桃酶促褐變機理與調(diào)控技術(shù)研究進展

陳維寧，李 旋，王文月，畢金峰

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，北京 100193）

桃（Amygdalus persicaLinn）原產(chǎn)于中國，是薔薇科（Rossaceae）李屬（Prunus）植物果實，迄今已有4 000 年的栽培歷史。桃果實果肉細膩，滋味鮮美，氣味芳香，富含VB1、VB2、VB3等多種維生素，鉀、磷、鎂、鐵等多種礦物質(zhì)元素，以及多種具有抗氧化活性的多酚類物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，2021年世界桃栽培總面積為150.5萬 hm2，總產(chǎn)量為2 499.4萬 t，為世界第三大落葉果樹樹種；中國桃栽培總面積為82.3萬 hm2，總產(chǎn)量為1 600.0萬 t。

桃為呼吸躍變型果實，采后依然存在較強的呼吸作用，在呼吸頂峰出現(xiàn)后快速成熟衰老。由于桃果實的采收時間多為盛夏，環(huán)境溫度與濕度較高，呼吸代謝作用旺盛，后熟迅速，貯運過程中容易發(fā)生褐變，使果實的理化品質(zhì)與商品價值下降[1-3]。除此之外，在桃的不同加工方式中，褐變是其中的共性問題。桃制品褐變的發(fā)生以酶促褐變?yōu)橹?，在特定環(huán)境條件下，多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、過氧化物酶（peroxidase，POD）等內(nèi)源酶催化果肉組織中的多酚氧化生成醌類，并進一步聚合形成大分子褐色物質(zhì)，發(fā)生快速褐變，除此之外，酶促褐變產(chǎn)物及中間物也會促發(fā)包括美拉德反應(yīng)在內(nèi)的非酶褐變。褐變是桃在采后貯藏、運輸及加工過程中極常見的現(xiàn)象，是桃果實及加工產(chǎn)品品質(zhì)劣變、營養(yǎng)損失最明顯的特征之一，嚴重影響桃果品的外觀、風(fēng)味及營養(yǎng)，已經(jīng)成為桃貯藏加工增值和銷售的主要障礙。不同品種的桃應(yīng)用于不同的加工方式，同時對桃制品褐變的影響不同[4-5]。近年來，國內(nèi)外對于果蔬褐變機理的相關(guān)研究從不同角度開展，提出了多種假說；同時，對于果蔬褐變的調(diào)節(jié)、控制工藝技術(shù)研究在不斷創(chuàng)新和提升[6-11]。但與蘋果、梨、龍眼等易褐變果蔬相比，桃的褐變速度快，褐變程度高，鮮切桃在切開后數(shù)秒至數(shù)分鐘就開始褐變，導(dǎo)致食用品質(zhì)快速降低；同時由于桃是一種冷敏感性果實，低溫下也會發(fā)生內(nèi)源性褐變[5,12]。現(xiàn)階段，針對桃果實的特殊性，開展其加工褐變機理針對性調(diào)控技術(shù)研究還不夠深入和系統(tǒng)。因此，對桃的褐變機理進行研究，確定褐變的關(guān)鍵因子，以進行針對性的調(diào)控十分必要。

本文旨在圍繞桃果實采后及加工中褐變?yōu)橹鞯钠焚|(zhì)劣變問題，梳理近年來桃貯運和加工中褐變理論、褐變相關(guān)因子、酶促褐變機制、影響因素及褐變控制技術(shù)手段，綜合論述和探討桃采后加工褐變的控制方法和技術(shù)，為桃貯藏及加工過程中褐變的調(diào)控提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)參考，促進桃及桃制品品質(zhì)提升。

1 桃酶促褐變機理研究現(xiàn)狀

1.1 桃酶促褐變理論研究

酶促褐變是在合適的條件下，以酚類化合物為主的多種底物在PPO的催化下被氧化成醌類化合物，醌類物質(zhì)進一步經(jīng)過一系列的縮合反應(yīng)形成褐色聚合物的過程。

桃的酶促褐變涉及復(fù)雜的生理過程，盡管關(guān)于酶促褐變已經(jīng)開展了大量研究，但目前其機制仍不清楚。酶促褐變的過程涉及多個理論，其中酚-酶區(qū)域分布假說、自由基傷害假說和保護酶系統(tǒng)假說為目前果蔬酶促褐變普遍認可和接受的褐變理論[13]。酚-酶區(qū)域分布假說認為果蔬中的酚類物質(zhì)與PPO分別存在于細胞中不同區(qū)域，其中游離酚類物質(zhì)主要存在于液泡中，而PPO主要集中于細胞質(zhì)和細胞器質(zhì)膜中，二者被質(zhì)膜所分隔。當酚類物質(zhì)與PPO之間的區(qū)域阻隔被打破時，二者接觸后快速發(fā)生反應(yīng)使果肉發(fā)生褐變[14-15]。自由基傷害假說認為在一般情況下，植物果實內(nèi)存在多酶防御系統(tǒng)，使植物體內(nèi)的自由基與活性氧保持動態(tài)平衡狀態(tài)；當受到環(huán)境影響或傷害時，果實組織內(nèi)部自由基含量快速上升，并對糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核苷酸等物質(zhì)進行攻擊，使其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，破壞膜的穩(wěn)定性與完整性，從而引起果實褐變的發(fā)生[15-16]。保護酶系統(tǒng)假說認為POD、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）等多種類酶及抗氧化物質(zhì)等共同構(gòu)成了一個相對完整的抗氧化防御系統(tǒng)，使果實組織內(nèi)部的自由基處于動態(tài)平衡的狀態(tài)。當果實受到環(huán)境脅迫傷害時，酶系統(tǒng)平衡失調(diào)，SOD及CAT的活性下降，保護能力下降；自由基的含量上升，同時膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde，MDA）和H2O2含量上升，果實組織內(nèi)部會發(fā)生包括褐變在內(nèi)的一系列生理生化反應(yīng)[16-18]?，F(xiàn)階段，桃的酶促褐變機理研究依然以酚-酶區(qū)域分布假說為基礎(chǔ)理論，但由于生物體處在動態(tài)變化的過程中，模擬體系無法完整反映真實體系的全部生理生化活動，桃果實褐變的機制仍然有待于闡明。

Jiang Yuqian等[19]研究發(fā)現(xiàn)采用1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）和植酸對鮮切桃進行單獨或聯(lián)合處理后，鮮切桃中的PPO與POD活性均有所下降，果實的褐變程度也被抑制。但是，果實褐變的被抑制程度與內(nèi)源酶活性的下降程度并不呈直接線性關(guān)系。除此之外，1-MCP和植酸能夠提高細胞壁與細胞膜的完整性，并且細胞壁與細胞膜完整性更高的桃褐變程度更低。這項研究結(jié)果表明，與PPO及POD的活性相比，細胞膜與細胞壁的完整性可能對桃果實褐變的影響更大，這是解析桃酶促褐變機制的重要方向。

1.2 桃酶促褐變內(nèi)部因素

不同品種桃在貯藏加工中褐變發(fā)生存在顯著不同，這與其內(nèi)在種質(zhì)基因密切相關(guān)。我國桃種質(zhì)資源豐富，涉及油桃、毛桃、粘核桃、離核桃、白肉桃或黃肉桃。不同品種、不同成熟度、不同貯運條件的鮮食桃果實褐變的速度與程度有顯著差異。加工用桃在果汁、果干、果粉、果醬等產(chǎn)品加工中存在不同程度褐變。我國部分代表桃品種及其普遍加工方式與褐變狀況如表1所示。

表1 我國部分代表食用桃品種Table 1 Some representative edible peach varieties in China

不同桃品種基于其品質(zhì)特性在貯運和不同加工方式中褐變的發(fā)生和控制存在很大差異，研究發(fā)現(xiàn)，在鮮切桃的貯藏過程中，4 個品種桃的褐變程度由強到弱為‘新川中島’＞‘艷紅’＞‘夏之夢’＞‘美香’，且隨著貯藏時間的延長，褐變程度和速度的差異逐漸增大[4]。

酶促褐變發(fā)生的關(guān)鍵因素是多酚、酶、氧，其中多酚與酶為桃褐變的內(nèi)部因素。不同品種桃酚類底物的種類與含量不同，褐變催化酶的含量和活力也不相同，因此會出現(xiàn)不同的褐變狀況。

1.2.1 桃酶促褐變的關(guān)鍵酶

目前國內(nèi)外的研究大多數(shù)認為PPO在桃的酶促褐變反應(yīng)中起到最主要作用。除此之外，SOD、POD、苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanine ammonia-lyase，PAL）、CAT等多種酶也與氧化褐變密切相關(guān)。

1.2.1.1 PPO

PPO是一種含銅離子的氧化還原酶，廣泛存在于動物、植物、真菌及細菌中[20]（圖1）。PPO分子主要由銅離子輔酶區(qū)與主酶區(qū)構(gòu)成，其中銅離子輔酶區(qū)為主要活性功能區(qū)域?；钚詤^(qū)域中有2 個銅離子活性位點CuA區(qū)域和CuB區(qū)域，其中CuA區(qū)域含3 個保守組氨酸殘基和1 個半胱氨酸殘基，CuB區(qū)域含3 個或4 個保守組氨酸殘基[21]。根據(jù)其催化反應(yīng)類型的不同，可以將PPO分為單酚氧化酶、雙酚氧化酶與漆酶[22]。桃果實中的PPO會隨著桃的品種、成熟度的不同而表現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)特性和催化活性[23]。

圖1 桃果實PPO的三維輪廓圖（來源于UniProt數(shù)據(jù)庫）Fig.1 3D profile of peach fruit PPO (source: UniProt library)

在酶促褐變中，PPO主要催化內(nèi)源性酚類物質(zhì)，在有氧的條件下催化單羥基酚氧化羥基化生成鄰位二羥基酚，再催化鄰位酚脫水氧化為醌類物質(zhì)。醌類物質(zhì)具有很高活性，會進一步聚合或與氨基酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)發(fā)生氧化聚合生成更高相對分子質(zhì)量的黑色素或褐色素[24-25]。酚-酶區(qū)域假說認為，在果蔬組織受到傷害，如破損、切割，或果蔬自然成熟衰老的過程中，組織細胞中的質(zhì)膜受到損傷，多酚物質(zhì)從液泡中大量釋放，同時PPO被釋放至細胞質(zhì)中，催化活性增強，在有氧條件下與細胞內(nèi)源酚類物質(zhì)接觸，發(fā)生快速反應(yīng)，引起褐變。

PPO存在多種不同的狀態(tài)，其中分子質(zhì)量為64 kDa的PPO是最重要的一種[26]。PPO具有大量的同工酶且性質(zhì)差別較大，因此不同環(huán)境條件下PPO之間的活性差異較大。有研究發(fā)現(xiàn)，PPO在酸性條件下的活性最高[27-28]，另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在中性條件下PPO的活性最高[29-30]，這一差異與其來源不同密切相關(guān)[31-34]。溫度對PPO活性的影響表明其在20～60 ℃有較好的熱穩(wěn)定性，在溫度高于80 ℃時，PPO失活[35-36]。

1.2.1.2 POD

POD是以鐵卟啉為輔基，存在于過氧化物酶體中的標志酶[37]。POD是參與酶促褐變的重要酶之一，催化H2O2還原為H2O，并以酚類物質(zhì)作為POD催化反應(yīng)的間接底物，催化其氧化聚合，導(dǎo)致組織褐變[38-39]。Christine等[40]發(fā)現(xiàn)，梨中的POD本身并不參與多酚物質(zhì)的氧化過程，但是在PPO存在的時候，POD會加劇多酚的氧化。這主要與PPO催化多酚物質(zhì)氧化生成H2O2，以及醌類物質(zhì)可作為POD的催化底物有關(guān)。

作為褐變過程中最重要的2 種酶，POD與PPO之間關(guān)系十分密切，Grison等[41]研究發(fā)現(xiàn)，玉米根系POD也具有PPO活性，銅離子螯合劑在抑制PPO活性的同時也對POD活性有抑制作用。林琳[42]發(fā)現(xiàn)，POD與PPO的同工酶電泳圖譜一致，同時分離得到的純POD用PPO的酶染方法能夠顯示PPO的同工酶譜。

1.2.1.3 SOD

SOD是一類金屬酶，根據(jù)輔酶結(jié)構(gòu)中金屬離子的不同，主要可以分為銅鋅超氧化物歧化酶、錳超氧化物歧化酶及鐵超氧化物歧化酶。SOD是生物體內(nèi)一種重要的抗氧化酶，3 種類型的酶均具有催化超氧陰離子自由基（O2-·）發(fā)生歧化反應(yīng)的作用[43]。氧自由基在SOD的作用下生成H2O2，并在CAT或POD的作用下催化轉(zhuǎn)換為H2O，進而使體內(nèi)的氧自由基處于較低水平，氧化還原處于平衡狀態(tài)。

與PPO和POD不同，SOD并不直接參與多酚底物的氧化褐變形成深色物質(zhì)，而是起到系統(tǒng)平衡作用。當SOD的活性受到影響時，組織內(nèi)部的平衡被打破，褐變就會快速發(fā)生。桃果實受到環(huán)境脅迫或物理損傷時，果實組織內(nèi)氧自由基的含量快速上升，SOD也隨之激活，其活性呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢[44]。當SOD的活性上升時，大量的氧自由基被歧化生成H2O2，并在POD的催化下產(chǎn)生H2O和O2；而當SOD的活性下降時，大量氧自由基積累，形成高氧化還原勢能，從而攻擊膜脂，對質(zhì)膜穩(wěn)定性造成影響，區(qū)域分隔被打破，酚類物質(zhì)與PPO快速接觸，發(fā)生褐變。

1.2.2 桃酶促褐變的底物

桃果實中酚類物質(zhì)是重要的酶促褐變底物，目前，從桃果實中已經(jīng)分離鑒定出30余種酚類化合物，多屬于酚酸類、黃烷醇類、黃酮醇類和花色苷類化合物。其中，桃果肉中的主要酚類有綠原酸、新綠原酸、兒茶素和表兒茶素，其次為蘆丁、槲皮素和根皮苷，另外還存在微量的沒食子酸、阿魏酸和根皮素[45-52]。酚類物質(zhì)作為酶促褐變反應(yīng)的底物，不同種類與含量的多酚參與氧化產(chǎn)生深色物質(zhì)的種類與速率不同，最終桃果實的褐變程度也會有所不同。因此，對桃果實中的酚類物質(zhì)進行研究十分必要。

不同成熟度的桃果實中酚類物質(zhì)的含量有所不同。闞娟等[23]測定不同溶質(zhì)型桃‘加納巖’和‘雨花三號’在成熟過程中的多酚含量，發(fā)現(xiàn)2 種桃果實的多酚含量在成熟過程中整體呈現(xiàn)下降的趨勢，在成熟中期含量最低。

不同品種桃之間的多酚物質(zhì)含量有所不同（表2）。嚴娟等[52]對不同肉色桃果肉的多酚物質(zhì)進行比較，總酚含量由高到低分別為紅肉桃、黃肉桃和白肉桃。幾種多酚物質(zhì)中，新綠原酸和阿魏酸的含量無顯著差異；綠原酸與蘆丁含量表現(xiàn)為紅肉桃顯著高于黃肉桃和白肉桃，同時其含量在黃肉桃中顯著高于白肉桃；兒茶素、表兒茶素含量表現(xiàn)為紅肉桃顯著高于白肉桃和黃肉桃，而黃肉桃、白肉桃之間無顯著差異。總之，酚類組分在紅肉桃、黃肉桃及白肉桃中的含量依次下降，酚類組分是重要的次級代謝產(chǎn)物，黃酮類色素物質(zhì)的形成建立在苯丙素代謝基礎(chǔ)上，引起中間代謝物如綠原酸、兒茶素、蘆丁含量的積累。此外，研究表明，有色桃品種對褐變的敏感度降低，其中大量的黃酮類多酚具有更高的抗氧化性，可維持果實體系的氧化還原平衡。蔡志翔等[51]比較不同種質(zhì)和肉質(zhì)桃的總酚含量，發(fā)現(xiàn)總體表現(xiàn)為硬肉類型和不溶質(zhì)類型大于溶質(zhì)類型和軟肉類型，且硬肉類型顯著大于溶質(zhì)類型和硬質(zhì)類型。不同肉質(zhì)間綠原酸、兒茶素、表兒茶素、蘆丁含量高低趨勢均與總酚含量類似；不同肉質(zhì)桃之間新綠原酸、阿魏酸含量差異不顯著。多酚以游離態(tài)和結(jié)合態(tài)存在于果肉組織中，硬肉質(zhì)桃、軟肉質(zhì)桃及溶質(zhì)桃多酚總量沒有顯著差異，但存在形式不同，因此不同肉質(zhì)桃對褐變的敏感度存在差異，溶質(zhì)桃和軟質(zhì)桃易褐變，甚至在貯運中遇到機械碰撞迅速褐變，而硬質(zhì)桃耐貯運，且褐變敏感度相對較低，這是基于褐變控制考慮，針對鮮食及加工桃品種選擇和育種的重要方向。

表2 多種桃中酚類物質(zhì)種類與含量研究Table 2 Studies on the types and contents of phenolics in different varieties of peach

1.3 桃酶促褐變外部因素

酶促褐變本質(zhì)上是由相關(guān)酶系統(tǒng)催化多酚底物發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)，氧濃度、環(huán)境溫度、pH值等，都會影響酶的催化活性和整體的反應(yīng)速度，因此外部因素對褐變反應(yīng)有顯著影響。

氧是桃果實酶促褐變的必須條件，PPO催化多酚物質(zhì)氧化的過程需要有氧參與，同時，氧分子會進一步影響激活PPO的活性[53]。氧可以直接參與酶和多酚底物之間的反應(yīng)；同時，細胞組織中存在的活性氧也可以參與褐變。正常情況下，果肉細胞中的活性氧在多酶系統(tǒng)的影響下處于動態(tài)平衡狀態(tài)，這種平衡一旦被打破，氧自由基大量累積，攻擊膜系統(tǒng)使酶和酚類底物接觸，或直接參與多酚氧化，導(dǎo)致褐變的快速發(fā)生。

溫度是影響桃果實酶促褐變的一個關(guān)鍵因素。PPO、POD等酶促褐變關(guān)鍵酶的活性隨著溫度的變化而改變。當溫度為20～60 ℃時，PPO與POD均能夠保持較高的活性；溫度為30～50 ℃時，2 種酶的活性出現(xiàn)峰值。桃果實品種不同，褐變關(guān)鍵酶的最適溫度也有所不同。此外，當貯藏溫度過低時，桃果實會發(fā)生冷害，組織細胞膜體系發(fā)生相變，完整性受到損傷，使酶系統(tǒng)與多酚底物接觸而發(fā)生褐變。

酸堿度也會對桃果實酶促褐變產(chǎn)生影響。不同品種桃中褐變關(guān)鍵酶的最適pH值不同，當體系pH值與酶的適宜pH值差距過大時，酶的活性會受到影響，導(dǎo)致氧化多酚物質(zhì)的能力下降。

針對桃貯運過程中的褐變控制，適當?shù)臏囟群蜌庹{(diào)是目前普遍使用的手段，而對桃加工中酶促褐變，低溫、隔氧、調(diào)酸、加抗氧化劑是目前加工褐變中通過外部因素進行控制的主要途徑。與酶促褐變密切相關(guān)的外部因素之間是相互影響、協(xié)同作用的，因此不同品種桃在貯運加工中褐變的控制一般綜合幾方面因素參數(shù)的優(yōu)化。

2 桃酶促褐變調(diào)控技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前，在桃果實的褐變調(diào)控中，常用的手段有熱處理滅酶、添加抗氧化劑、高壓處理技術(shù)、氣調(diào)貯藏技術(shù)等，通過抑制多種催化褐變反應(yīng)酶的活性、加入褐變底物取代物、采用褐變產(chǎn)物降解物及調(diào)節(jié)果實采后呼吸作用以對褐變進行控制。針對桃加工中酶促褐變常采用熱處理、高壓處理等物理手段；針對鮮食桃褐變一般采用氣調(diào)、抗氧化劑等制劑處理等方法進行控制。

2.1 物理處理技術(shù)

2.1.1 超高壓加工技術(shù)

超高壓加工技術(shù)是指在室溫條件下，利用100～1 000 MPa甚至更高的壓力處理食品，使蛋白質(zhì)變性，褐變相關(guān)酶失活，從而可以對褐變起到一定的抑制效果。

趙光遠等[54]采用超高壓技術(shù)處理鮮榨桃汁，發(fā)現(xiàn)壓力到達400 MPa之前，PPO活性隨著壓力升高而增加；超過400 MPa時，PPO活性快速下降。同時，隨著保壓時間的延長或處理溫度的上升，PPO活性也呈下降趨勢?？梢酝ㄟ^提高處理壓力和處理溫度、延長保壓時間的方法抑制PPO的活性。Chukwan等[55]對粘核桃和離核桃在100～500 MPa的壓力下處理10 min后發(fā)現(xiàn)，當壓力達到100 MPa后PPO活性受到一定影響；但壓力從100 MPa升高至400 MPa，PPO的活性沒有顯著差異；但當壓力升高至500 MPa時，PPO活性快速下降。主要原因是當壓力達到200 MPa時，PPO被一定程度激活，細胞膜完整性受到影響，酚類物質(zhì)與酶充分接觸發(fā)生褐變，因此需要足夠高的壓力以抑制酶的活性，這與趙光遠等[54]的研究結(jié)論基本一致。Dermesonlouoglou等[56]采用滲透脫水聯(lián)合高壓加工技術(shù)對鮮切桃進行處理，以提高其冷藏期間的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)滲透脫水聯(lián)合高壓加工技術(shù)能顯著抑制褐變，經(jīng)冷藏較長時間后鮮切桃的顏色也能保持穩(wěn)定。

超高壓處理技術(shù)能夠較為有效抑制PPO的活性，以此抑制桃加工過程中的褐變。其中處理壓力是非常重要的指標，直接影響到處理結(jié)果。通常，壓力超過400 MPa才能抑制PPO活性。但隨著壓力的升高，果實膜系統(tǒng)完整性會受到影響，反而會加劇酶與酚類物質(zhì)接觸促進褐變生成。因此將超高壓技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合使用，以在保持膜穩(wěn)定性同時抑制酶的活性，可以作為未來探索研究的方向之一。

2.1.2 高壓靜電場加工前處理技術(shù)

高壓靜電場是重要的物理場處理技術(shù)之一，具有高效低耗、無毒無害、無污染等優(yōu)點。果蔬組織內(nèi)的電荷性物質(zhì)在高壓靜電場處理情況下發(fā)生定向移動，影響果蔬細胞內(nèi)物質(zhì)流動和能量分布，從而抑制果蔬采后各類生物化學(xué)反應(yīng)進程，對果蔬保鮮具有積極作用。已有研究表明，高壓靜電保鮮技術(shù)結(jié)合低溫能夠抑制水蜜桃PPO活性。

戴瀚鋮[57]通過對貯藏前桃進行不同強度的高壓靜電場處理，并將桃置于不同溫度下貯藏，發(fā)現(xiàn)不同強度靜電場處理的桃在10 ℃貯藏時褐變無顯著差異。貯藏溫度5 ℃和7.5 ℃時，電場強度越高，褐變程度越低。對其中的相關(guān)酶進行活力測定，發(fā)現(xiàn)高壓靜電場增加了鮮切桃PAL、肉桂酸-4-羥化酶、4-香豆酸、輔酶A連接酶等多酚代謝積累關(guān)鍵酶的活性，降低了PPO、POD等褐變關(guān)鍵酶的活性，延緩原兒茶酸、兒茶素、綠原酸等含量的下降，延緩了褐變的發(fā)生。

高壓靜電場作為一種低消耗、無污染的物理保鮮加工處理方法，能夠有效抑制褐變相關(guān)關(guān)鍵酶的活性，延緩貯藏及加工過程中桃果實的褐變。但現(xiàn)階段高壓靜電場應(yīng)用于桃果實加工處理依然較少，有較大的研究開發(fā)空間。

2.1.3 微波加工前處理技術(shù)

微波通常是指頻率為300 MHz～300 GHz的電磁波，其能量傳遞無需經(jīng)歷由表及里的過程，而是通過電磁場直接到達物料中心，通過分子振動實現(xiàn)褐變等品質(zhì)改變反應(yīng)的發(fā)生，高效率、低流失。通常，微波的頻率越低，穿透性越強。微波可以通過熱效應(yīng)升溫使PPO發(fā)生不可逆變性，導(dǎo)致酶的失活；也可以通過非熱效應(yīng)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，進而使酶的活力下降。因此，微波處理可以基于對酶促褐變關(guān)鍵酶的干預(yù)應(yīng)用于桃果實加工褐變調(diào)控中。

Zhou Linyan等[58]對不同功率微波處理的桃泥品質(zhì)進行分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)微波處理的桃泥中PPO活性均顯著下降，PPO活性降低速率隨著處理時間的延長而減緩。同時，微波處理的桃泥總多酚含量、總黃酮含量和抗氧化能力均有所上升。Zhang Shaoying等[59]應(yīng)用不同功率與時間的微波對桃進行處理，發(fā)現(xiàn)不同功率處理桃中PPO的活性均有所下降，處理時間達到120 s時PPO活性無顯著差異，微波功率越高，PPO活性降低的速率越快。除此之外，微波處理提高了桃樣品的酸度，同時提高了氨基氮的含量，有效抑制了褐變。微波270 W處理90 s或450 W處理30 s桃汁的褐變能夠得到有效抑制。

微波處理所需的時間較短，能夠較快速地對酶產(chǎn)生不可逆影響，抑制酶的活性，從而減少褐變的發(fā)生。其中，微波功率是微波處理的一個關(guān)鍵因素，能夠直接影響處理的時間與處理結(jié)果。

2.1.4 氣調(diào)貯藏技術(shù)

氣調(diào)貯藏是通過調(diào)控果實貯藏庫中氣體組成，如CO2、O2，以及濕度、溫度等條件，抑制相關(guān)酶的活性和相關(guān)生理活動的進行，進而有效控制果實貯藏期間的呼吸速率和衰老進程，抑制褐變，從而保證果實及其加工制品的品質(zhì)和價值。除此之外，目前還有通過調(diào)節(jié)N2等氣體、添加1-MCP等乙烯抑制劑的方法，達到調(diào)控果蔬貯藏褐變的效果。

Zhou Huijuan等[60]通過調(diào)節(jié)桃果實貯藏空間中多種氣體的含量和組成，提高N2和CO2的濃度，降低O2的濃度，以對桃果實褐變進行控制。結(jié)果表明，氣調(diào)貯藏方法抑制了果實ATP亞甲基酶的蛋白質(zhì)表達，降低了其他代謝相關(guān)酶的活性，抑制了果實的呼吸作用，維持了較高的組織內(nèi)糖水平，抑制了果實的褐變。經(jīng)過氣調(diào)貯藏的桃果實褐變程度約為未經(jīng)處理桃果實的30%。何雙等[61]通過調(diào)節(jié)O2與CO2，并加入1-MCP的方法控制黃桃貯藏過程中的褐變。結(jié)果表明，在處理初期PPO、POD的活性呈下降趨勢，對褐變起到了有效抑制作用。但在中后期，黃桃中的自由基含量上升，從而誘導(dǎo)了2 種酶活性的上升。

氣調(diào)貯藏技術(shù)能夠有效抑制貯藏過程中桃果實發(fā)生的冷害與褐變，在較長時間內(nèi)維持果實品質(zhì)。但經(jīng)過長時間貯藏后再取出進行處理時，是否能在短時或長時加工中延續(xù)對褐變的抑制，仍需要進一步的研究。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

2.2.1 酶抑制型護色劑保鮮技術(shù)

酶抑制型護色劑通過螯合酶的活性輔基或是替代酶活性位點的氨基酸殘基，抑制相關(guān)酶的活性，從而控制鮮切果蔬褐變的發(fā)生。最常用的酶抑制型護色劑主要有抗壞血酸及其鹽類、4-己基間苯二酚、檸檬酸、含巰基（—SH）化合物等[62]。

Gohari等[63]使用外源脯氨酸和L-半胱氨酸對冷藏桃褐變進行控制，發(fā)現(xiàn)這種處理方法抑制了PPO的活性，同時提高了SOD、CAT和抗壞血酸過氧化物酶（aseorbateperoxidase，APX）的活性，提高了低溫環(huán)境下果實的抗氧化能力；同時，桃果實PAL/PPO活性比值升高，導(dǎo)致酚類化合物含量升高，褐變水平降低。Gao Hui等[64]研究0.1 mmol/L褪黑素（melatonin，MT）在1 ℃貯藏28 d期間對桃果實冷害、膜脂肪酸含量和酚類代謝的影響。結(jié)果表明，MT處理防止了膜脂質(zhì)過氧化，并有助于保持桃果實中不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的較高比例。MT處理還刺激了葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、莽草酸脫氫酶和苯丙氨酸解氨酶的活性，同時還抑制了PPO和POD的活性，有效抑制了桃貯藏過程中的褐變。Zhao Yaoyao等[65]通過使用天然植物激素茉莉酸對桃果實進行處理，發(fā)現(xiàn)茉莉酸處理增加了乙烯產(chǎn)量并且可以防止桃果實可溶性糖含量下降。可溶性糖含量在抵抗低溫脅迫、清除活性氧和穩(wěn)定膜方面起到了多重正向效應(yīng)，避免了活性氧攻擊膜體系，導(dǎo)致區(qū)域效應(yīng)被打破，有效抑制了褐變的發(fā)生。

酶抑制型護色劑通過抑制褐變中催化多酚氧化的關(guān)鍵酶，能夠顯著阻止或延緩褐變的發(fā)生。但在使用抑制劑的同時，也會向產(chǎn)品中引入新的化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)本身或與果實組分的反應(yīng)產(chǎn)物可能存在一定的負面作用，因此尋找高效、無害的護色劑將會成為未來研究重點。

2.2.2 生理調(diào)節(jié)型護色劑保鮮技術(shù)

鈣是植物生長過程中一種必需的營養(yǎng)元素，在植物正常生理代謝活動中發(fā)揮重要作用。鈣離子是構(gòu)成細胞壁的重要元素，可以與細胞壁中的果膠類物質(zhì)結(jié)合，形成果膠鈣，提高細胞壁物質(zhì)穩(wěn)定性，提高膜的抗氧化能力，降低自由基對膜系統(tǒng)的傷害。除此之外，鈣能抑制果蔬的呼吸強度，減緩呼吸進程，通過減弱果實內(nèi)源代謝活動，抑制褐變的進行。

Lo’ay等[66]采用納米鈣離子與抗壞血酸共同對‘佛羅里達王子’桃進行處理，發(fā)現(xiàn)桃果實中的APX、CAT、SOD和谷胱甘肽還原酶等抗氧化酶的活性均有所上升；H2O2和氧自由基的含量有所下降，桃果實的褐變得到了一定的抑制。Zhi Huanhuan等[67]采用鈣離子的微酸性電解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW）對桃果實進行處理。結(jié)果表明，SAEW抑制了桃果實中PPO活性的增加和酚類化合物的積累，同時添加鈣離子的SAEW對PPO的活性有更為顯著的抑制效果。除此之外，在貯藏期間，SOD、CAT和POD等酶的活性有所上升。與對照組相比，在SAEW中添加或不添加Ca2+的處理顯著減少了貯藏期間的組織褐變。

生理調(diào)節(jié)型護色劑通過調(diào)控桃果實中抗氧化酶的活性或加強細胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低氧自由基攻擊的影響以抑制褐變。與酶抑制型護色劑類似，部分生理調(diào)節(jié)型護色劑需要后續(xù)處理，以避免對人體健康的危害。

2.3 聯(lián)合處理保鮮技術(shù)

采用多種物理或化學(xué)手段共同對桃果實進行處理，以抑制其褐變的處理方法稱為聯(lián)合方法。聯(lián)合多種手段同時針對酶、多酚底物、細胞膜系統(tǒng)、活性氧等褐變形成因子進行處理，以抑制酶活性或者保護細胞膜系統(tǒng)，從而更加高效地抑制桃果實的褐變。

在桃貯藏和運輸過程中褐變的控制方面，Li Yali等[68]采用紫外線B（UV-B）輻照聯(lián)合1-MCP熏蒸的方法對桃果實進行處理。結(jié)果表明，1.46 kJ/m2UV-B照射結(jié)合1 μL/L 1-MCP熏蒸有效提高了總酚含量，抑制了PPO和POD的活性，增強了膜的穩(wěn)定性，減緩了呼吸代謝，對桃果實的褐變起到了有效的抑制作用。Huang Dandan等[69]采用海藻酸鈉（sodium alginate，SA）與NO聯(lián)合方法對桃果實進行處理。結(jié)果表明，10 mg/g SA聯(lián)合10 μmol/L NO能夠延緩硬度、果實亮度和可溶性固形物含量的降低，同時抑制PPO、PAL、POD、脂肪氧化酶等褐變關(guān)鍵酶的活性；除此之外，還降低了氧自由基、H2O2的積累量，增加了CAT和SOD的活性，SA與NO聯(lián)合方法能夠有效抑制桃的褐變。王美紅等[70]研究采用CaCl2和1-MCP單獨或復(fù)合處理對桃果實采后貯藏期間品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，經(jīng)過處理后的桃果實在貯藏過程中呼吸強度與乙烯釋放強度顯著下降，褐變出現(xiàn)時間推遲，褐變程度顯著下降。其中，CaCl2和1-MCP復(fù)合處理效果優(yōu)于單獨處理。謝小燕等[71]研究程序降溫分別與1-MCP和保鮮紙協(xié)同處理對蟠桃貯藏品質(zhì)和果皮褐變的影響，發(fā)現(xiàn)程序降溫協(xié)同保鮮紙?zhí)幚砟軌蛴行Ы档蚆DA含量和相對電導(dǎo)率，抑制PPO和POD活性，進而有效控制褐變。

在桃加工中，目前的超高壓等物理處理和抗氧化劑聯(lián)合作用，但是在能效和成本方面還存在一定限制，同時聯(lián)合2 種或多種處理手段，并通過優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，以加強對褐變的控制，將是桃加工中控制褐變形成積累的重要方向。

3 結(jié)語

桃采后貯藏及加工過程中發(fā)生的酶促褐變是影響果實和制品品質(zhì)的重要因素，不但會引起加工后產(chǎn)品的色澤品質(zhì)劣變進而導(dǎo)致商品價值的降低，同時褐變中產(chǎn)生的醌類物質(zhì)及其聚合色素大分子對人體健康會產(chǎn)生影響。因此，對桃酶促褐變及其調(diào)控手段進行深入探索十分必要。長期以來，國內(nèi)外研究一直在持續(xù)進行并取得了一些成果，但其中仍然存在一些問題尚待深入探討。

1）桃酶促褐變機理深入研究：酶促褐變機理研究對于控制桃的保鮮和加工品質(zhì)具有重大意義?，F(xiàn)階段，包括酚-酶區(qū)域假說在內(nèi)的多種理論研究仍停留在假說層面，與桃貯藏和加工中褐變形成的實際情況存在一定的差距。桃酶促褐變是果實應(yīng)對外界不良刺激的應(yīng)激性生理活動，參與物質(zhì)的種類繁多而復(fù)雜，單一層面的假說難以完全概括。除此之外，多數(shù)對桃酶促褐變機理的研究多以模擬體系為基礎(chǔ)，在真實食品體系中的研究不足。后續(xù)應(yīng)繼續(xù)對酶促褐變的理論進行更深入的研究，為褐變調(diào)控提供理論基礎(chǔ)。2）桃褐變機理分子生物學(xué)層面的深入研究：桃在受到外界刺激后，正常生理代謝發(fā)生很大變化，多種褐變相關(guān)酶基因表達量上升，導(dǎo)致褐變快速發(fā)生。與此同時果實內(nèi)部代謝發(fā)生變化，褐變前后代謝組分差異顯著。轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)作為新一代技術(shù)，可以深入研究桃果實褐變的關(guān)鍵基因與代謝通路，從分子層面對桃酶促褐變作出解釋。除此之外，PPO對多酚物質(zhì)催化方式、二者結(jié)合方式、結(jié)合位點等問題還需要進一步明確。對此，分子動力學(xué)模擬作為新的研究方法，可以對酶的作用方式作出預(yù)測，進行針對性調(diào)控。3）桃貯藏期間酶促褐變因子控制：桃貯藏期間會產(chǎn)生2 次呼吸高峰和1 次乙烯釋放高峰。乙烯釋放高峰先于呼吸高峰出現(xiàn)，且出現(xiàn)時間受到乙烯調(diào)節(jié)劑、外界溫度等多種因素影響，但由于桃冷敏感性強，在低溫下會發(fā)生冷害，導(dǎo)致果實品質(zhì)的下降并引發(fā)內(nèi)源性褐變，因此無法單一地通過降低溫度控制褐變。在后續(xù)的研究中應(yīng)更多地考慮通過延后乙烯釋放高峰和呼吸高峰的時間，避免果實的過度成熟，及提高果實的抗氧化能力，以控制褐變。4）桃加工酶促褐變關(guān)鍵因素研究：多酚、酶、氧氣、溫度、pH值等因素共同影響桃果實的酶促褐變，但不同品種的桃果實中酚類物質(zhì)與酶的種類和含量不同，因此褐變的速度和程度也不同。最新的研究表明，細胞壁、細胞膜與質(zhì)膜的完整性也可能對酶促褐變產(chǎn)生顯著影響且影響作用可能超過酶活性。同時，桃果膠的降解、果膠酸與多酚反應(yīng)、褐變中間物與氨基酸反應(yīng)等都會加速桃加工中褐變程度，而相關(guān)研究對桃加工制品褐變的調(diào)控仍有重要意義。因此，加工體系的多種影響因素對褐變的影響機制仍需要進一步系統(tǒng)地進行分析與評價，尋找其中的關(guān)鍵物質(zhì)，為不同品種桃加工的酶促褐變調(diào)控提供理論依據(jù)與研究方向。5）提高桃加工褐變控制單元的產(chǎn)業(yè)化程度：現(xiàn)階段大部分桃褐變調(diào)控技術(shù)僅停留在實驗研究階段，未能投入工業(yè)生產(chǎn)中。除此之外，桃皮、核、渣等副產(chǎn)品的精深加工中可能出現(xiàn)的褐變問題尚無針對性研究方案與解決方法。面對企業(yè)實際生產(chǎn)中原料數(shù)量、貯藏條件、產(chǎn)品需求等狀況，如何開發(fā)出安全、可靠、成本合理、易于應(yīng)用的褐變控制設(shè)備并加速推進產(chǎn)品生產(chǎn)，是桃加工褐變控制研究滿足市場需求非常重要的一環(huán)，也是未來高品質(zhì)桃制品加工生產(chǎn)的必然方向。