《多酚氧化酶》PPT课件.ppt
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1、第第10章章多酚氧化酶多酚氧化酶一、多酚氧化酶的一、多酚氧化酶的名称和自然界的分布名称和自然界的分布n多酚氧化酶多酚氧化酶(1,2-(1,2-苯二酚苯二酚: :氧氧 氧化还原酶氧化还原酶,EC 1.10.3.1) ,EC 1.10.3.1) 一类含铜的一类含铜的氧化还原酶氧化还原酶,催化邻,催化邻-苯二酚氧化成邻苯二酚氧化成邻-苯二醌,也能作苯二醌,也能作用于单酚单加氧酶的底物。用于单酚单加氧酶的底物。 n多酚氧化酶的共同特征是能够通过分子氧氧化酚或多酚多酚氧化酶的共同特征是能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌。在广义上,多酚氧化酶可分为三大类:形成对应的醌。在广义上,多酚氧化酶可分为三大类
2、:单酚氧化酶单酚氧化酶(酪氨酸酶酪氨酸酶tyrosinase,EC.1.14.18.1)、双双酚氧化酶酚氧化酶(儿茶酚氧化酶儿茶酚氧化酶catechol oxidse,EC.1.10.3.2)和和漆酶漆酶(对苯二酚氧化酶对苯二酚氧化酶 laccase,EC.1.10.3.1)。n在这三大类多酚氧化酶中,在这三大类多酚氧化酶中,儿茶酚酶主要分布在植物中儿茶酚酶主要分布在植物中,微生物中的多酚氧化酶主要包括漆酶和酪氨酸酶。微生物中的多酚氧化酶主要包括漆酶和酪氨酸酶。1 1、多酚氧化酶的名称、多酚氧化酶的名称2、植物中多酚氧化酶分布、植物中多酚氧化酶分布n多酚氧化酶是植物中最受注意的一种酶多酚氧化酶
3、是植物中最受注意的一种酶, ,在葡萄在葡萄, ,洋李洋李, ,无花果无花果, ,枣枣, ,茶叶和咖啡豆中含量很高茶叶和咖啡豆中含量很高, ,它在它在这些果实中起着人们这些果实中起着人们期望期望的作用的作用. .n多酚氧化酶在桃多酚氧化酶在桃, ,苹果苹果, ,香蕉香蕉, ,荔枝荔枝, ,马铃薯马铃薯, ,莲藕莲藕和莴苣中的含量也是相当高和莴苣中的含量也是相当高, ,然而它对这些果实然而它对这些果实起着起着不需宜不需宜的作用的作用, ,易引起易引起褐变褐变, ,造成造成变质变质和和腐烂腐烂, ,对于新鲜果实的对于新鲜果实的保藏带来极大困难保藏带来极大困难n胡椒中不存在多酚氧化酶胡椒中不存在多酚氧
4、化酶. . n存在存在: :植物、果蔬的叶绿体、线粒体植物、果蔬的叶绿体、线粒体, ,马铃薯马铃薯块茎分布广泛块茎分布广泛n多酚氧化酶在植物中的含量随多酚氧化酶在植物中的含量随品种品种不同而有很大不同而有很大变化,在众多的水果和蔬菜中,变化,在众多的水果和蔬菜中,橄榄中的多酚氧橄榄中的多酚氧化酶活力最高化酶活力最高。n多酚氧化酶的活力分布还取决于果蔬的多酚氧化酶的活力分布还取决于果蔬的成熟度成熟度。在绿叶中,很大一部分酶活力集中在叶绿体中,在绿叶中,很大一部分酶活力集中在叶绿体中,在马铃薯块茎中,几乎集中在亚细胞中;在新采在马铃薯块茎中,几乎集中在亚细胞中;在新采收的苹果中,多酚氧化酶几乎全部
5、存在于叶绿体收的苹果中,多酚氧化酶几乎全部存在于叶绿体和线粒体中。和线粒体中。n果蔬中不同的果蔬中不同的部位部位的多酚氧化酶含量差别很大,的多酚氧化酶含量差别很大,例如葡萄皮中的酶活力比果肉中高。例如葡萄皮中的酶活力比果肉中高。二、多酚氧化酶催化反应二、多酚氧化酶催化反应 及其作用底物及其作用底物n1.1.催化反应催化反应n多酚氧化酶是一种加氧酶,它催化酚的选择性多酚氧化酶是一种加氧酶,它催化酚的选择性羟羟基化基化,羟基化产物继续,羟基化产物继续氧化氧化生成生成邻邻- -苯醌苯醌。n多酚氧化酶的作用下氧化形成不稳定的多酚氧化酶的作用下氧化形成不稳定的邻邻- -苯醌类苯醌类化合物化合物, ,然后
6、再进一步通过非酶氧化反应然后再进一步通过非酶氧化反应, ,聚合成聚合成黑色素黑色素(melanin)(melanin)。羟基化羟基化氧化反应氧化反应多酚氧化酶多酚氧化酶R= H-, Me-, MeO-, HO2C-(CH2)2-, HOCH2-, HO(CH2)2-, PhCONHCH2-H2O有机溶剂维生素 C聚合物OHROHROHO2 H2OO2 H2OOORn多酚氧化酶的作用多酚氧化酶的作用导致香蕉导致香蕉, ,苹果苹果, ,桃桃, ,马铃薯马铃薯, ,蘑蘑菇菇, ,虾发生虾发生非需宜非需宜的褐变和人的黑斑形成的褐变和人的黑斑形成n然而对茶叶然而对茶叶, ,咖啡咖啡, ,葡萄干和梅干葡萄
7、干和梅干, ,以及人的皮肤色以及人的皮肤色素形成产生素形成产生需宜需宜的褐变的褐变n当邻苯醌与蛋白质中当邻苯醌与蛋白质中赖氨酸赖氨酸残基的残基的-氨基氨基反应反应, ,可引起蛋白质的可引起蛋白质的和和下降下降, ,同样由于同样由于褐变反应也将会造成食品的褐变反应也将会造成食品的和和的变化。的变化。n热带水果热带水果50%50%以上的损失都是由于以上的损失都是由于酶促褐变酶促褐变引起的引起的. .同时酶促褐变也是造成同时酶促褐变也是造成新鲜蔬菜新鲜蔬菜例如莴苣和果汁例如莴苣和果汁的颜色变化的颜色变化, ,营养和口感变劣的主要原因营养和口感变劣的主要原因n控制控制果蔬加工和贮藏过程中果蔬加工和贮藏
8、过程中酶促褐变酶促褐变, ,n例如例如驱除驱除OO2 2和底物酚类化合物和底物酚类化合物以防止褐变以防止褐变, ,或者添加抗或者添加抗坏血酸坏血酸, ,亚硫酸氢钠和硫醇类化合物等亚硫酸氢钠和硫醇类化合物等, ,将初始产物将初始产物, ,邻苯邻苯醌还原为原来的底物醌还原为原来的底物, ,从而阻止黑色素的生成从而阻止黑色素的生成. .n还原剂还原剂都能直接引起都能直接引起酶失活酶失活, ,从而抑制酶促褐变从而抑制酶促褐变. .这是因这是因为抗坏血酸能够破坏酶活性位点上的组氨酸残基为抗坏血酸能够破坏酶活性位点上的组氨酸残基, ,而亚而亚硫酸氢钠和硫醇可以除去酶活性位点中的硫酸氢钠和硫醇可以除去酶活性
9、位点中的CuCu2+2+n4-4-己基间苯二酚己基间苯二酚, ,苯甲酸苯甲酸和其他一些和其他一些非底物酚类化合物非底物酚类化合物, ,也可作为多酚氧化酶的有效也可作为多酚氧化酶的有效竞争性抑制剂竞争性抑制剂2.作用底物作用底物n水果、蔬菜中底物为:水果、蔬菜中底物为: n一元酚类一元酚类 n邻二酚类(对位二酚也可)邻二酚类(对位二酚也可) (间位二酚不作底物)(间位二酚不作底物) 如:如: 水果中的儿茶酚水果中的儿茶酚 OH OH 土豆中的酪氨酸土豆中的酪氨酸 HO CH2CHCOOH NH2n重要的天然底物重要的天然底物三、三、pH和温度对多酚和温度对多酚 氧化酶活力影响氧化酶活力影响1.p
10、H1.pH对酶活力的影响对酶活力的影响(1)(1)适宜适宜pHpH:4 47 7 (2)(2)不同种类,甚至同一种果蔬中的不同品种得到的多不同种类,甚至同一种果蔬中的不同品种得到的多酚氧化酶,也有不同的最适酚氧化酶,也有不同的最适pHpH(3)(3)果蔬的不同部位得到的多酚氧化酶果蔬的不同部位得到的多酚氧化酶, ,最适最适pHpH也有差异也有差异(4)(4)酶的提取或分离的方法对它的最适酶的提取或分离的方法对它的最适pHpH也有影响也有影响(5)(5)测定酶活力时所采用的底物和缓冲液对酶的最适测定酶活力时所采用的底物和缓冲液对酶的最适pHpH也有影响也有影响(6)(6)大多数多酚氧化酶只有一个
11、最适大多数多酚氧化酶只有一个最适pH,pH,在一些情况下在一些情况下, , 有第二个最适有第二个最适pHpH2.温度对多酚氧化酶活力影响温度对多酚氧化酶活力影响n不同种类、品种、部位的不同种类、品种、部位的多酚氧化酶有多酚氧化酶有不同的热稳定性,不同的热稳定性,通常最适温度在常温通常最适温度在常温n加热易使酶失活加热易使酶失活n同一来源的多酚氧化酶的不同分子形式具同一来源的多酚氧化酶的不同分子形式具有不同的热稳定性有不同的热稳定性n低温下多酚氧化酶的活力也有明显的下降,低温下多酚氧化酶的活力也有明显的下降,但活性下降比较缓慢但活性下降比较缓慢四、多酚氧化酶的激活剂、抑制剂四、多酚氧化酶的激活剂
12、、抑制剂 和果蔬酶促褐变的防止和果蔬酶促褐变的防止n1.1.激活剂激活剂n多酚氧化酶的活性形式是含铜的酶单体多酚氧化酶的活性形式是含铜的酶单体的寡聚体,激活剂的作用是的寡聚体,激活剂的作用是使酶蛋白以使酶蛋白以一定的聚合度存在一定的聚合度存在,才有生物活性。,才有生物活性。nSDSSDS、 CuCu2+2+ 、酸、尿素等、酸、尿素等2.抑制剂和果蔬酶促褐变的防止抑制剂和果蔬酶促褐变的防止n酶促褐变酶促褐变: :较浅色的水果、蔬菜在受到较浅色的水果、蔬菜在受到机机械性损伤械性损伤(削皮、切片、压伤、虫咬、(削皮、切片、压伤、虫咬、磨浆、捣碎)及处于磨浆、捣碎)及处于异常环境变化异常环境变化(受(
13、受冻、受热等),在酶促(催化)下氧化冻、受热等),在酶促(催化)下氧化而呈褐色,称为酶促褐变而呈褐色,称为酶促褐变n亚硫酸类是酚酶抑制剂。亚硫酸类是酚酶抑制剂。实例实例1:土豆的褐变:土豆的褐变实例实例2:含有:含有儿茶酚儿茶酚水果的褐变水果的褐变褐变防止方法褐变防止方法酶促褐变的酶促褐变的三个条件三个条件,缺一不可。,缺一不可。 即:多酚类物质、酚酶、氧气即:多酚类物质、酚酶、氧气 除去多酚类物质困难,不现实。除去多酚类物质困难,不现实。 一般为一般为 降低酚酶活性、驱氧降低酚酶活性、驱氧 (1)加热钝化酶活性加热钝化酶活性n7595、57S的加热处理,可使大部分的加热处理,可使大部分酶活性
14、丧失。酶活性丧失。常用的方法有:漂烫、巴氏杀菌常用的方法有:漂烫、巴氏杀菌 加工中,必须严格控制时间和温度。加工中,必须严格控制时间和温度。加热温度过高,加热时间过长,可抑制酶褐变,加热温度过高,加热时间过长,可抑制酶褐变,但会影响食品品质;加热不足,不能抑制酶褐但会影响食品品质;加热不足,不能抑制酶褐变。变。微波加热,热穿透力强,迅速均匀,不影响风微波加热,热穿透力强,迅速均匀,不影响风味。味。(2)螯合酶促作用的金属离子螯合酶促作用的金属离子n金属(铁、铜、锡、铝等)离子是多酚氧化酶金属(铁、铜、锡、铝等)离子是多酚氧化酶的激活剂。的激活剂。Fe3+、Fe2+、Cu2+能促进褐变主能促进褐
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