【高中组一等奖】削皮苹果变黄的原因及防止方法探究　　

万州中学    田浩枫　　

指导教师： 易中弟　田杰　　

一、背景描述：春节期间，家里来了很多客人，为了招待客人，常常要削很多苹果切成小牙，摆放在果盘里，但是我发现，如果客人没有及时吃，摆放久了苹果就变得很黄，看上去很不干净，也让人没了食欲。我于是在想，削皮后的苹果为什么要变黄呢？能不能寻找到一个简单可行的方法防止苹果变黄呢？　　

二、理论探究：要解决问题，必须首先要分析问题，我首先猜想到苹果中中含有大量的维生素C，VC的分子式：C6H8O6 ；分子相对质量：176.13 　；　IUPAC（有机物命名）名：2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-4-内酯 ； 本身为酸性，结构不饱和，具有较强的还原性，加热或在溶液中易氧化分解，在碱性条件下更易被氧化，为己糖衍生物（见参考文献{C}<!--[if supportFields]> eq \o\ac(○,1){C}<!--[if !supportFields]-->1{C}<!--[endif]-->{C}<!--[if supportFields]>）。而维生素C暴露在空气中会发生氧化变黄（见参考文献{C}<!--[if supportFields]> eq \o\ac(○,2){C}<!--[if !supportFields]-->2{C}<!--[endif]-->{C}<!--[if supportFields]>）。那么苹果是不是这样呢？我查阅了网上的资料，苹果变黄的原因网络上给出的答案和我猜想的不一样：当苹果削皮后，植物细胞中的酚类物质便在酚酶的作用下，与空气中的氧化合，产生大量的醌类物质。新生的醌类物质能使植物细胞迅速的变成褐色，这种变化称为食物的酶促褐变。所以苹果削皮放一会儿后会变色。不仅苹果梨子及有些蔬菜（如土豆、茄子等）也有这种情况。这种褐变影响了食物的外观，使外层的营养成分有所降低，但尚可食用。如果苹果削皮后放置时间较长，植物细胞在空气中氧化分解作用加剧，则苹果外层的营养物质分解较多，果胶物质在酶的作用下进一步分解为果胶酸和甲醇，使得果肉松散、湿润、变色、变味，甚至腐烂变质（见参考文献{C}<!--[if supportFields]> eq \o\ac(○,3){C}<!--[if !supportFields]-->3{C}<!--[endif]-->{C}<!--[if supportFields]>）。对这个答案我进行了不断搜索，终于找到了一个专业权威解释，《酚类物质与果树培养 果实品质 及抗逆性的关系》  ， 见附件{C}<!--[if supportFields]> eq \o\ac(○,4){C}<!--[if !supportFields]-->4{C}<!--[endif]-->{C}<!--[if supportFields]>。原来苹果变黄（褐）的根本原因在于氧化反应。　　

三、防止变黄方法探究：　　

 （一）实验原理：结合化学课知识，我思考到化学反应的速度与反应物的表面积、溶液浓度、反应温度有关系。如果能够分离反应物，将切底杜绝反应发生。基于上述思考，我利用控制变量法。设计了以下验证试验：　　

（二）试验器材：苹果若干、小刀一把、温度计2只、烤火器1台、电吹风一把、饱和食盐水、高浓度白糖水、冷却的白开水各一杯、现榨新鲜柠檬汁一份、白醋（无色）、食物保鲜膜。　　

（三）猜想与验证：　　

   通过平时观察，我发现变黄部位总是果核附近最厉害，因此，下述试验均不包含果核附近，而是只选取中间果肉部位。　　

   1、 隔绝氧气环境：  　　

 同时取削皮苹果2份，体积形状相同，室温5?,一份正常放置，一份用食物保鲜膜紧密覆盖。两者放置于相同地点，2小时候后观察到普通苹果开始变黄，保险膜覆盖的基本也变黄。　　

结论：从理论上隔绝氧气环境是可行的，但是不具有实际操作性，从手工角度保鲜膜覆盖无法做到氧气的完全隔绝。如果采用食品真空包装方法隔绝氧气，更不具有实际价值。

  2、温度高低的影响：　　

   （1）室内实验　　

（2）第2天出了太阳，我在做了一组对比试验： 　　

结合到试验1的结论;我理解于下；温度并不是导致变黄的主要原因；但是温度越高的地方苹果表面干燥更快，表面浓度加大，导致了反应的加速。（1）实验中烤火器边很快变黄的原因就是如此。为了证明这个猜想，我又做了一组实验：（3）　　

结论：温度对反应速度影响不大（至少日常温差如此），但是温度将影响液体的蒸发速度，从而影响苹果表面酚类物质的浓度，从而影响反应速度。　　

3、光照的影响：　　

同时取削皮苹果2份，体积形状相同，　　

结论:光照对变黄无明显影响。　　

4、表面浓度降低试验：　　

同时取削皮苹果4份，体积形状相同，当日温度　6摄氏度　　　

试验思考：冷开水和盐水和糖水效果为什么不一样？我发现冷水侵泡的表面在2小时后基本干燥了，也就不再有保护的效果，如果持续保持表面湿润呢？　　

 第二次试验：在上一次试验的基础上，乙、丙、丁每隔30分钟重新浸泡30秒再取出摆放。发现上述三者变黄时间得到进一步延缓。　　

试验思考：用其他溶液覆盖表面除了是降低表面浓度是不是更有其他溶液在苹果表面形成了一个液体薄膜从而覆盖了苹果表面到达隔绝氧气的效果呢？如果我们让苹果一直浸泡在液体中呢？从而完全隔绝空气接触呢？　　

第三次试验：同时取削皮苹果4份，体积形状相同，　　

试验结论：用凉开水、食盐水、糖水浸泡均有效果、盐水、糖水效果均佳。　　

5、抗氧化剂的实验：　　

既然酚类物质是发生的氧化反应，那么我们如果使用抗氧化剂呢？通过抗氧化食物的收索，我找到了柠檬和白醋。　　

（1）同时取削皮苹果3份，体积形状相同，　　

结论：酸性环境对防止氧化反应是有明显效果的。　　

（2）前面研究中我发现维生素C也有很强的还原性，那么它对防止苹果氧化有没作用呢？我进行了网络搜索，还真发现了一个预想不到的结果。《切片苹果两天不变色 维生素C溶液“作怪”》见附件{C}<!--[if supportFields]> eq \o\ac(○,5){C}<!--[if !supportFields]-->5{C}<!--[endif]-->{C}<!--[if supportFields]>。　　

效果真的如此吗，我认真重新做了这个实验：　　

 取维生素片5片，溶解与凉开水中，然后将2片削皮的苹果浸泡与该溶液中10分钟，10分钟后取出苹果，和未处理的苹果同时放置于果盘中，每过3小时，将浸泡后的苹果再重新侵泡1分钟，观察结果如下：　　

实验证明，维生素C具有强烈的抗氧化性，能够充分保持苹果切片的新鲜程度。那么这种方法对人体有没坏处呢?我认真的看了药品说明书:“维生素C可以预防坏血病，也可用于各种急慢性传染疾病及紫癜等的辅助治疗，成人一次1-2片，一日3次”。生物课上也告诉我们，维生素C是人体的必须营养物品，大量含于蔬菜水果之中。可见，用维生素C溶液处理后的苹果应该是安全卫生的。能够有效防止苹果的褐化现象。那么，侵泡后的苹果口感如何呢?我做了品尝实验：　　

 实验结论：单纯从维持苹果新鲜颜色的角度考虑，维生素C无疑是非常有效果的，但是，由于苹果多次被溶液浸泡，导致了表面糖分溶解，口感不是很好，时间越久，浸泡次数越多，口感越差。如果在维生素C溶液中加入适当蔗糖，可以适当提高苹果甜味，但是，时间久了后，苹果哪种独有的香味无法保留。　　

在该项实验中，我还意外的发现如果变黄的苹果，用维生素C溶液重新浸泡大约1分钟后，可以把变黄的部位（轻微）恢复到刚切开的新鲜外观。　　

四、实验结论：　　

 （1）通过上述多个实验，对比思考，我发现对苹果变黄的影响应主要有以下几个原因：　　

1、氧气接触，这是最更本的原因。　　

2、温度和光照空气流通对苹果变黄无直接关系，但是有间接关系，温度、光照、空气流通速度如果导致苹果切面变干燥将使苹果变黄的时间迅速提前，但当自然放置的苹果也达到上述干燥程度时，变黄程度也就一致。因此，平时摆放苹果时注意不让阳光直射、高温和避免风直吹是有利于苹果切片保存的。　　

3、苹果切面的湿润程度对苹果变黄的影响很大。如果能尽量保持苹果切片湿润，有助于苹果变黄时间的延缓。同时需要注意的是浸泡实验虽然成功的保持了苹果表面的美观，但内外部在4小时后是否有变质或腐败发生本研究没有涉及，因此，即使要用此方法也只能做短时间保管需要，不建议4小时后继续浸泡后食用！实验进行到8小时时，我对3分苹果进行了品尝：冷开水浸泡的已经明显有烂味出现，果肉松软；冷盐水和糖水中的还比较硬，口感几乎无变化。　　

4、破坏氧化反应的碱性环境或者降低碱性程度有助于延缓苹果变黄。效果依次为：维生素C溶液>柠檬酸（醋酸）>白糖水(盐水)>白开水。　　

5、苹果变黄的主要时间开始在40分钟到120分钟这个时间段，发生最严重的部位果核附近，120分钟后外表颜色变化不明显开始向内部反应。因此，不做任何处理的苹果建议在30分钟前吃掉。　　

（2）通过探究以及结合现实条件，对防止苹果变黄的有效处理方法以及利弊总结于后：（5星级评价）　　

1、保险膜覆盖。缺点是不方便、不环保，而且覆盖时还要相当小心，注意严格包裹。推荐指数：不推荐 　　

2、冰箱保存。低温对防止氧化起到作用基本没作用。不推荐。　　

3、冷开水浸泡。通过水隔绝空气，可以延缓变黄时间，但不可能苹果削后摆放到果盘中时盛装于冷开水中，不太具有实际价值，但可以用于没吃完时及时回收保管，或者客人要来时先把苹果削好准备起，浸泡于液体中。推荐指数：★★。　　

4、冷盐水浸泡后取出摆放。有一定防止氧化作用，但口感不好。推荐指数：★★★ （注 ：有文章说这个方法最好，我品尝了下，开始的口味我真的不习惯） 　　

5、冷糖水浸泡后取出摆放。用糖水浸泡效果风味更佳，是不是感觉有点做糖水梨子的感觉啊，变成糖水苹果了。有较强隔绝氧气作用，有效防止氧化，作用时间可以长达4小时以上，且口感很好。　　

推荐指数：★★★★   ★　　

7、柠檬汁涂抹。效果好，但是必须要预先准备柠檬，不方便，而且，柠檬浪费了，事实上是柠檬酸先于其他物质与氧气反应。推荐指数：★★★　　

8、白醋浸泡。效果好，口感不好。推荐指数：★★　　

9、维生素C溶液短时浸泡。效果最好，可以保持2天以上不变色，现在超市都用这个方法了，我通过资料查询进一步认识到维生素C是一种天然的抗氧化剂，确实具有保鲜的作用，对延缓人体衰老都具有一定价值，是一种安全的食品添加剂。但是该方法浸泡久后苹果甜味、香味下降。　　

推荐指数：★★★★。　　

五、参考文献：　　

1、《维生素c为何具有易氧化特性》百度知道 　　

http://zhidao.baidu.com/question/272000183.html　　

2、《维生素c氧化产物是什么》  http://www.120ask.com/question/35657372.htm　　

3、《苹果变黄的原因》 360问答 http://wenda.so.com/q/1365961050060412?src=150　　

4、《酚类物质与果树培养 果实品质 及抗逆性的关系》  ，张燕张国强张鹏飞张进范宏伟，《河北林果研究 2006年第03期》，http://www.docin.com/p-397963107.html　　

4、《食品抗氧化剂》 360百科    http://baike.so.com/doc/5667619.html　　

5、切片苹果两天不变色 维生素C溶液“作怪”--桂林红豆网　　

http://www.guilinhd.com/staticpages/20130722/glhd51ec8542-513046.shtml　　

该学生从实际生活问题中发现问题和提出问题，认真思考寻找削皮苹果变黄原因，逐一验证，并通过实验研究防止苹果变黄的方法。具有一定的科学探究精神与推广价值，推荐获一等奖。