苹果被氧化的奥秘
16 09 2014年把苹果切成片，不马上吃掉的话，很快就会变成褐色。我们从小就知道，这是“氧化”了。其他的植物食品有的也有类似的现象，例如土豆切片，也会很快变成褐色。但是有的植物食品却没有这样现象，这是为什么呢？它们为什么不怕氧气？
苹果、土豆中被氧化的物质，属于酚类物质，但是酚类物质遇到氧气是不会很快被氧化的，这个反应过程需要催化剂的催化，这种催化剂是苹果细胞制造的一种蛋白质，叫多酚氧化酶。在正常情况下，多酚氧化酶在细胞的质体内，酚类物质在细胞的液泡内，位于不同的地方，互相不接触，不会起反应。但是一旦苹果受挤压、磨损、切割，细胞破裂，多酚氧化酶和酚类物质碰到了一起，就会把酚类物质氧化成醌类物质，醌类物质再进而变成黑色素，苹果受伤的部位就变成褐色的了。有时苹果表面看上去完好，但因为在采摘时挤压过，里面受伤部位也已褐化了。
为什么会产生这种现象呢？这可能是植物抵抗害虫、病原体侵袭，保护自己的一种方式。例如，西红柿的叶片中含有很高含量的多酚氧化酶，如果受伤还会刺激它生产更多的多酚氧化酶，而多酚氧化酶越高，就越能抵抗害虫的入侵，反之，则容易受到害虫入侵。有些茄科植物甚至能通过组织褐化困住入侵的害虫。但是多酚氧化酶在苹果中似乎没什么用，比较不同品种的苹果，发现它们的多酚氧化酶含量与它们受害虫感染的程度并不存在相关性。多酚氧化酶有可能只是苹果从它们的祖先继承下来的没用遗产。
但是褐化却会对苹果产业造成麻烦。并不仅仅是影响卖相，而且因为苹果的香味、口味来自于酚类物质，酚类物质被氧化了，会降低苹果品质。有时苹果要切片了销售，而有的苹果产品生产更离不开对苹果组织的破坏，例如生产苹果汁、苹果干，那么这时候褐化就成为一大问题。这可以通过添加某种化学物质抑制多酚氧化酶活性的办法来解决，例如常用的有添加柠檬酸、亚硫酸盐，但这样做不仅增加了生产成本，而且这些物质本身又会改变苹果的味道，有的过量食用还有健康风险。
可不可以培育出不容易褐化的苹果呢？可以的，市场上也的确有低褐化或慢褐化的苹果品种。褐化是因为酚类物质被多酚氧化酶氧化引起的，那么要减少褐化，就有两条培育思路。一种办法是减少苹果中酚类物质的含量。不同苹果品种的酚类物质含量不同，有的含量高，有的含量低，含量高的容易褐化，含量低的不容易褐化。通过培育，是可以培育出酚类物质含量很低的苹果品种的。但是酚类物质对苹果来说并不是多余的，有重要的生理功能，而且苹果的香味和口味就来自于酚类物质，所以如果酚类物质太低，苹果产量和品质都会受影响。所以这不是一个好方法。
另一种办法是降低苹果中多酚氧化酶的含量。多酚氧化酶是由基因编码、控制生产的，通过培育，可以筛选出发生变异的多酚氧化酶基因，它们编码的多酚氧化酶活性低或丧失了活性。但是这需要很长时间的、多达几十年的精心培育，而且多酚氧化酶有四个基因，通过传统的育种方法想获得四个基因都同时发生变异的品种，几乎是不可能的事。
但是用基因工程的方法，在苹果的基因组中插入四个基因片段，却可以让这四个多酚氧化酶基因都一下子失灵，不再生产多酚氧化酶，这种苹果中几乎不含多酚氧化酶，即使受到了损伤，也不会褐化，其果肉切开后在几天内都会保持白色，所以被叫做“北极苹果”。这种苹果已经研制出来，目前在美国处于最后的审批阶段，有望成为第一种上市的转基因大众水果。
还有别的因素会让苹果褐化，例如苹果发霉、腐烂，受真菌、细菌感染，也会褐化。“北极苹果”并不能抵抗真菌、细菌感染，所以它一旦褐化了，就意味着变质不能吃了。而普通的苹果是区分不了多酚氧化酶引起的无害褐化和病原体感染引起的有害褐化的，你吃了一个有褐斑的苹果，以为是氧化造成的，说不定其实是受了真菌的感染。在这个意义上，“北极苹果”不仅仅是卖相好、品质高，对减少我们摄入真菌、细菌毒素，也是有好处的。
2014.9.10
（《新华每日电讯》2014.9.12）
