青花椒(Zanthoxylum schinifolium Sieb. et Zucc)是花椒的一个品种,因其果实成熟后为青色而得名。青花椒果皮含有丰富的叶绿素,但其在采后自然干燥过程中易发生变色和褪绿,严重影响其商品性能和市场价格,也不利于青花椒产业的发展。为了探索青花椒在干燥过程中变色的机制以及相应的护色方法,本文以重庆产的新鲜青花椒为实验材料,研究了青花椒在自然干燥过程中的体内叶绿素酶降解的问题,详尽的阐述了叶绿素在这一过程中的变化以及相关的酶降解机制,同时本文也研究了青花椒干燥过程中的护色问题,希望为青花椒产业的发展做出贡献,同时也为相关的理论研究提供借鉴和参考。在探索青花椒干燥过程中叶绿素酶降解机制时,实验以新鲜青花椒为原料,首先研究酶在干燥过程中是否对青花椒色泽影响显著,确定酶在青花椒干燥变色过程中所起的作用。然后通过实验设计得到不同的青花椒样品,具体研究青花椒在自然干燥过程(尤其是慢速干燥过程)中叶绿素酶降解的机制,通过电子眼检测果皮颜色的变化,通过高效液相色谱等方法检测叶绿素及其衍生物的变化和相关酶活性的变化,建立相应的叶绿素酶降解机制。具体研究结果如下：1.以青花椒变色最严重的干燥模式作为实验条件,对光、氧、酶三因素进行析因实验,研究结果表明,影响青花椒干燥变色的主要因素为光和酶,二者主效应均显著,氧在青花椒干燥过程中单独发挥的作用不大。2.青花椒自然干燥试验在遮光条件下进行以排除光的干扰,实验设计不同的干燥模式,以不同组织状态的青花椒(青花椒油胞是否完整)为研究对象,检测在自然干燥过程中青花椒果皮颜色的变化、叶绿素及其衍生物的变化和相关酶活性的变化,得到如下研究结果：(1)当鲜青花椒油胞完整时,快速干燥青花椒(50℃)可以有效护色,在短时间内与叶绿素降解相关的酶活性均受到抑制。但在慢速干燥(25℃)过程中,青花椒体内总叶绿素(叶绿素a和b)降解了约44%,其体内同时存在着两条叶绿素酶降解途径——叶绿素PaO酶降解途径和叶绿素降解过氧化物酶途径,相应的酶降解产物也是这两条途径中常见的叶绿素衍生物。和叶绿素a的含量相比,这些叶绿素衍生物在青花椒体内的含量在各个阶段均较小,最后干青花椒中残留的叶绿素类色素主要还是叶绿素a和叶绿素b(占干青花椒体内总叶绿素类色素含量的90%)。在青花椒慢速干燥的过程中,叶绿素PaO酶降解途径中的脱镁叶绿酸酶活力和叶绿素降解过氧化物酶途径中叶绿素降解过氧化物酶活力均有显著提高,被认为是此过程中的关键性酶。(2)当鲜青花椒的油胞被破坏后,青花椒在自然干燥过程中变色迅速,即使马上采用快速干燥(50℃)的方法,最终干青花椒的颜色也为黑褐色,总叶绿素降解了约86%。在慢速干燥(25℃)过程中,其体内叶绿素酶、脱镁叶绿酸酶活力逐渐降低,且活力都比同阶段未破坏油胞的实验组低,而在此过程中,叶绿素降解过氧化物酶的活力升高至一峰值(6.26U/mgprotein,干燥60h时)然后逐渐降低,且普遍比未破坏油胞实验组高。由于破坏油胞可以增加酶和反应底物之间的接触机会,所以使得破坏油胞后的青花椒体内的叶绿素降解得更快、量更大。破坏油胞的青花椒在25℃下缓慢干燥,体内总叶绿素降解了约94%。相应的叶绿素降解产物的构成复杂,除了常见的PaO酶降解途径和叶绿素降解过氧化物酶途径中的叶绿素衍生物外,逐渐增加的叶绿素降解过氧化物酶活力使得许多C132-OH氧化型叶绿素的含量不断增加。此外,破坏油胞在一定程度上抑制了PaO酶降解途径中脱镁叶绿酸a之后的降解反应,使得脱镁叶绿酸a和焦脱镁叶绿酸a在青花椒体内积累,最终成为干青花椒体内含量最多的叶绿素类色素(占干青花椒体内总叶绿素类色素含量的46%),同时这两种叶绿素类色素的累积也是最终破坏油胞的青花椒干燥后呈现黑褐色的最主要原因。3.在研究青花椒干燥护色问题时,以新鲜青花椒为研究材料,主要研究了护色剂复配护色、微波热处理护色以及二者相结合的护色,通过电子眼检测最终干青花椒的颜色来确定最佳的护色方案。得到的研究结果如下：(1)护色剂复配处理的最佳组合为含有1×10-4mol/L试剂A,0.5%试剂B和0.1%抗坏血酸钠的30%乙醇溶液,此组合处理后的青花椒在干燥后a值净值达-4.86；(2)微波热处理护色的最佳工艺条件为：投入青花椒质量为50g,微波功率为462W,微波时间为60s,在此条件下所得到的干燥青花椒a值净值为-2.83；(3)微波热处理和护色剂处理相结合的最佳方法为：采用上述微波热处理的最佳工艺处理后再用含有0.4%异抗坏血酸钠的30%乙醇溶液处理,在此条件下,所得干制青花椒的a值净值为-5.26。可见,相对于不进行处理的对照组(a值净值为1.5-1.8),三种护色方法均达到了较好的护色效果,而效果最好的是微波热处理和护色剂相结合的方法,所制得的干青花椒a值最低,保持了青花椒最好的绿色状态。本文为国家自然科学基金项目“青花椒在自然干燥过程中发生变色的机理研究(31071599)”的部分研究内容。