核心概念
生物学
化学
化学反应
酶
食物
简介
你有没有想过为什么苹果切片一旦切开就会变成棕色，或者为什么黄色的香蕉随着时间的推移会出现黑点？这两种现象都有相同的原因：由一种叫做多酚氧化酶 (PPO) 的酶引发的酶促褐变。在这个活动中，你将通过在短短几秒钟内将香蕉从黄色变成棕色来了解这种酶是如何工作的。然后，你将探索如何让你的苹果切片保持新鲜！
背景
每天都有大量的水果和蔬菜被生产、加工和运输，以便我们能够买到新鲜的。然而，许多这些农产品从未进入商店。这是因为一些水果和蔬菜，如杏、蘑菇、生菜和梨，由于酶促褐变而随着时间的推移会退化。如果你观察香蕉几天或几周，你就可以自己看到这一点。你会买一根棕色的香蕉吗？酶促褐变是水果和蔬菜质量损失的最大原因之一，尽管它不会使食物变得有害食用。那么，酶促褐变过程中到底发生了什么？
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这个过程分为几个步骤。负责褐变的酶叫做多酚氧化酶（或 PPO）。在氧气存在的情况下，PPO 酶将称为酚类化合物的物质（通过氧化过程）转化为称为醌的不同化合物。然后，醌与其他化合物反应形成黑色素。黑色素是使我们的头发、皮肤和眼睛虹膜着色的同一种深棕色色素。它也会使水果和蔬菜变成棕色。然而，这种反应通常不会在新鲜的水果和蔬菜中发生，因为 PPO 和酚类化合物在农产品植物细胞中是分离的。
只有当 PPO、酚类化合物和氧气相互接触时，才会触发酶促褐变过程。这正是水果被切开、掉落或被过度碰撞时发生的情况。当水果组织因热、冷、年龄或机械应力而受损时，其细胞会破裂，酚类化合物和酶被释放并与空气中的氧气混合。结果，受损的组织几乎立即变成棕色。在这个活动中，你将亲眼看到这种褐变过程，并研究如何避免这种反应。所以，拿起一些水果，开始吧！
材料
香蕉（黄色，没有棕色斑点）
炉子
锅
水
计时器
成人助手
苹果
砧板
刀
柠檬汁
蒸馏醋
牛奶
额外一到两根香蕉（可选）
冰箱（可选）
胶带（可选）
其他要测试的水果和蔬菜（可选）
准备工作
在锅中装满自来水。
在成人的帮助下，将锅放在炉子上，将水加热至沸腾。在接触非常热的水时，务必小心并寻求成人帮助。
步骤
拿起你的一根香蕉，仔细观察它的皮。它是什么颜色？你看到任何棕色斑点吗？
小心地将香蕉的底部三分之一浸入沸水中 30 秒。当你将香蕉浸入热水中时，会发生什么？
30 秒后，将香蕉从沸水中取出，观察另外三分钟。你注意到了什么？过一会儿香蕉看起来不一样了吗？有什么不同？
当香蕉冷却下来后，剥开香蕉。看看果皮里面的果肉。你预料到香蕉会是这样吗？
在成人的帮助下，在砧板上从苹果上切下两片。将每片切片侧放。它们看起来怎么样？
用叉子在其中一片苹果片上戳几下。然后观察两片切片 15 到 20 分钟。苹果片随着时间的推移会如何变化？你注意到两片切片之间有区别吗？如果有，你能解释原因吗？
从苹果上再切五片，并将每片侧放。切完后立即在第一片上撒上牛奶，第二片上撒上蒸馏醋，第三片上撒上柠檬汁，第四片上撒上水。最后一片保持原样。然后用叉子在每片苹果片上戳几下。你认为这些液体会对苹果产生什么作用？
再观察所有五片苹果片 15 到 20 分钟。15 到 20 分钟后，苹果片有什么不同？每种液体对苹果片有什么作用？你能解释你的结果吗？
额外： 不要加热香蕉，尝试将其暴露在寒冷中。将一根香蕉放在冰箱里几天。拿起第二根香蕉，用胶带覆盖香蕉皮的部分区域。发挥你的创造力，用胶带设计图案！然后也把那根香蕉放在冰箱里。每天检查两根香蕉。两根香蕉都会变色吗？几天后当你取下胶带时，第二根香蕉看起来怎么样？你认为发生了什么？
额外： 除了香蕉和苹果之外，其他水果也可能发生酶促褐变。测试不同的水果或蔬菜，看看它们是否容易发生酶促褐变。或者尝试相同的水果，但测试不同种类的那种水果。不同种类的苹果有什么不同？
观察和结果
你是否能够改变香蕉的颜色？很有可能，是的！你可能在将香蕉放入沸水中后并没有观察到很大的差异，但在接下来的 30 秒内以及将其取出后，它应该变得非常黑了。你应该注意到，只有在香蕉浸入热水中的地方才会发生颜色变化。这是因为沸水对香蕉皮外层的细胞造成了热应力并破坏了它们。随着细胞破裂，它们释放出 PPO 和酚类化合物，然后这些化合物与空气中的氧气反应形成黑色素。只有果皮应该会受到酶促褐变的影响，因为香蕉的内部部分受到果皮的保护。
如果你将香蕉放在冰箱里，整根香蕉都应该变成棕色。由于香蕉是一种热带水果，它是为温暖的温度进化的，这就是为什么香蕉细胞在寒冷中会受损的原因。然而，如果你用胶带粘住香蕉的部分区域，你应该会注意到，在胶带下方，香蕉保持了黄色。这是因为胶带将香蕉与氧气隔开，而氧气是酶促褐变反应发生所必需的。
当你切开苹果时，它的组织会受损，其细胞会因机械应力而破裂。这再次触发了酶促褐变，你本应在苹果切片上观察到这一点。当你用叉子戳苹果片时，你会破坏更多的细胞并释放更多的酶和酚类化合物，这就是为什么这片苹果片应该明显变黑的原因。水果或蔬菜内部的 PPO 含量决定了其酶促褐变的程度。这就是为什么一些水果或蔬菜，甚至不同类型的含有更多这些化合物的苹果，会比其他水果或蔬菜颜色更深。
当你在苹果片上撒上牛奶、柠檬汁、醋和水时，你应该注意到酸性溶液（如醋和柠檬汁）阻止了酶促褐变。这是因为 PPO 在酸性环境中无法很好地工作，这意味着酶停止工作或大大减慢了速度。所以下次你吃苹果并且不想让它变成棕色时，你就知道该怎么做了！
清理
如果你愿意，并且如果你使用了干净的工具，你可以吃掉实验水果。你可以将未吃完的水果堆肥。
更多探索 为什么苹果切片切开后会变成棕色？，来自大众科学 为什么碰伤的水果会变成棕色？，来自大众科学 酶促褐变，来自 Food-Info，瓦赫宁根大学
水果和蔬菜中酶促褐变的预防，来自欧洲科学期刊 儿童 STEM 活动，来自科学伙伴
这项活动由科学伙伴合作推出
