1. 1
截切結球萵苣褐變之抑制
The Inhibition of Browning in Fresh-cut Iceberg Lettuce
王博寬1
by
Po-Kuan Wang
關鍵字: 創傷、苯丙胺酸解胺酶、熱休克蛋白、一氧化氮、氯水
Key words: wounding, phenylalanine ammonia-lyase, heat-shock protein,
nitric oxide, chlorinated water
摘要
結球萵苣 (Lactuca sativa var. capitata L.) 為沙拉菜主要原料來
源，但其外觀的褐變 (browning) 是維持產品櫥架壽命 (shelf-life) 的
挑戰。結球萵苣經截切 (fresh-cut) 後，細胞中苯丙胺酸解胺酶
(phenylalanine ammonia-lyase, PAL) 活性逐漸上升，酚類化合物含量
也隨之增加，在多酚氧化酶 (polyphenol oxidase, PPO) 與酚過氧化酶
(phenol peroxidase, POD) 作用下，形成有色物質，產生褐變。分別以
熱 (heat-shock)、一氧化氮 (nitric oxide)、氯水 (chlorinated water) 三
種處理方式抑制褐變。經 45℃以上至少 90 s 之熱處理後，截切結球
萵苣中 PAL 活性顯著地受到抑制，櫥架壽命延長至 10 天。以一氧化
氮薰蒸或其釋放劑處理下，PPO 與 POD 作用效果下降，可延長櫥架
壽命至 7 – 12 天不等。在 100 µL·L-1
氯水處理 180 s 下，產品中酚類
1.
國立臺灣大學園藝暨景觀學系四年級學生。Senior student, Department of Horticulture and
Landscape Architecture, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, Republic of China.
2.
本文於民國 105 年 11 月 2 日收到。Date received for publication: Nov. 2, 2015.

2. 2
化合物含量減少，截切結球萵苣櫥架壽命延長至 9 天以上。上述三種
處理，以熱結合氯水處理可減少抗褐化藥劑使用量與結合後續脫水流
程，最具商業運用價值。
前言
結球萵苣 (Lactuca sativa var. capitata L.) 為菊科 (Asteraceae)萵
苣屬 (Lactuca)之一年生蔬菜，食用上為歐美國家生菜沙拉中的主要
原料(何, 2006)。在台灣屬於冬季裏作，利用冬季氣溫偏低水稻無法
生長的 11-2 月，在中南部雲林、嘉義一帶廣泛種植。從民國 92 年政
府開始拓展結球萵苣外銷，以日本地區為主，供應其截切加工廠使用，
民國 98 年時，年出口量已達 2760 噸(林, 2009)。結球萵苣主要以截
切 (fresh-cut) 形式運用於生菜沙拉中。經過截切後，結球萵苣會出
現褐變 (browning)現象，影響產品外觀品質與消費者選購意願
(Saltveit, 2000)。因此，降低褐變現象為維持截切產品品質上重要的
因子。
結球萵苣經截切後，組織會產生受傷訊號，經由細胞膜受器接受
後，後續進行一系列的 DNA 轉錄與 RNA 轉譯過程，合成大量的苯
丙胺酸解胺酶 (phenylalanine ammonia-lyase, PAL)，PAL 會刺激內質
網合成大量酚類化合物 (phenolic compounds) (圖 1) (Saltveit, 2000；
Toivonen, 2008)。而這些大量的酚類化合物主要會存放於細胞的液胞
中，並因截切導致細胞隔室化 (compartmentation)結構破壞，酚類化
合物在後續多酚氧化酶 (polyphenol oxidase, PPO) 與酚過氧化酶
(phenol peroxidase, POD) 催化下(Toivonen, 2008)，形成褐變物質(圖
2)。因此希望藉由熱、一氧化氮、氯水等三種不同方式處理，延長其
櫥架壽命，維持商品價值，增進截切產品的獲利。

3. 3
熱處理抑制截切結球萵苣褐變
將結球萵苣截切為 2 x 2 cm 的形式，相較於未經截切的結球萵苣，
其細胞中 PAL 活性增加了 6 倍，而酚類化合物含量約上升 3 倍。經
90℃下 45 s 之熱處理後，在 10℃保存 24 小時後觀測，可以發現 PAL
的活性與酚類化合物的含量顯著地受到抑制。且在代表褐變指標的吸
收峰 320 nm 波長下，可明顯發現褐變情形減少(圖 3)。
而在相同 45℃熱處理下，改變處理時間可以發現，隨著處理時
間的延長，處理的效果越好。在經處理時間 150 s 後，於 10℃貯藏 24
小時觀測，PAL 的活性較未處理前減為六分之一。經 10℃貯藏 48 小
時候觀測，褐化指標吸收峰 320 nm 則在處理 180 s 時降至最低 (約為
0.4 g-1
)(圖 4)。
而不管在截切前後進行熱處理皆有抑制褐變的效果，在截切前 4
小時進行熱處理與截切後 2 小時進行 45℃90 s 之熱處理，在經 10℃
24 小時保存後，皆可發現 PAL 活性明顯下降。而在截切後 2 小時進
行熱處理，又在 4 小時後截切，可發現 PAL 活性仍舊維持在低點(圖
5)，間接印證了熱處理影響的並非截切後受傷訊號之傳導路徑，而是
影響了其他褐變機制。據此，Saltveit 提出了蛋白質在細胞體合成能
力的假說，說明熱處理抑制褐變的可能過程。
Saltveit 認為在細胞合成蛋白質能力上，並非毫無上限，相對的
是具有一定的能力限制。在組織截切後，受傷訊號產生，驅使細胞開
始合成 PAL 蛋白，並在後續促進酚類化合物合成與褐變物質的產生。
然而在熱處理情形下，細胞合成蛋白質的能力會大部分的轉移到合成
熱休克蛋白(heat-shock protein)上。在這樣的情形下，即使經過截切，
細胞也會因為熱休克蛋白的合成影響，抑制了 PAL 蛋白的能力，也
就抑制了後續褐變的發生(圖 6)。

4. 4
一氧化氮處理抑制截切結球萵苣的褐變
一氧化氮為一種具有高度活性的分子，常見於交通工具或是工業
生產時排放的廢氣中(Wills, 2003)。以一氧化氮處理的原理為調節酚
類化合物氧化過程，主要影響在 PPO 與 POD 催化時的共同因子
(co-factor) 亞鐵離子，降低氧化速率(Golding, 2013)。以 100 µL·L-1
濃度一氧化氮薰蒸處理截切結球萵苣 1 小時可以抑制褐變情形並延
長櫥架壽命至 10 天至 2 星期不等(表 1)。而隨著一氧化氮薰蒸處理濃
度越高，其櫥架壽命越長，在 500 µL·L-1
處理下其櫥架壽命最長(圖
7)，但當濃度高過 500 µL·L-1
時就可會有化學傷害的產生(Huque,
2011)，處理後葉片會直接呈現黃褐色，失去商品價值。
而在 DETANO 此種一氧化氮的釋放劑作用下，其在水溶液中會
釋放出一氧化氮自由離子，降低氧化情形發生，抑制褐變情形，隨著
作用濃度升高，延長櫥架壽命的效果提升，在濃度 500 µL·L-1
有最好
的效果(圖 8)。
氯水處理抑制截切結球萵苣褐變
在處理中加入不同濃度的氯水與改變處理溫度(圖 9)，可發現有
抑制褐變的效果，並加強整體產品外觀品質(表 2)。而隨著處理時間
的延長，其延緩褐變的效果也有提升的趨勢，同時在高溫的作用下，
這類效果有加成的趨勢，達到更加的延長櫥架壽命的效果(表 3)。而
研究結果也顯示出 100µg·L-1
的處理濃度就有不錯的抑制效果(圖 10)，
這比起市面上現行的 200µL·L-1
來說減少一半藥劑的用量，可減少後
續殘留藥劑的問題。

5. 5
結論與展望
經由熱處理後，因為熱休克蛋白的合成，影響了褐化重要酵素
PAL 的合成，可以抑制褐變，延長櫥架壽命至 10 天。在一氧化氮的
作用下，影響氧化共同因子亞鐵離子的作用，減緩氧化速率，抑制褐
變情形，可延長櫥架壽命至 7-12 天不等。而氯水處理，以現行 200
µL·L-1
的一半濃度處理，即可達到不錯的抑制褐變效果與抑菌能力。
綜合上述三種方法，以熱結合氯水處理最具商業運用價值。從現
行截切處理流程著手(圖 11)。以熱處理角度，此種物理性的處理方式
將可取代現行化學抗褐化劑的使用，並配合適當濃度的氯水(具有抑
菌與抗褐化之功用)，可以減少後續化學殘留的問題。而在熱處理的
效果下，其後續降溫脫水可以使用真空降溫的方法，經由熱水處理的
截切葉片，其葉片表面具有真空降溫之所需的水分，隨著溫度降低，
也一併完成脫水的步驟。而在後續包裝的部分，由於熱處理效果可維
持 10 天左右，也就不需要運用成本較高的氣調包裝，可運用一般包
裝即可，節省成本。也因此，熱結合氯水處理前景可期，可期待未來
商業生產上的運用。

6. 6
參考文獻
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8. 8
圖 1: 創傷與褐變生成途徑
(Saltveit, 2000)
圖 2:細胞內酚類化合物分布情形
(Toivonen, 2008)
2

9. 9
4
3
ˇ
圖 3:熱處理對褐變抑制效果
(Saltveit, 2000)
圖 4:熱處理時間對 PAL 與褐變抑制效果
(Kang, 2003)

10. 10
5
.
圖 5:截切前後熱處理對褐變抑制效果
(Saltveit, 2000)

11. 11
(Saltveit, 2000)
圖 6:熱處理對細胞蛋白質合成的影響
6
.
表 1: 100µg·L-1
一氧化氮處理 1 小時，櫥架壽命的影響
(Iakimova, 2015)

12. 12
7
.
圖 7: 不同濃度一氧化氮處理對櫥架壽命延長的效果
(Golding, 2013)
(Golding, 2013)

13. 13
圖 9: 在不同處理流程下的截切結球萵苣
9
. (Baur, 2005)
表 2: 在不同處理流程下的截切結球萵苣的官能評估
2
.
(Baur, 2005)

14. 14
表 3 在不同溫度與氯水接觸溫度下抑制褐變的情形
3
.
圖 10:不同溫度下與有無氯水處理對褐變抑制的情形
10
(Fukumoto, 2002)
(Delaquis, 2004)

15. 15
圖 11:目前市面上截切產品處理流程。 (Lisa, 1999)
Fig. 11. The process flow of fresh-cut product.

16. 16
Summary
Iceberg lettuce (Lactuca sativa var. capitata L.) is an important
ingredient in salads. However, there is always a challenge in this kind
of fresh-cut commodity: browning, namely the brown color happened
on the surface of the product which severely affects the buying
willingness of consumer. After fresh-cut, the activity of
phenylalanine ammonia-lyase (PAL) increased as following that
induced higher content of phenolic compounds in the cell. Under the
catalysis of polyphenol oxidase (PPO) and phenol peroxidase (POD),
these phenolic compounds turned into substances that appeared
brown color. We tried to inhibit browning through three different
methods: heat, nitric oxide (NO) and chlorinated water. After the 45
℃,90 s heat treatment, the activity of PAL in cells significantly
decreased and successfully prolonged the shelf-life up to 10 days.
Treated with NO fumigation or NO donor compound, DENANO, the
effect of PPO and POD catalysis was inhibited which led to a longer
shelf-life of the product. Dipped in 100µL·L-1
chlorinated water for
180 s, the content of phenolic compounds in cell decreased and
prolonged the shelf-life up to 9 days. Among the methods we applied,
the combination of heat and chlorinated seemed to have bigger
potential in business development for the reason to reduce dosage of
chemical compounds and elevate the efficiency of following process.