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马铃薯(Solanum tuberosum L.)具有产量高、适应性强、营养丰富及综合加工用途广泛等特点,是世界上重要的四大粮食作物之一。马铃薯加工是农产品高值化的最重要环节,加工过程中的褐变严重影响马铃薯深加工产品的质量和市场竞争力。因此,研究褐变发生机理以及抑制技术对马铃薯加工产业的发展意义深远。本课题研究了马铃薯加工过程中的酶促褐变机理,并建立体外褐变数学模型,为马铃薯加工中抑制褐变研究提供理论依据。本研究的内容及结论如下：首先,建立马铃薯块茎组织褐变度与多酚氧化酶和酚酸的相关性,确定色泽劣变的主导因素。采用分光光度法测定马铃薯块茎褐变程度、PPO活力,高效液相色谱法测定块茎中绿原酸含量,SPSS软件分析三者在加工过程中的动态变化,并进行相关性分析。结果表明不同温度相关性差异显著,30℃时褐变度与PPO、总酚、绿原酸的相关系数r分别为-0.972、-0.947、-0.966；45℃为-0.924、-0.605、-0.856；60℃则为-0.794、-0.715、-0.858。表明褐变度与多酚氧化酶活力及酚酸含量呈负相关,且温度越高相关性越差,60℃下相关系数仅为0.794,表明高温条件下由PPO引起的酶促褐变已经不是马铃薯块茎加工中色泽劣变的主要原因。其次,建立马铃薯多酚氧化酶热稳定性模型,预测多酚氧化酶活力的变化趋势。利用分光光度法测定不同加热温度和加热时间处理下多酚氧化酶的残存酶活,Matlab软件对数据进行多项式模型拟合。二元三次多项式模型拟合度较高,其中R2=0.981,P<0.01表明模型具有极显著性。回归方程如下：Z=24.54+6.116X+3.406Y-0.02689X2-0.2361XY-0.03509Y2-0.0002836X3+0.001326X2Y+0.0012XY2。验证实验表明,残存酶活在30%-80%范围时,误差在5%左右。模型能够较准确的反映并预测热加工中PPO活力的变化趋势。再次,研究多酚氧化酶酶促动力学,包括动力学方程的建立、底物特异性研究和褐变活化能的测定。通过Hanes-Woolf法作计算动力学参数Vmax和Km,由阿伦尼乌斯(Arrhenius)公式计算酶促褐变活化能Ea。绿原酸、咖啡酸、L-多巴和酪氨酸的Vmax值分别为：0.2060、0.2897、0.1251和0.0098mol/L·min, Km值分别为10.3845、15.8274、18.0205和5.5913mmol/L,褐变活化能Ea分别为：37.165、20.716、37.877、31.269KJ/mol,马铃薯多酚氧化酶不能催化对苯二酚和阿魏酸。不同酚酸单体与马铃薯PPO亲和力(Vmax/Km)大小依次为：绿原酸>咖啡酸>L-多巴>酪氨酸,马铃薯PPO最适底物为绿原酸,它主要催化具有邻位酚羟基结构的底物。温度的变化对绿原酸Km值影响最大,表明高温下与酶的亲和力更大。最后,建立双底物褐变模型,预测底物组成差异对褐变的影响。采用分光光度法测定不同底物组成下褐变度的改变,利用Matlab软件对所得数据进行二次多项式(Y=b0+b1X2+b2Y2+b3XY+b4X+b5Y)拟合,运用SPSS软件对三种拟合模型方程的系数进行回归性分析。结果显示三种模型R2分别为0.990、0.985、0.993,P值均小于0.01表明拟合方程极显著。二次回归方程拟合度较高,能准确反映底物组成对褐变的影响,绿原酸和咖啡酸同时存在会对褐变有促进作用,绿原酸和多巴交互作用对褐变影响不明显,绿原酸与酪氨酸的交互作用会抑制褐变的进行。