莊遠(yuǎn)紅，劉靜娜，林嬌芬，莊小河，吳艷輝，黃 捷

（1.漳州師范學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)系，福建漳州363000；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州350002）

護(hù)色處理對(duì)凍藏香蕉片多酚氧化酶活性的影響

莊遠(yuǎn)紅1，劉靜娜1，林嬌芬1，莊小河2，吳艷輝1，黃 捷1

（1.漳州師范學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)系，福建漳州363000；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州350002）

通過(guò)設(shè)計(jì)單一護(hù)色劑、不同濃度L-半胱氨酸、不同熱處理時(shí)間及多因子護(hù)色處理四個(gè)實(shí)驗(yàn)研究其對(duì)凍藏香蕉片多酚氧化酶（PPO）活性的影響，結(jié)果表明，5種護(hù)色劑均能有效地抑制凍藏香蕉片PPO活性，但L-半胱氨酸對(duì)其抑制效果更佳；隨著護(hù)色液中Cys濃度的增加，殘余PPO活力呈下降趨勢(shì)，表現(xiàn)為CK>0.05%Cys>0.1%Cys>0.2%Cys；熱處理能有效地抑制凍藏香蕉片PPO活性，PPO活性隨著熱處理時(shí)間的增加而降低，但熱處理卻大大降低了凍藏香蕉片的品質(zhì)；0.1%L-半胱氨酸、0.05%異抗壞血酸、0.1%蔗糖和0.1%氯化鈣構(gòu)成的護(hù)色劑組合能有效地抑制PPO活性，并起到良好的保質(zhì)增脆效果。

凍藏，香蕉片，酶促褐變，護(hù)色，多酚氧化酶

香蕉（Musa nanalour）是世界“四大水果”之一，富含有糖類(lèi)、果膠、K、Ca、Mg、維生素C、維生素E和β-胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)成分以及黃酮類(lèi)化合物、多酚氧化酶、揮發(fā)油等多種活性成分，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健作用。但香蕉是一種典型的呼吸躍變型水果，不耐貯藏，極易變質(zhì)，運(yùn)輸比較困難，稍遇旺產(chǎn)滯銷(xiāo)，損失便十分嚴(yán)重，解決這一問(wèn)題最好辦法就是大力發(fā)展香蕉產(chǎn)后加工。然而，在香蕉加工過(guò)程中，褐變一直是制約香蕉加工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。前人研究表明，香蕉加工過(guò)程中的褐變主要是由多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）引起的酶促褐變[1]，酶促褐變是香蕉受到損傷時(shí)，其組織暴露在空氣中，所含的酚類(lèi)化合物在PPO的催化條件下進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而醌式化，再通過(guò)一系列的反應(yīng)而聚合成黑色素[2]，這給香蕉的貯藏與加工帶來(lái)十分不利的影響。本文設(shè)計(jì)單一護(hù)色劑、不同濃度L-半胱氨酸、不同熱處理時(shí)間及多因子正交護(hù)色處理研究?jī)霾叵憬镀腜PO活性，以期為防止香蕉褐變和保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蕉（品種為“天寶香蕉”，福建漳州天寶產(chǎn)） 市售，新鮮、九成熟，果皮金黃、無(wú)黑斑，外形飽滿，無(wú)機(jī)械損傷。

756PC型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司；TGL-20M-B型臺(tái)式高速凍藏離心機(jī) 湖南賽特湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.2 工藝流程

香蕉→去皮、去絡(luò)等→切片（厚度為5～7mm）→浸泡護(hù)色（護(hù)色劑浸漬3min→85℃熱水浴浸漬）→瀝水→裝袋→冷藏

選用大小、成熟度基本一致，外表無(wú)任何缺陷的香蕉果實(shí)，去皮及絲絡(luò)后用不銹鋼刀縱切成5～7mm厚的香蕉片，在護(hù)色液（液料比5∶1）中浸漬3min，瀝水后裝于自封袋中，密封，標(biāo)記，在-18℃下貯藏。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文設(shè)以下四個(gè)實(shí)驗(yàn)研究護(hù)色處理對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響。

1.3.1 單一護(hù)色劑對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響 實(shí)驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，以去離子水為對(duì)照，分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.1%的檸檬酸（L0.1）、抗壞血酸（VC0.1）、異抗壞血酸（SVc0.1）、NaHSO3（NaHSO30.1）、L-半胱氨酸（Cys0.1）溶液為護(hù)色液。

1.3.2 不同濃度L-半胱氨酸對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響 實(shí)驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，以去離子水為對(duì)照，分別配制濃度為0.05%、0.1%、0.2%的L-半胱氨酸溶液為護(hù)色液，用CK、Cys0.05、Cys0.1、Cys0.2表示。

1.3.3 不同熱處理時(shí)間對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響 實(shí)驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，香蕉片經(jīng)0.1%L-半胱氨酸浸漬3min后，分別在85℃熱水中浸泡0、1、2min后，迅速瀝水，于-18℃下貯藏。用Cys0.1∶H0、Cys0.1∶H1、Cys0.1∶H2表示。

1.3.4 多因子護(hù)色處理對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響 選取L-半胱氨酸、異抗壞血酸、蔗糖、氯化鈣組成復(fù)合護(hù)色劑，設(shè)置3個(gè)濃度水平，采用L9（34）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（如表1），選出最佳護(hù)色劑組合。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.4 實(shí)驗(yàn)方法[3]

1.4.1 PPO酶的提取 取樣品3g，加入0.2mol/L pH6.5磷酸鹽緩沖液9mL，快速冰浴勻漿，將勻漿液全部轉(zhuǎn)入離心管，在0℃，12000r/min下凍藏離心10min，上清液轉(zhuǎn)入25mL刻度試管，用0.2mol/L pH6.5磷酸鹽緩沖液定容，4℃保存至PPO活性測(cè)定。

1.4.2 PPO酶活力測(cè)定 在比色杯中迅速加入2.8mL 0.05mol/L兒茶酚（用0.05mol/L pH6.5磷酸鹽緩沖液配制）和0.2mL酶液，搖勻后，以0.05mol/L pH6.5磷酸鹽緩沖液為對(duì)照，在420nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定，酶液加入后開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄反應(yīng)5min內(nèi)的吸光值A(chǔ)，每1min

式中：△A420為反應(yīng)時(shí)間內(nèi)吸光度的變化：W為鮮重，g；t為反應(yīng)時(shí)間，min；Vt為提取酶液總體積，mL；VS為測(cè)定時(shí)取用酶液體積，mL。1.4.3 品質(zhì)測(cè)定 VC用2，6-二氯靛酚滴定法[4]；可溶性固形物用折光法[4]；可溶性總糖用苯酚-硫酸法[5]；酸度用酸堿滴定法[4]。記錄一次，酶活性以1min增加吸光值0.01為一個(gè)酶活力單位U，計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 單一護(hù)色劑對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響

經(jīng)單一護(hù)色劑浸漬處理后，凍藏香蕉片PPO殘余活力如圖1所示。從圖中可以看出，凍藏香蕉片PPO殘余活力隨酶體系反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈不同程度的下降趨勢(shì)，酶體系反應(yīng)過(guò)程中，凍藏香蕉片PPO活性大致趨勢(shì)為CK＞NaHSO30.1＞L0.1＞VC0.1＞SVc0.1＞Cys0.1，說(shuō)明與對(duì)照相比，5種護(hù)色劑均能有效地抑制凍藏香蕉片PPO活性，從PPO殘余活力值大小來(lái)看，Cys對(duì)PPO活性抑制效果更佳。

圖1 單一護(hù)色劑對(duì)凍藏香蕉PPO酶活性的影響Fig.1 Effect of single color-protecting solution on frozen banana PPO enzyme activity

2.2 不同濃度L-半胱氨酸對(duì)凍藏香蕉片PPO活性及品質(zhì)的影響

表2 不同濃度L-Cys護(hù)色處理后凍藏香蕉片的品質(zhì)狀況Table 2 Quality status of different concentration of L-cysteine on frozen banana slices

由圖2可知，經(jīng)不同濃度的Cys處理后，凍藏香蕉片PPO活性隨酶體系反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，且變化趨勢(shì)逐漸減弱。隨著護(hù)色液中Cys濃度的增加，殘余PPO活力逐漸減小，表現(xiàn)為CK＞Cys0.05＞Cys0.1＞Cys0.2，說(shuō)明Cys濃度越高，越能有效地抑制PPO活性。由表2可以看出，護(hù)色處理后VC含量和可溶性固形物兩項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)出CK＜Cys0.05＜Cys0.2＜Cys0.1，而CK的可溶性糖含量最大，說(shuō)明Cys降低了果實(shí)的甜度，酸度則表現(xiàn)出Cys0.2≥CK＞Cys0.05＞Cys0.1，雖然Cys降低了果實(shí)的甜度，但是從另外3個(gè)指標(biāo)來(lái)看，Cys在一定程度上可以提高凍藏香蕉片的品質(zhì)，但并非Cys濃度越高，對(duì)提高凍藏香蕉片的品質(zhì)越好。因此，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用上必須綜合考慮增大Cys添加量帶來(lái)的生產(chǎn)成本提高、產(chǎn)品品質(zhì)下降等因素，所以并不是Cys添加量越多越好。

圖2 不同濃度L-半胱氨酸對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響Fig.2 Effect of different concentration of L-cysteine on frozen banana PPO enzyme activity

2.3 不同熱處理時(shí)間對(duì)凍藏香蕉片PPO活性及品質(zhì)的影響

表3 不同熱處理時(shí)間凍藏香蕉片的品質(zhì)狀況Table 3 Quality status of different heat treatment time on frozen banana slices

圖3 不同熱處理時(shí)間對(duì)凍藏香蕉PPO酶活性的影響Fig.3 Effect of different heat treatment time on frozen banana PPO enzyme activity

從圖3可以看出，與未經(jīng)熱燙的處理相比，熱處理能有效地抑制凍藏香蕉片PPO活性，其活力大小隨著熱處理時(shí)間的增加而降低，表現(xiàn)為Cys0.1∶H0＞Cys0.1∶H1＞Cys0.1∶H2，說(shuō)明熱處理可以使PPO失活，并且熱燙時(shí)間越長(zhǎng)，PPO失活越明顯。雖然熱處理可以鈍化PPO活性，但從表3可以看出，熱處理大大降低了凍藏香蕉片的品質(zhì)。VC含量、可溶性固形物、可溶性糖含量、酸度四項(xiàng)指標(biāo)都表現(xiàn)為Cys0.1∶H2＜Cys0.1∶H1＜Cys0.1∶H0，說(shuō)明熱處理時(shí)間越長(zhǎng)，凍藏香蕉片的品質(zhì)越差。

2.4 多因子護(hù)色處理對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響

由于半胱氨酸和異抗壞血酸是良好的酶抑制劑，對(duì)PPO活性具有較好的抑制作用，并有效地降低香蕉片褐變程度；蔗糖和氯化鈣能有效提高香蕉片的品質(zhì)和風(fēng)味，而且鈣可同香蕉中的氨基酸結(jié)合，生成的不溶性化合物可以控制非酶褐變[6]，因此護(hù)色處理中添加氯化鈣在一定程度上可以抑制產(chǎn)品褐變，且氯化鈣可明顯降低果實(shí)的膜脂過(guò)氧化水平，保持果肉細(xì)胞膜的相對(duì)穩(wěn)定性，從而減輕腐爛，延長(zhǎng)保鮮時(shí)間[7]。以控制褐變，保質(zhì)增脆為目的，選取L-半胱氨酸、異抗壞血酸、蔗糖和氯化鈣組成復(fù)合護(hù)色劑，采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)凍藏香蕉片進(jìn)行護(hù)色處理，研究其對(duì)PPO活性的影響，PPO活性越低，說(shuō)明抑制效果越好，酶活性降低越多。由表4中的R值大小及表5方差分析可以看出，L-半胱氨酸對(duì)凍藏香蕉片PPO活性具有極顯著影響（F=99.45**），而異抗壞血酸、蔗糖和氯化鈣對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響不明顯，4個(gè)因子對(duì)凍藏香蕉片PPO活性的影響大小為：L-半胱氨酸（A）＞氯化鈣（D）＞異抗壞血酸（B）＞蔗糖（C）。對(duì)因素A，通過(guò)比較k1、k2、k3的大小，確定最優(yōu)水平A2，因素B、C、D對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較小，從經(jīng)濟(jì)角度考慮選擇B1、C1和D1，故本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)化組合為：A2B1C1D1，即0.1%L-半胱氨酸，0.05%異抗壞血酸，0.1%蔗糖和0.1%氯化鈣。

表4 正交實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果Table 4 Results of orthogonal experiments

表5 正交實(shí)驗(yàn)方差分析Table 5 Analysis results of variance

2.5 最優(yōu)組合的品質(zhì)驗(yàn)證

表6 最優(yōu)化組合與未經(jīng)處理的凍藏香蕉片品質(zhì)對(duì)照Table 6 Comparison of optimization combination and untreated freezing-stored banana slice quality

對(duì)正交實(shí)驗(yàn)所確定的最優(yōu)組合進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定，結(jié)果如表6所示，與未護(hù)色處理相比，最優(yōu)組合護(hù)色處理的凍藏香蕉片VC和可溶性固形物含量均有較大提高，可溶性糖和酸度變化不大，而脆性也有較大提高，這可能是氯化鈣作用的結(jié)果。品質(zhì)分析表明，最優(yōu)護(hù)色劑組合既能夠保持香蕉片原有的風(fēng)味和品質(zhì)，并且能起到增加凍藏品脆度的作用。

3 結(jié)論與討論

研究表明，L-半胱氨酸對(duì)凍藏香蕉片具有很好的抑制效果，這可能是因?yàn)長(zhǎng)-半胱氨酸是一種具有生理功能的含硫氨基酸，其側(cè)鏈上含有一個(gè)巰基（-SH）的緣故[8]，而且L-半胱氨酸是組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸之一，是一種高效安全的PPO抑制劑，其在食品保鮮中的應(yīng)用已有一些研究[9-11]。L-半胱氨酸對(duì)PPO活性的抑制作用表現(xiàn)為與酶促褐變反應(yīng)的中間產(chǎn)物醌生成穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，抑制了次級(jí)氧化和聚合反應(yīng)，阻止了黑色素的生成[12]。有關(guān)半胱氨酸對(duì)PPO的抑制作用機(jī)理的研究仍存在爭(zhēng)論，目前有以下兩種解釋：第一種是硫醇類(lèi)化合物可以結(jié)合酶活性中心的銅離子從而抑制酶的活力；第二種是硫醇類(lèi)化合物可以在酶促反應(yīng)過(guò)程中與生成的產(chǎn)物醌發(fā)生快速的非酶催化反應(yīng)而結(jié)合形成一種穩(wěn)定的無(wú)色化合物。通常認(rèn)為起主要作用的是第二種可能[13]。Richard等[14]認(rèn)為，L-半胱氨酸與酶促反應(yīng)生成的產(chǎn)物結(jié)合生成的無(wú)色物質(zhì)是PPO的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑；Christine等[13]的研究也肯定了L-Cys與酶蛋白發(fā)生結(jié)合的可能。

實(shí)驗(yàn)表明，熱處理能夠降低酶活性，處理時(shí)間越長(zhǎng)，PPO失活越明顯。陳乃富[15]、田金輝[16]研究也得到了相同結(jié)果。前人研究表明，PPO屬非耐熱酶，通常在60～70℃下很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生不可逆失活[16]。李勝等[17]研究表明，香蕉醬在80℃加熱10s后，PPO活性損失50%，在90℃下加熱10s后，PPO所?；钚圆坏?%，張勇等[12]采用了沸水浴鈍化處理對(duì)香蕉PPO褐變性質(zhì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)熱處理前5s及10～15s酶鈍化較緩，5～10s較快，15～20s又減緩，過(guò)了20s基本沒(méi)有PPO。由此可見(jiàn)，不同的熱處理溫度鈍化PPO活性的所需的時(shí)間不同，即使是在100℃下也需要一段時(shí)間才能將PPO活性完全鈍化。熱處理溫度和熱處理時(shí)間的選擇對(duì)鈍化PPO活性起著至關(guān)重要的作用，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置85℃熱燙，發(fā)現(xiàn)熱處理時(shí)間越長(zhǎng)，凍藏香蕉片的品質(zhì)越差。因此，在運(yùn)用熱處理方法鈍化PPO活性時(shí)應(yīng)根據(jù)保持果品原有風(fēng)味和品質(zhì)的要求對(duì)熱處理溫度和時(shí)間進(jìn)行篩選，使熱處理后的凍藏香蕉片在加工、凍藏及解凍過(guò)程的較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不褐變，并保持理想的產(chǎn)品色澤、外觀和口味。

正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，半胱氨酸對(duì)PPO活性的抑制效果具有極顯著影響，其次是氯化鈣。有研究表明，果實(shí)組織中維持較高的鈣水平可以更長(zhǎng)保持果實(shí)硬度，降低呼吸速率，抑制乙烯產(chǎn)生，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，減少冷害發(fā)生，從而延長(zhǎng)果實(shí)貯藏壽命，提高果實(shí)商品價(jià)值。鈣也影響果實(shí)的其他性質(zhì)，如VC含量、香味物質(zhì)的產(chǎn)生等[18]。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)最終選取能夠控制凍藏香蕉片褐變，并且能夠保質(zhì)增脆的最優(yōu)化組合為：0.1%L-半胱氨酸，0.05%異抗壞血酸，0.1%蔗糖和0.1%氯化鈣。

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Effect of color retention treatments on the polyphenol oxidase activity in freezing-stored banana slices

ZHUANG Yuan-hong1，LIU Jing-na1，LIN Jiao-fen1，ZHUANG Xiao-he2，WU Yan-hui1，HUANG Jie1
（1.Department of Biology Science and Technology，Zhangzhou Normal University，Zhangzhou 363000，China；2.College of Food Science，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002，China）

Four experiments included different single color-protecting solutions，different concentration of L-cysteine，different heat treatment time and multi-factor color retention treatments were designed to study the polyphenol oxidase（PPO）activity in freezing-stored banana slices.The results showed that five color-protecting solutions could inhibit the activity of PPO effectively in freezing-stored banana slices，and L-cysteine was best of them；the activity of PPO decreased with the concentration of L-cysteine increased，the order was：CK> 0.05%Cys>0.1%Cys>0.2%Cys.Heat treatment could inhibit PPO activity effectively in freezing-stored banana slices，the activity of PPO decreased with the heat treatment time increased，but the heat treatment had greatly reduced the quality of the freezing-stored banana slices.The color-protecting solution compounded with 0.1%L-cysteine，0.05%erythorbic acid，0.1%sucrose and 0.1%calcium chloride could inhibit PPO activity effectively and play an important role in improving quality and increasing brittleness of banana slices.

freezing-stored；banana slices；enzymatic browning；color-protecting；polyphenol oxidase

TS255.1

A

1002-0306（2012）03-0077-04

2010－12－22

莊遠(yuǎn)紅（1981-），女，碩士，講師，研究方向：食品加工與質(zhì)量安全。

福建省教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目（閩教高[2011]69號(hào)）；漳州師范學(xué)院院級(jí)教改資助項(xiàng)目（JG200835）。