9 多酚氧化酶,过氧化物酶,脂肪氧合酶.ppt

9 其他氧化还原酶多酚氧化酶过氧化物酶脂肪氧合酶暨南大学食品科学与工程系暨南大学食品科学与工程系包惠燕包惠燕食品酶学食品酶学食品酶学食品酶学-包惠燕包惠燕包惠燕包惠燕-9-9本章重点本章重点n n多酚氧化酶催化的反应及酶促褐变的防止.n n过氧化物酶催化的反应及特性.n n脂肪氧合酶催化的反应及意义.思考题思考题n n试述酶促褐变的原理及防止酶促褐变的方法。n n过氧化物酶的热失活有什么特点？n n脂肪氧合酶作用的底物是什么，此酶催化的反应对食品质量有何影响？9.1多酚氧化酶多酚氧化酶(Polyphenoloxidases,PPO,EC1.10.3.1)n n多酚氧化酶多酚氧化酶(邻二酚邻二酚:氧氧 氧化还原酶氧化还原酶)广泛存在于各广泛存在于各种植物中，是一种含铜的种植物中，是一种含铜的酶。酶。n n在新鲜、冷冻、干制和罐在新鲜、冷冻、干制和罐藏产品，多酚氧化酶引起藏产品，多酚氧化酶引起的的褐变褐变会严重损害食品的会严重损害食品的感官质量，因此它对于果感官质量，因此它对于果蔬加工和保藏具有重要意蔬加工和保藏具有重要意义。义。9.1.1多酚氧化酶的名称和在自然多酚氧化酶的名称和在自然界的分布界的分布一、一、酶的名称酶的名称早期的文献中习惯名称早期的文献中习惯名称“多酚氧化酶多酚氧化酶”指的是两种指的是两种不同的酶不同的酶:n n一种能作用于羟基处在邻位的二酚和三酚化合物一种能作用于羟基处在邻位的二酚和三酚化合物,也能也能作用于单酚作用于单酚,将其转变成邻二酚将其转变成邻二酚.n n另一种能氧化邻另一种能氧化邻-和对和对-二酚二酚.它常被称为虫漆酶它常被称为虫漆酶(laccase)laccase)主要存在于日本的虫胶树主要存在于日本的虫胶树),),它不能使单酚羟它不能使单酚羟基化基化.我们讨论第一种酶，我们讨论第一种酶，PPOPPO这个缩写指的就是第一种这个缩写指的就是第一种二、多酚氧化酶在自然界的分布二、多酚氧化酶在自然界的分布n n含量随含量随品种品种不同，橄榄中活力最高不同，橄榄中活力最高.n n分布取决于分布取决于品种品种和和年龄年龄及及成熟度成熟度.n n在果蔬的不同部分的含量差别很大在果蔬的不同部分的含量差别很大.n n分结合的分结合的(bound)(bound)和可溶性和可溶性(soluble)(soluble)的两类，其的两类，其比例随果蔬的成熟度而变比例随果蔬的成熟度而变.品种可溶态的品种可溶态的PPOPPO占总酶活力的百分数占总酶活力的百分数桃桃 20%30%20%30%甜樱桃甜樱桃 15%17%15%17%杏子杏子 13%13%苹果苹果 8%15%8%15%9.1.2PPO催化的反应及其作用催化的反应及其作用的底物的底物一、PPO催化的反应PPO能催化两类完全不同的反应：n n1 1）一元酚羟基化，生成相应的邻）一元酚羟基化，生成相应的邻-二羟基化合二羟基化合物。物。n n2 2）邻）邻-二酚氧化，生成邻二酚氧化，生成邻-醌。醌。两类反应都要分子氧的参与。PPO催化的反应催化的反应单酚单加氧酶单酚单加氧酶MonophenolmonooxygenaseEC1.14.18.1儿茶酚氧化酶儿茶酚氧化酶EC1.10.3.1n n推荐名推荐名:CatecholCatechol oxidaseoxidasen n系统名系统名:1,2-benzenediol:oxygen:1,2-benzenediol:oxygen oxidoreductaseoxidoreductasen n异名异名:*CatecholaseCatecholase *diphenoldiphenol oxidaseoxidase *dopadopa oxidaseoxidase *o-diphenolo-diphenol oxidoreductaseoxidoreductase *o-diphenolaseo-diphenolase *phenolasephenolase*polyphenolpolyphenol oxidaseoxidase *pyrocatecholpyrocatechol oxidaseoxidase *tyrosinasetyrosinase漆酶（漆酶（Laccase）EC1.10.3.2n n推荐名:laccasen n系统名:benzenediol（二酚）:oxygen oxidoreductasen n异名:*benzenediolbenzenediol:oxygen:oxygen oxidoreductaseoxidoreductase*diphenoldiphenol oxidaseoxidase *p-diphenolp-diphenol oxidaseoxidase *ligininolyticligininolytic oxidaseoxidase *urushiolurushiol（漆酚）（漆酚）oxidaseoxidase 酶促褐变的原理酶促褐变的原理酶促褐变是酶促褐变是PPOPPO催化的氧化反应的最初产物邻催化的氧化反应的最初产物邻-醌继醌继续变化的结果：续变化的结果：1 1）相互作用生成高分子量聚合物；）相互作用生成高分子量聚合物；2 2）与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物；）与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物；这两个非酶反应导致褐色素的生成；色素的分子量这两个非酶反应导致褐色素的生成；色素的分子量愈高，颜色愈暗。愈高，颜色愈暗。此外邻醌也可此外邻醌也可 3 3）氧化那些氧化）氧化那些氧化-还原电位较低的化合物，形成还原电位较低的化合物，形成无色的产物。无色的产物。黑色素的形成黑色素的形成Formationofmelaninsfromtyrosine二、二、PPO的底物的底物PPO作用机制作用机制果蔬中普遍存在的酚类化合物果蔬中普遍存在的酚类化合物果蔬中普遍存在的酚类化合物果蔬中普遍存在的酚类化合物(续续)果蔬中普遍存在的酚类化合物果蔬中普遍存在的酚类化合物(续续)香蕉果皮中的酚类物质香蕉果皮中的酚类物质荔枝、龙眼果皮的酚类物质荔枝、龙眼果皮的酚类物质9.1.3pH和温度对和温度对PPO活力的影响活力的影响一、一、pH对酶活力的影响对酶活力的影响来源来源最适最适pHpH说明说明苹果苹果7.07.0组织提取液组织提取液梨梨6.26.2巴梨巴梨桃桃6.06.56.06.5红港品种，儿茶酚红港品种，儿茶酚葡萄葡萄6.56.5底物，儿茶酚底物，儿茶酚香蕉香蕉6.07.06.07.0不同的激活形式不同的激活形式马铃薯马铃薯 5.85.8丙酮提取物，底物丙酮提取物，底物 儿茶素儿茶素甘薯甘薯6.0,6.1-7.06.0,6.1-7.0从从DEAE-DEAE-纤维素分离的不纤维素分离的不同部分同部分蘑菇蘑菇5.57.05.57.0底物：儿茶素底物：儿茶素pH对对PPO活力的影响活力的影响n n1.1.多数情况下，最适多数情况下，最适pHpH在在4747之间。之间。n n2.2.从不同种类，不同品种植物的从不同种类，不同品种植物的PPOPPO具有不同的具有不同的最适最适pH.pH.n n3.3.果蔬不同部位的果蔬不同部位的PPOPPO的最适的最适pHpH也有差异。也有差异。n n4.4.酶的提取或分离方法对最适酶的提取或分离方法对最适pHpH也有影响也有影响n n5.5.测定酶活力时所采取的底物和缓冲液对酶的最测定酶活力时所采取的底物和缓冲液对酶的最适适pHpH也有影响。也有影响。n n6.6.大多数大多数PPOPPO具有一个最适具有一个最适pHpH，在一些情况下具，在一些情况下具有第二个最适有第二个最适pH.pH.二、温度对二、温度对PPO活力的影响活力的影响影响影响PPOPPO最适温度的因素类似于最适最适温度的因素类似于最适pHpH的情况。的情况。n n大多数情况下，在组织或溶液中的酶用大多数情况下，在组织或溶液中的酶用70907090短时间处理，已足以使其部分或全部不可逆失活。短时间处理，已足以使其部分或全部不可逆失活。n nPPOPPO的热稳定性与它的来源有关。的热稳定性与它的来源有关。n n低温下表现为可逆失活。低温下表现为可逆失活。由于冷冻引起的细胞破裂，使酶与它的内源由于冷冻引起的细胞破裂，使酶与它的内源底物接触而导致果蔬很快褐变，所以冷冻前需要底物接触而导致果蔬很快褐变，所以冷冻前需要用热处理的方法使用热处理的方法使PPOPPO失活。失活。9.1.4PPO的激活剂、抑制剂和的激活剂、抑制剂和果蔬酶促褐变的防止果蔬酶促褐变的防止一、激活剂一、激活剂n n（尚未有系统的研究结果报道。）（尚未有系统的研究结果报道。）n n推测推测PPOPPO激活过程中酶蛋白经历了缔合或解离的激活过程中酶蛋白经历了缔合或解离的变化。变化。PPOPPO的活性形式是含酮的酶单体的寡聚体。的活性形式是含酮的酶单体的寡聚体。激活剂的作用是使酶蛋白以一定的聚合度存在，激活剂的作用是使酶蛋白以一定的聚合度存在，从而具有生物活性。从而具有生物活性。n n一些激活剂：一些激活剂：SDSSDS，酸或脲素，酸或脲素，CuCu2+2+，3 3，4-4-二羟二羟基苯丙氨酸基苯丙氨酸 它们分别对一些来源的它们分别对一些来源的PPOPPO有激活有激活作用作用二、二、PPO的抑制剂和酶促褐变的防止的抑制剂和酶促褐变的防止1.酶的热失活酶的热失活从理论上讲，果蔬酶褐变的防止可以采用钝化酶、去除一个底或几个底物（氧或多酚类物质）、添加PPO抑制剂或黑色素形成抑制剂等方法。1.酶的热失活此法可能会产生不好的颜色或风味、质构的变化。2.消除酶反应的一个底物消除酶反应的一个底物多酚物质可以用-环糊精或聚乙烯聚吡咯烷酮（poly(vinyl polypyrrolidone),PVPP）,聚乙烯吡咯烷酮（poly(vinyl pyrrolidone),PVP),聚乙二醇(poly(ethylene glycol),PEG)等除去。气调贮藏时用氮气或二氧化碳取代空气中高浓度的氧气，可以减缓或防止酶促褐变。3.PPO抑制剂抑制剂 许多金属螯合剂如氰化物，一氧化碳，铜锌灵，许多金属螯合剂如氰化物，一氧化碳，铜锌灵，2-2-巯基苯并噻唑，二巯基丙醇或叠氮化合物对巯基苯并噻唑，二巯基丙醇或叠氮化合物对PPOPPO都有抑制作用，其中有些还能与酶反应生成都有抑制作用，其中有些还能与酶反应生成的醌作用。的醌作用。n n在这类抑制剂中，对食品加工和保藏有实际价值在这类抑制剂中，对食品加工和保藏有实际价值的是抗坏血酸，柠檬酸，亚硫酸盐，巯基化合物。的是抗坏血酸，柠檬酸，亚硫酸盐，巯基化合物。n n4-4-己基间苯二酚是近年来发现并已被验证对酶促己基间苯二酚是近年来发现并已被验证对酶促褐变（如马铃薯，苹果，莴苣）具有较好抑制作褐变（如马铃薯，苹果，莴苣）具有较好抑制作用的新型抑制剂。用的新型抑制剂。4.其他其他n n酸性pH条件n n蛋白酶（木瓜蛋白酶，无花果蛋白酶，菠萝蛋白酶）处理，使PPO被破坏。n n使用还原性化合物是目前最有效的防止酶促褐变的方法。请阅读请阅读1：酶促褐变的抑制方法酶促褐变的抑制方法n n从理论上讲,果蔬的多酚氧化酶引起的酶促褐变可以通过加热钝化酶、去除一个或几个底物(O2和多酚类物质)、降低pH、添加PPO抑制剂或黑色素形成的抑制剂等方法来加以控制。目前已知的PPO抑制剂有很多种,但真正有潜力能替代亚硫酸盐的不多。n n天然方法:如利用色拉酱的几种成分进行互相抑制.如菠萝汁对苹果切片的酶促褐变有很好的抑制作用;蜂蜜中分子量大于600的某些多肽对白葡萄及一些水果切片的PPO酶有很好的抑制作用.化学方法化学方法抗坏血酸抗坏血酸n n它对酶促褐变有较好的抑制作用它对酶促褐变有较好的抑制作用,主要是由于其能把主要是由于其能把醌还原成酚类化合物醌还原成酚类化合物,从而阻止了黑色素的形成从而阻止了黑色素的形成.但但如果抗坏血酸被氧化成脱氢抗坏血酸如果抗坏血酸被氧化成脱氢抗坏血酸(DHAA),(DHAA),则醌则醌类物质同样可以积累而形成黑色素类物质同样可以积累而形成黑色素.n n如用热抗坏血酸如用热抗坏血酸/柠檬酸溶液处理去皮土豆柠檬酸溶液处理去皮土豆,其货架其货架期可延长至期可延长至2 2周周.n n过高浓度的抗坏血酸过高浓度的抗坏血酸(0.75%)(0.75%)会使水果有一种不愉会使水果有一种不愉快的风味快的风味.n n抗坏血酸的衍生物抗坏血酸的衍生物,如异抗坏血酸、磷酸抗坏血酸、如异抗坏血酸、磷酸抗坏血酸、三磷酸抗坏血等也对褐变有很好的抑制作用三磷酸抗坏血等也对褐变有很好的抑制作用.化学方法化学方法柠檬酸和柠檬酸和EDTAn n柠檬酸作为一种酸化剂和螯和剂也对PPO酶有很好的抑制作用n n若它能与抗坏血酸或其衍生物联合处理(如1%柠檬酸+0.25%抗坏血酸)对切分土豆、苹果等有更佳的抑制褐变作用n n乙二胺四乙酸(EDTA)作为一种螯和剂,与其它褐变抑制剂一起处理,对切分果蔬也有很好的抑制褐变的效果.化学方法化学方法-已基间苯二酚已基间苯二酚n n4-4-已基间苯二酚已基间苯二酚(4-HR)(4-HR)是近年来发现的并且已经是近年来发现的并且已经被实验证实对酶促褐变被实验证实对酶促褐变(如苹果、土豆、莴苣如苹果、土豆、莴苣)有有较好抑制作用的新型抑制剂较好抑制作用的新型抑制剂.n n4-HR4-HR能与能与PPOPPO酶结合而使酶结合而使PPOPPO酶失去催化活性酶失去催化活性,它的特点是在非常低的浓度下它的特点是在非常低的浓度下(0.005%)(0.005%)便能起作便能起作用用,况且它化学稳定性相当好况且它化学稳定性相当好,对褐变前存在的其对褐变前存在的其它色素又没有漂白作用它色素又没有漂白作用,因此它是一种很有潜力的因此它是一种很有潜力的酶促褐变抑制剂酶促褐变抑制剂,在美国已经作为商品在美国已经作为商品EverFreshEverFresh的主要活性成分用来抑制酶促褐变的主要活性成分用来抑制酶促褐变化学方法化学方法含硫氨基酸含硫氨基酸n n含巯基氨基酸如半胱氨酸通过与醌类物质反应形成无色稳定化合物也能阻止黑色素的形成,用在土豆、苹果、莴苣等切分果蔬的褐变抑制上.n n它也成为一些防褐变的商业产品的主要活性成分之一.若能与柠檬酸联合(如0.5%L2cys+2%柠檬酸)则效果更佳酶法蛋白酶酶法蛋白酶n n有人发现蛋白酶对土豆和苹果切片的褐变有较好有人发现蛋白酶对土豆和苹果切片的褐变有较好的抑制作用的抑制作用.n n这可能是由于蛋白酶使催化酶促褐变的酶水解所这可能是由于蛋白酶使催化酶促褐变的酶水解所致致.分解蛋白质的酶有很多分解蛋白质的酶有很多,其中主要有其中主要有3 3种植物蛋种植物蛋白酶白酶(无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶无花果蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶)被证实对酶促褐变抑制很有效被证实对酶促褐变抑制很有效.如在如在4 4时无花果时无花果蛋白酶对去皮土豆褐变的抑制与亚硫酸盐效果相蛋白酶对去皮土豆褐变的抑制与亚硫酸盐效果相当当,在在4 4 和和24 24 时木瓜蛋白酶对切分苹果酶促时木瓜蛋白酶对切分苹果酶促褐变的抑制与亚硫酸盐同样有较好的效果褐变的抑制与亚硫酸盐同样有较好的效果.物理方法高氧气调包装物理方法高氧气调包装n n高氧的气调包装高氧的气调包装(MAP)(MAP)对抑制酶促褐变、抑制厌氧发酵、对抑制酶促褐变、抑制厌氧发酵、抑制好氧和厌氧细菌生长等都有较好的作用。高氧环境的抑制好氧和厌氧细菌生长等都有较好的作用。高氧环境的MAPMAP对酶促褐变的抑制可能是由于引诱了底物对对酶促褐变的抑制可能是由于引诱了底物对PPOPPO酶的酶的抑制或者是连续形成的高浓度无色醌类化合物对抑制或者是连续形成的高浓度无色醌类化合物对PPOPPO酶的酶的反馈抑制的结果。反馈抑制的结果。n n20%CO20%CO2 2+80%N+80%N2 2的包装与柠檬酸的包装与柠檬酸/抗坏血酸预处理联合对抗坏血酸预处理联合对切分土豆酶促褐变抑制效果很好切分土豆酶促褐变抑制效果很好,在在7d7d后仍有较好的感官后仍有较好的感官品质。品质。n nCOCO气体对蘑菇的气体对蘑菇的PPOPPO酶也有抑制作用酶也有抑制作用,在在MAPMAP系统中使用系统中使用对抑制酶促褐变有利对抑制酶促褐变有利,但由于但由于COCO具有毒性具有毒性,使用时应特别使用时应特别注意人身安全注意人身安全.n n此外此外,超过超过800MPa800MPa的高压对酶促褐变也有一定的抑制作用的高压对酶促褐变也有一定的抑制作用.其他方法其他方法n n可食性膜对切分果蔬的酶促褐变有很好的抑制作用可食性膜对切分果蔬的酶促褐变有很好的抑制作用.一方一方面面,利用可食性膜对氧气的透性使果蔬表面的氧气浓度维利用可食性膜对氧气的透性使果蔬表面的氧气浓度维持在较低水平持在较低水平,不但抑制了褐变也降低了果蔬的呼吸作用不但抑制了褐变也降低了果蔬的呼吸作用与乙烯的产生与乙烯的产生,有利于贮藏有利于贮藏;另一方面另一方面,在成膜剂中加入抗在成膜剂中加入抗氧化剂氧化剂!抗褐变剂可以降低切分果蔬的氧化变质与变色抗褐变剂可以降低切分果蔬的氧化变质与变色.其其中使用较多的可食性成膜剂有卡拉胶、黄原胶、改性淀粉中使用较多的可食性成膜剂有卡拉胶、黄原胶、改性淀粉等等,若在成膜剂中加入抗坏血酸、柠檬酸、若在成膜剂中加入抗坏血酸、柠檬酸、EDTAEDTA等抗褐变等抗褐变剂则效果更为明显剂则效果更为明显.n n乳酸菌能产生一些低分子量的物质如酸、乙醇、乳酸菌能产生一些低分子量的物质如酸、乙醇、COCO2 2、过、过氧化氢、双乙酰等氧化氢、双乙酰等.乳酸菌产生的杀菌剂对切分果蔬的保乳酸菌产生的杀菌剂对切分果蔬的保鲜很有潜力鲜很有潜力.9.1.5PPO的多种分子形式的多种分子形式 PPO的多种分子形式是一个颇为复杂的问题。产生PPO多种分子形式的部分原因和酶蛋白的缔合-解离现象有关：1 1）类似的亚基不同程度的聚合）类似的亚基不同程度的聚合2 2）不同亚基不同方式）不同亚基不同方式 的结合的结合3 3）酶蛋白质构象的改变）酶蛋白质构象的改变4 4）前三种情况的结合）前三种情况的结合PPO的多种分子形式的多种分子形式亚基的分子量约为亚基的分子量约为3000030000（香蕉（香蕉12000,12000,甜菜叶绿体甜菜叶绿体PPOPPO亚基亚基10000),10000),含有一个铜离子。含有一个铜离子。酶的各种形式之间可以相互转变。导致相互转变的酶的各种形式之间可以相互转变。导致相互转变的因素：因素：n n 酶液酶液n n pHpHn n 离子强度或浓度离子强度或浓度n n 蛋白质解离剂的作用等蛋白质解离剂的作用等PPO的多种分子形式的多种分子形式 PPO不同形式之间的差别表现在n n底物特异性底物特异性n n最适最适pHpHn n温度稳定性温度稳定性n n对抑制剂量敏感性等对抑制剂量敏感性等 此外，氧化和羟基化活力之比在PPO的不同分子形式之间也有差别。9.1.6PPO活力测定活力测定1）测定底物消失的速度 一般采用量压法（瓦氏呼吸仪）或极谱法（氧电极）测定氧气消失的速度2）测定产物生成的速度 采用分光光度法参考文献阅读参考文献阅读参考文献阅读参考文献阅读2 2：付聿成，王妮娅，杜金华金帅苹果：付聿成，王妮娅，杜金华金帅苹果：付聿成，王妮娅，杜金华金帅苹果：付聿成，王妮娅，杜金华金帅苹果多酚氧化酶提取及部分酶学特性研究，食品工业科多酚氧化酶提取及部分酶学特性研究，食品工业科多酚氧化酶提取及部分酶学特性研究，食品工业科多酚氧化酶提取及部分酶学特性研究，食品工业科技，技，技，技，2006,27(2):59-622006,27(2):59-62金帅苹果金帅苹果金帅苹果金帅苹果PPOPPO提取及酶学特提取及酶学特提取及酶学特提取及酶学特性性性性.kdhkdhPPOPPO提取及酶活测定提取及酶活测定n n 提取提取 将已预冷的苹果样品破碎，加入已预冷的磷将已预冷的苹果样品破碎，加入已预冷的磷酸氢二钠酸氢二钠+柠檬酸缓冲液柠檬酸缓冲液 （含适量的（含适量的n nPVPPPVPP和和 TritonXTritonX 100 100），在果蔬破碎机中以），在果蔬破碎机中以 1min1min为间隔打浆为间隔打浆3 min3 min，然后，然后40004000转转/分离心分离心 10 min10 min，取上清液取上清液0 0提取提取30 min30 min后再在后再在4 4 离心离心30 min 30 min，得到上清液即为，得到上清液即为 PPOPPO粗酶液粗酶液。参考文献阅读参考文献阅读3苹果中苹果中PPO的提取的提取PPO活性测定活性测定1pH对苹果对苹果PPO活性的影响活性的影响温度对苹果温度对苹果PPO活性的影响活性的影响咖啡酸对咖啡酸对4-甲基儿茶酚甲基儿茶酚PPO酶促酶促反应的影响反应的影响VC,CYS,焦亚硫酸钾焦亚硫酸钾(K2S2O5)等对等对PPO的抑制的抑制苯甲酸系列对苯甲酸系列对PPO的抑制的抑制肉桂酸系列对肉桂酸系列对PPO的抑制的抑制参考文献参考文献4.食品工业科技食品工业科技2002.4马铃薯马铃薯PPO的提取的提取PPO活性测定活性测定2马铃薯马铃薯PPO的热稳定性的热稳定性温度对马铃薯温度对马铃薯PPO活性的影响活性的影响pH对马铃薯对马铃薯PPO活性的影响活性的影响底物浓度对底物浓度对PPO酶活性的影响酶活性的影响酶浓度与反应速度的关系酶浓度与反应速度的关系抑制剂对抑制剂对PPO活性的影响活性的影响-1.二巯二巯基丙醇的影响基丙醇的影响抑制剂对抑制剂对PPO活性的影响活性的影响-2.亚硫亚硫酸钠的影响酸钠的影响抑制剂对抑制剂对PPO活性的影响活性的影响-4.抗坏抗坏血酸的影响血酸的影响参考文献参考文献5酚类底物酚类底物果实中与酶促褐变有关的酶果实中与酶促褐变有关的酶香蕉果肉香蕉果肉PPO*过氧化物酶过氧化物酶POD与褐变与褐变PPO、POD与褐变与褐变酶和底物区域化分布的破坏是酶促褐变酶和底物区域化分布的破坏是酶促褐变的原因的原因与果实组织褐变相关的因素与果实组织褐变相关的因素荔枝果皮的褐变荔枝果皮的褐变龙眼、梨的褐变龙眼、梨的褐变果实贮藏期间的褐变果实贮藏期间的褐变9.2过氧化物酶过氧化物酶（Peroxidase）催化的反应：n nH2O2+AH2 2H2O+An n CfCf:过氧化氢酶：过氧化氢酶：AHAH2 2亦为过氧化氢亦为过氧化氢 n n过氧化物酶广泛存在于自然界，可分类如下：含铁过氧化物酶 正铁血红素过氧化物酶 绿过氧化物酶 黄蛋白过氧化物酶9.2.1过氧化物酶在自然界的分布过氧化物酶在自然界的分布在植物细胞中以两种形式存在：n n1）以可溶形式存在于细胞浆中n n2）以结合形式在细胞中与细胞壁、膜或细胞器相结合而存在一些化合物能诱导过氧化物酶的产生：赤霉素，苯基硼酸，乙烯9.2.2过氧化物酶在食品加工中过氧化物酶在食品加工中的作用的作用过氧化物酶在植物生命循环中可能的作用：过氧化物酶在植物生命循环中可能的作用：n n过氧化物酶和木质素的生物合成有关；过氧化物酶和木质素的生物合成有关；n n过氧化物酶通过氧化吲哚乙酸参与植物生长调过氧化物酶通过氧化吲哚乙酸参与植物生长调节；节；n n过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标；过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标；n n过氧化物酶可能与果蔬成熟时叶绿素的降解有过氧化物酶可能与果蔬成熟时叶绿素的降解有关；关；n n一些果蔬中使胡萝卜素褪色的酶具有过氧化物一些果蔬中使胡萝卜素褪色的酶具有过氧化物酶的特征。酶的特征。过氧化物酶在果蔬加工和保藏中过氧化物酶在果蔬加工和保藏中的主要的作用的主要的作用1）此酶活力与果蔬产品（特别是那些非酸性蔬菜，）在保藏期间形成的不良风味有关2）此酶属于最耐热的酶类，它在果蔬加工中常被用作热处理是否充分的指标。9.2.3过氧化物酶催化的反应过氧化物酶催化的反应能催化四类反应：1 1）有氢供体存在的条件下催化过氧化氢或氢过）有氢供体存在的条件下催化过氧化氢或氢过氧化物的分解，即过氧化活力氧化物的分解，即过氧化活力2 2）氧化作用）氧化作用3 3）在没有其他氢供体存在的条件下催化过氧化）在没有其他氢供体存在的条件下催化过氧化氢的分解氢的分解4 4）羟基化作用）羟基化作用9.2.4过氧化物酶的最适过氧化物酶的最适pH和最适温度和最适温度果蔬果蔬最适最适pHpH说明说明葡萄葡萄5.45.4柠檬酸柠檬酸-磷酸缓冲液磷酸缓冲液4.05.04.05.0硼酸缓冲液硼酸缓冲液0.020.02mol/Lmol/L5.06.05.06.0醋酸缓冲液醋酸缓冲液0.10.1mol/Lmol/L香蕉香蕉5.06.05.06.0粗提液经凝胶过滤色谱纯化粗提液经凝胶过滤色谱纯化菠萝菠萝4.24.2和缓冲液无关和缓冲液无关青刀豆青刀豆5.05.45.05.4马铃薯马铃薯5.05.0匀浆匀浆甘蓝甘蓝5.16.35.16.3匀浆匀浆花菜花菜5.05.75.05.7匀浆匀浆过氧化物酶的最适温度过氧化物酶的最适温度n n不同来源的过氧化物酶在最适作用温度上存在很大的差别.如马铃薯和花菜的过氧化物酶的最适温度分别为55 和3540 9.2.5过氧化物酶的稳定性过氧化物酶的稳定性过氧化物酶的热失活特性过氧化物酶的热失活特性 许多果蔬中的过氧化物酶的热失活是一个双相和部分可逆的过程.n n热失活的双相过程双相过程指的是过氧化物酶中含有不同的耐热性质部分.其中不耐热部分在热处理时很快失活,而耐热部分在同样温度下缓慢失活.过氧化物酶失活的部分可逆过程过氧化物酶失活的部分可逆过程n n热失活的部分可逆过程部分可逆过程指的是经热处理后的酶液在室温或较低温度下保藏时，它的部分活性可以再生。乳过氧化酶系统用于牛奶保存The Lactoperoxidase System(LP-s)of Milk Preservation不同温度下灭活牛奶中的酶和微生物所需时间不同温度下灭活牛奶中的酶和微生物所需时间不同温度下灭活牛奶中的酶和微生物所需时间不同温度下灭活牛奶中的酶和微生物所需时间-磷酸酶是牛奶热处理是否充分的指标磷酸酶是牛奶热处理是否充分的指标简化的在线过氧化物酶活力检测方法过氧化物酶试验a)溶液:n n1%愈疮木酚的醇溶液(1 g愈疮木酚溶于50 mL 96%乙醇再用乙醇定容至100mL);n n 0.3%过氧化氢溶液(1 mL 双氧水用蒸馏水定容至100 mL.简化的在线过氧化物酶活力检测方法(续)b)取样.从材料的不同部分取样（约20-30片）碾碎得到均一的样品。c)检测.从样品中取10-20 g于中试管;向其中倒入:20 mL 蒸馏水;1 mL 1%愈疮木酚溶液;1.6 mL of 过氧化氢溶液.简化的在线过氧化物酶活力检测方法(续)n n把试管内容物摇匀。n n结果判断：n n微阳性微阳性-有淡粉色渐渐出现，表明过氧化物酶有淡粉色渐渐出现，表明过氧化物酶的钝化不彻底。的钝化不彻底。n n阴性阴性-五分钟后没有组织颜色的改变，表明过五分钟后没有组织颜色的改变，表明过氧化物酶已经被钝化氧化物酶已经被钝化.简化的在线过氧化物酶活力检测方法(续)n n作为定性试验，检测可以更进一步简化：直接滴几滴1%愈疮木酚溶液和0.3%过氧化氢溶液于烫过并碾碎的蔬菜中.n n快而强烈的组织呈色反应-棕红色表明有过氧化物酶活力高（阳性反应）。过氧化化氢酶试验（Catalase test）n n将2 g脱水蔬菜 压碎，与20 mL 蒸馏水混合，向其中加入0.5 mL 0.5%或1%过氧化氢溶液，如果存在过氧化氢酶活力，可观察到2-3 min的强烈的氧气生成反应。简化的在线过氧化物酶活力检测n n这些实验对检验蔬菜的热烫处理（时间和温度）极为重要n n酶的钝化不完全对终产品有消极影响。简化的在线过氧化物酶活力检测n n对卷心菜（cabbage）过氧化氢酶钝化就已经足够，进一步热烫至过氧化物酶失活会对产品质量产生消极的影响，甚至完全褐变。n n对其它蔬菜和土豆，两种试验-过氧化物酶试验和过氧化氢酶试验，都应该为阴性阅读阅读阅读阅读:罗曼，邹国林，邬开朗等罗曼，邹国林，邬开朗等罗曼，邹国林，邬开朗等罗曼，邹国林，邬开朗等.笋壳过氧化物酶提笋壳过氧化物酶提笋壳过氧化物酶提笋壳过氧化物酶提纯及综合利用研究纯及综合利用研究纯及综合利用研究纯及综合利用研究.氨基酸和生物资源氨基酸和生物资源氨基酸和生物资源氨基酸和生物资源(J)J)，2000,22(4):28-322000,22(4):28-329.2.6过氧化物酶的应用过氧化物酶的应用-酚类污染的处理酚类污染的处理n n酚类可被辣根过氧化物酶（HRP）清除。n n酚类可被氧化为含苯氧基的自由基，后者可进一步反应生成不同的聚合物或低聚物，它们的毒性低于酚类，而且这些产物因为溶解度低，很容易从水中移去。n nHRP,H2O2,和酚作用2h,可以得到五种稳定的二聚物和一种稳定的三聚物。9.3脂肪氧合酶脂肪氧合酶（Lipoxygenase,LOX,EC1.13.11.12)9.3.1 9.3.1 脂肪氧合酶催化的反应脂肪氧合酶催化的反应n n脂肪氧合酶（亚油酸：氧脂肪氧合酶（亚油酸：氧 氧化还原酶；氧化还原酶；EC1.13.1.13EC1.13.1.13）n n催化含顺，顺催化含顺，顺-1-1，4-4-戊二烯的不饱和脂肪酸的氢过氧戊二烯的不饱和脂肪酸的氢过氧化作用。生成的氢过氧化物具有高反应活力，可以作化作用。生成的氢过氧化物具有高反应活力，可以作用于不同的食品中不同的组分。用于不同的食品中不同的组分。n nLOX1_SOYBN Main-chaintraceMain-chaintrace-Chain:AChain:A(818818 residues)-K&S:residues)-K&S:4242 helices,helices,1616 strands strands n nMetalsMetals n n 11FE ion FE ion LOX作用于亚油酸产生亚油酸的作用于亚油酸产生亚油酸的13-L-和和9-D-氢过氧化物衍生物氢过氧化物衍生物几种脂肪氧合酶的相对活力几种脂肪氧合酶的相对活力植物植物相对活力相对活力大豆大豆100100绿豆绿豆4747豌豆豌豆3535小麦小麦2 2花生花生1 19.3.2脂肪氧合酶作用的初期产物脂肪氧合酶作用的初期产物(氢过氢过氧化亚油酸氧化亚油酸ROOH)的进一步变化的进一步变化包括：包括：1 1）ROOH的的还原还原2 2）酶催化）酶催化ROOH异构化成异构化成多羟基衍生物和酮多羟基衍生物和酮3 3）ROOH的的环氧化环氧化4 4）ROOH在马铃薯中酶催化下生成在马铃薯中酶催化下生成乙烯醚乙烯醚5 5）在无氧条件下，脂肪氧合酶催化）在无氧条件下，脂肪氧合酶催化ROOH发生发生二聚二聚化化反应，同时生成反应，同时生成戊烷戊烷和和氧代二烯酸氧代二烯酸等产物。等产物。6 6）ROOH分解生成挥发性的分解生成挥发性的醛和酮醛和酮。ROOH的进一步变化的进一步变化(续续)n nROOH通过上述各种途径产生数以百计的不同产物，能同时产生合乎需要和不合乎需要的感官质量。n n除此之外，ROOH还能与食品中非脂肪成分作用，从而进一步影响食品的质量。9.3.3脂肪氧合酶的活力测定脂肪氧合酶的活力测定1量压法量压法(warburg呼吸仪法，呼吸仪法，AACC方法方法)2分光光度法分光光度法3KI-淀粉法淀粉法文章阅读文章阅读文章阅读文章阅读:热烫处理终点的预测热烫处理终点的预测热烫处理终点的预测热烫处理终点的预测Predicting the end point of a blanching processPredicting the end point of a blanching processPredicting the end point of a blanching processPredicting the end point of a blanching processRaul L.Garrote,Enrique R.Silva,Ricardo A.Raul L.Garrote,Enrique R.Silva,Ricardo A.Raul L.Garrote,Enrique R.Silva,Ricardo A.Raul L.Garrote,Enrique R.Silva,Ricardo A.BertoneBertoneBertoneBertone,Ruben D.Ruben D.Ruben D.Ruben D.RoaRoaRoaRoa.Lebensm.-WissLebensm.-WissLebensm.-WissLebensm.-Wiss.u.-Technolu.-Technolu.-Technolu.-Technol.37(2004)309.37(2004)309.37(2004)309.37(2004)3093153153153159.3.4pH对脂肪氧合酶作用的影对脂肪氧合酶作用的影响响n n对于大多数脂肪氧合酶，pH-酶活力曲线的最高点相当于pH7.08.0.n n但pH低于7.0时酶活力下降的部分原因是因为亚油酸的溶解度在酸性范围内下降。n n表面活性剂吐温20对大豆脂肪氧合酶的pH-酶活力曲线有影响，它使最适pH向低pH方向移动，并使酸性条件下的酶活力增加。9.3.5脂肪氧合酶的作用对食品脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响质量的影响一、脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响一、脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响在面粉中加入在面粉中加入1%1%含脂肪氧合酶的大豆粉能改含脂肪氧合酶的大豆粉能改进面粉的颜色的焙烤质量。进面粉的颜色的焙烤质量。1.1.脂肪氧合酶对胡萝卜素的漂白脂肪氧合酶对胡萝卜素的漂白2.2.脂肪氧合酶作用产生的氢过氧化物起着氧化剂的作用，脂肪氧合酶作用产生的氢过氧化物起着氧化剂的作用，能氧化面筋蛋白质，使面筋蛋白质的巯基被氧化成二能氧化面筋蛋白质，使面筋蛋白质的巯基被氧化成二硫键，因而强化面团中的蛋白质，有利于面筋蛋白质硫键，因而强化面团中的蛋白质，有利于面筋蛋白质形成三维网状结构。形成三维网状结构。脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响的影响(续续)3.脂肪氧合酶的重要性还在于防止脂肪的结合，保证外加酥脂肪能有效地改进面包的体积和软度。表表大豆脂肪氧合酶对面团中结合脂大豆脂肪氧合酶对面团中结合脂肪的影响肪的影响结合脂肪（占脂肪总量的结合脂肪（占脂肪总量的%外加酶外加酶无无粗大豆脂粗大豆脂肪氧合酶肪氧合酶纯脂肪氧纯脂肪氧合酶合酶起酥脂肪起酥脂肪81.081.058.558.580.080.0起酥脂肪起酥脂肪+5%+5%亚油亚油酸酸66.566.5393936.236.2脂肪氧合酶的作用对面包质量改进脂肪氧合酶的作用对面包质量改进的途径的途径A.在面筋蛋白质中形成二硫键，从而改变面团的流变性质；B.通过面筋蛋白质的氧化增加面团中游离脂肪的数量。二、脂肪氧合酶的作用对于食品颜二、脂肪氧合酶的作用对于食品颜色、风味和营养的影响色、风味和营养的影响脂肪氧合酶作用的最初产物氢过氧化物具有脂肪氧合酶作用的最初产物氢过氧化物具有高度的反应能力，能作用于食品中的不同成分，高度的反应能力，能作用于食品中的不同成分，因而可以从因而可以从颜色颜色颜色颜色、风味风味风味风味和和营养营养营养营养等方面影响食品质等方面影响食品质量。量。n n颜色方面：颜色方面：如：降解胡萝卜素，破坏叶绿素，破坏叶黄如：降解胡萝卜素，破坏叶绿素，破坏叶黄素和其他类胡萝卜素，破坏添加于食品中的色素，素和其他类胡萝卜素，破坏添加于食品中的色素，破坏一些食用鱼类皮中的色素，使保藏中的苹果破坏一些食用鱼类皮中的色素，使保藏中的苹果在表面出现褐斑。在表面出现褐斑。风味方面风味方面n n脂肪氧合酶作用于不饱和脂肪酸及脂时产生的初脂肪氧合酶作用于不饱和脂肪酸及脂时产生的初期产物，在进一步分解后生成一些挥发性化合物。期产物，在进一步分解后生成一些挥发性化合物。它们对不同的食品的风味产生截然不同的影响：它们对不同的食品的风味产生截然不同的影响：n n在一些水果和蔬菜中，如番茄、豌豆、青刀豆、在一些水果和蔬菜