核心概念
生物學
化學
化學反應
酶
食物
簡介
你有沒有想過為什麼蘋果切片一旦切開就會變成棕色，或者為什麼黃色的香蕉隨著時間的推移會出現黑點？這兩種現象都有相同的原因：由一種叫做多酚氧化酶 (PPO) 的酶引發的酶促褐變。在這個活動中，你將透過在短短幾秒鐘內將香蕉從黃色變成棕色來了解這種酶是如何工作的。然後，你將探索如何讓你的蘋果切片保持新鮮！
背景
每天都有大量的水果和蔬菜被生產、加工和運輸，以便我們能夠買到新鮮的。然而，許多這些農產品從未進入商店。這是因為一些水果和蔬菜，如杏、蘑菇、生菜和梨，由於酶促褐變而隨著時間的推移會退化。如果你觀察香蕉幾天或幾周，你就可以自己看到這一點。你會買一根棕色的香蕉嗎？酶促褐變是水果和蔬菜質量損失的最大原因之一，儘管它不會使食物變得有害食用。那麼，酶促褐變過程中到底發生了什麼？
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這個過程分為幾個步驟。負責褐變的酶叫做多酚氧化酶（或 PPO）。在氧氣存在的情況下，PPO 酶將稱為酚類化合物的物質（透過氧化過程）轉化為稱為醌的不同化合物。然後，醌與其他化合物反應形成黑色素。黑色素是使我們的頭髮、皮膚和眼睛虹膜著色的同一種深棕色色素。它也會使水果和蔬菜變成棕色。然而，這種反應通常不會在新鮮的水果和蔬菜中發生，因為 PPO 和酚類化合物在農產品植物細胞中是分離的。
只有當 PPO、酚類化合物和氧氣相互接觸時，才會觸發酶促褐變過程。這正是水果被切開、掉落或被過度碰撞時發生的情況。當水果組織因熱、冷、年齡或機械應力而受損時，其細胞會破裂，酚類化合物和酶被釋放並與空氣中的氧氣混合。結果，受損的組織幾乎立即變成棕色。在這個活動中，你將親眼看到這種褐變過程，並研究如何避免這種反應。所以，拿起一些水果，開始吧！
材料
香蕉（黃色，沒有棕色斑點）
爐子
鍋
水
計時器
成人助手
蘋果
砧板
刀
檸檬汁
蒸餾醋
牛奶
額外一到兩根香蕉（可選）
冰箱（可選）
膠帶（可選）
其他要測試的水果和蔬菜（可選）
準備工作
在鍋中裝滿自來水。
在成人的幫助下，將鍋放在爐子上，將水加熱至沸騰。在接觸非常熱的水時，務必小心並尋求成人幫助。
步驟
拿起你的一根香蕉，仔細觀察它的皮。它是什麼顏色？你看到任何棕色斑點嗎？
小心地將香蕉的底部三分之一浸入沸水中 30 秒。當你將香蕉浸入熱水中時，會發生什麼？
30 秒後，將香蕉從沸水中取出，觀察另外三分鐘。你注意到了什麼？過一會兒香蕉看起來不一樣了嗎？有什麼不同？
當香蕉冷卻下來後，剝開香蕉。看看果皮裡面的果肉。你預料到香蕉會是這樣嗎？
在成人的幫助下，在砧板上從蘋果上切下兩片。將每片切片側放。它們看起來怎麼樣？
用叉子在其中一片蘋果片上戳幾下。然後觀察兩片切片 15 到 20 分鐘。蘋果片隨著時間的推移會如何變化？你注意到兩片切片之間有區別嗎？如果有，你能解釋原因嗎？
從蘋果上再切五片，並將每片側放。切完後立即在第一片上撒上牛奶，第二片上撒上蒸餾醋，第三片上撒上檸檬汁，第四片上撒上水。最後一片保持原樣。然後用叉子在每片蘋果片上戳幾下。你認為這些液體會對蘋果產生什麼作用？
再觀察所有五片蘋果片 15 到 20 分鐘。15 到 20 分鐘後，蘋果片有什麼不同？每種液體對蘋果片有什麼作用？你能解釋你的結果嗎？
額外： 不要加熱香蕉，嘗試將其暴露在寒冷中。將一根香蕉放在冰箱裡幾天。拿起第二根香蕉，用膠帶覆蓋香蕉皮的部分割槽域。發揮你的創造力，用膠帶設計圖案！然後也把那根香蕉放在冰箱裡。每天檢查兩根香蕉。兩根香蕉都會變色嗎？幾天後當你取下膠帶時，第二根香蕉看起來怎麼樣？你認為發生了什麼？
額外： 除了香蕉和蘋果之外，其他水果也可能發生酶促褐變。測試不同的水果或蔬菜，看看它們是否容易發生酶促褐變。或者嘗試相同的水果，但測試不同種類的那種水果。不同種類的蘋果有什麼不同？
觀察和結果
你是否能夠改變香蕉的顏色？很有可能，是的！你可能在將香蕉放入沸水中後並沒有觀察到很大的差異，但在接下來的 30 秒內以及將其取出後，它應該變得非常黑了。你應該注意到，只有在香蕉浸入熱水中的地方才會發生顏色變化。這是因為沸水對香蕉皮外層的細胞造成了熱應力並破壞了它們。隨著細胞破裂，它們釋放出 PPO 和酚類化合物，然後這些化合物與空氣中的氧氣反應形成黑色素。只有果皮應該會受到酶促褐變的影響，因為香蕉的內部部分受到果皮的保護。
如果你將香蕉放在冰箱裡，整根香蕉都應該變成棕色。由於香蕉是一種熱帶水果，它是為溫暖的溫度進化的，這就是為什麼香蕉細胞在寒冷中會受損的原因。然而，如果你用膠帶粘住香蕉的部分割槽域，你應該會注意到，在膠帶下方，香蕉保持了黃色。這是因為膠帶將香蕉與氧氣隔開，而氧氣是酶促褐變反應發生所必需的。
當你切開蘋果時，它的組織會受損，其細胞會因機械應力而破裂。這再次觸發了酶促褐變，你本應在蘋果切片上觀察到這一點。當你用叉子戳蘋果片時，你會破壞更多的細胞並釋放更多的酶和酚類化合物，這就是為什麼這片蘋果片應該明顯變黑的原因。水果或蔬菜內部的 PPO 含量決定了其酶促褐變的程度。這就是為什麼一些水果或蔬菜，甚至不同型別的含有更多這些化合物的蘋果，會比其他水果或蔬菜顏色更深。
當你在蘋果片上撒上牛奶、檸檬汁、醋和水時，你應該注意到酸性溶液（如醋和檸檬汁）阻止了酶促褐變。這是因為 PPO 在酸性環境中無法很好地工作，這意味著酶停止工作或大大減慢了速度。所以下次你吃蘋果並且不想讓它變成棕色時，你就知道該怎麼做了！
清理
如果你願意，並且如果你使用了乾淨的工具，你可以吃掉實驗水果。你可以將未吃完的水果堆肥。
更多探索 為什麼蘋果切片切開後會變成棕色？，來自大眾科學 為什麼碰傷的水果會變成棕色？，來自大眾科學 酶促褐變，來自 Food-Info，瓦赫寧根大學
水果和蔬菜中酶促褐變的預防，來自歐洲科學期刊 兒童 STEM 活動，來自科學夥伴
這項活動由科學夥伴合作推出
