方舟子，本名方是民，生物化學博士，科普作家。
把蘋果切成片，不馬上吃掉的話，很快就會變成褐色。我們從小就知道，這是「氧化」了。其他的植物食品有的也有類似的現象，例如土豆切片，也會很快變成褐色。但是有的植物食品卻沒有這樣現象，這是為什麼呢？它們為什麼不怕氧氣？
蘋果、土豆中被氧化的物質，屬於酚類物質，但是酚類物質遇到氧氣是不會很快被氧化的，這個反應過程需要催化劑的催化，這種催化劑是蘋果細胞製造的一種蛋白質，叫多酚氧化酶。在正常情況下，多酚氧化酶在細胞的質體內，酚類物質在細胞的液泡內，位於不同的地方，互相不接觸，不會起反應。但是一旦蘋果受擠壓、磨損、切割，細胞破裂，多酚氧化酶和酚類物質碰到了一起，就會把酚類物質氧化成醌類物質，醌類物質再進而變成黑色素，蘋果受傷的部位就變成褐色的了。有時蘋果表面看上去完好，但因為在採摘時擠壓過，裡面受傷部位也已褐化了。
為什麼會產生這種現象呢？這可能是植物抵抗害蟲、病原體侵襲，保護自己的一種方式。例如，西紅柿的葉片中含有很高含量的多酚氧化酶，如果受傷還會刺激它生產更多的多酚氧化酶，而多酚氧化酶越高，就越能抵抗害蟲的入侵，反之，則容易受到害蟲入侵。有些茄科植物甚至能通過組織褐化困住入侵的害蟲。但是多酚氧化酶在蘋果中似乎沒什麼用，比較不同品種的蘋果，發現它們的多酚氧化酶含量與它們受害蟲感染的程度並不存在相關性。多酚氧化酶有可能只是蘋果從它們的祖先繼承下來的沒用遺產。
但是褐化卻會對蘋果產業造成麻煩。並不僅僅是影響賣相，而且因為蘋果的香味、口味來自於酚類物質，酚類物質被氧化了，會降低蘋果品質。有時蘋果要切片了銷售，而有的蘋果產品生產更離不開對蘋果組織的破壞，例如生產蘋果汁、蘋果乾，那麼這時候褐化就成為一大問題。這可以通過添加某種化學物質抑制多酚氧化酶活性的辦法來解決，例如常用的有添加檸檬酸、亞硫酸鹽，但這樣做不僅增加了生產成本，而且這些物質本身又會改變蘋果的味道，有的過量食用還有健康風險。
可不可以培育出不容易褐化的蘋果呢？可以的，市場上也的確有低褐化或慢褐化的蘋果品種。褐化是因為酚類物質被多酚氧化酶氧化引起的，那麼要減少褐化，就有兩條培育思路。一種辦法是減少蘋果中酚類物質的含量。不同蘋果品種的酚類物質含量不同，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。通過培育，是可以培育出酚類物質含量很低的蘋果品種的。但是酚類物質對蘋果來說並不是多餘的，有重要的生理功能，而且蘋果的香味和口味就來自於酚類物質，所以如果酚類物質太低，蘋果產量和品質都會受影響。所以這不是一個好方法。
另一種辦法是降低蘋果中多酚氧化酶的含量。多酚氧化酶是由基因編碼、控制生產的，通過培育，可以篩選出發生變異的多酚氧化酶基因，它們編碼的多酚氧化酶活性低或喪失了活性。但是這需要很長時間的、多達幾十年的精心培育，而且多酚氧化酶有四個基因，通過傳統的育種方法想獲得四個基因都同時發生變異的品種，幾乎是不可能的事。
但是用基因工程的方法，在蘋果的基因組中插入四個基因片段，卻可以讓這四個多酚氧化酶基因都一下子失靈，不再生產多酚氧化酶，這種蘋果中幾乎不含多酚氧化酶，即使受到了損傷，也不會褐化，其果肉切開後在幾天內都會保持白色，所以被叫做「北極蘋果」。這種蘋果已經研製出來，目前在美國處於最後的審批階段，有望成為第一種上市的轉基因大眾水果。
還有別的因素會讓蘋果褐化，例如蘋果發黴、腐爛，受真菌、細菌感染，也會褐化。「北極蘋果」並不能抵抗真菌、細菌感染，所以它一旦褐化了，就意味著變質不能吃了。而普通的蘋果是區分不了多酚氧化酶引起的無害褐化和病原體感染引起的有害褐化的，你吃了一個有褐斑的蘋果，以為是氧化造成的，說不定其實是受了真菌的感染。在這個意義上，「北極蘋果」不僅僅是賣相好、品質高，對減少我們攝入真菌、細菌毒素，也是有好處的。
2014.9.10
來源：方舟子
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