决山药褐变的难题，那山药加工产品尤其是深加工产品的销售潜力将是无比巨大的，而山药的应用前景也将非常广阔。
1.1.6 山药中的多酚氧化酶
研究表明，蔬菜在采收加工过程中发生颜色变化，多半是多酚氧化酶作用引起的。多酚氧化酶是广泛存在于自然界的一种金属蛋白酶，它存在于植物、真菌、昆虫的质体中，甚至可以在一些地下腐烂的植物的残渣中发现多酚氧化酶的存在。多酚氧化酶的普遍存在性与易得性，使其成为了最早也是最容易被检测的酶之一。同样由于其检测方便，也使其成为了被最早研究的几类酶之一。而在褐变研究中发现，多酚氧化酶引起的促褐变是果蔬加工过程剧烈褐变的主要原因之一。当蔬菜或易褐变食材在加工或运输过程中受到损伤或所处的环境对其不利时，如受冻，受热，加工方法不当等处理，就会导致蔬果内的多酚氧化酶开始对其含有的多酚类物质进行催化反应，使多酚类物质被催化氧化呈现褐色[4]。
1.2 山药褐变研究
1.2.1 山药褐变原因
Ao—未添加抑制剂时多酚氧化酶的活性
A1—添加了抑制剂后的多酚氧化酶的活性
表2 L9（33）正交实验结果
实验号 A NaCl B 柠檬酸 C Vc 相对抑制率/%
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