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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 过氧化物酶,2002.12.18,第一节 过氧化物酶,PEROXIDASE,POD,属氧化还原酶类 , 系统命名为,EC1 . 1 1 . 1 . 7。,研究意义,果蔬中的,POD,通常与新鲜产品或加工产品 (包括冷冻产品 )的风味和品质有关 。,食品加工研究人员已将其活性列为果蔬加工的主要指标。,了解果蔬中,POD,所催化的反应、酶本身的特性及加工中怎样抑制其活性是非常重要的。,一、分 类,在自然界中分布广泛 。,分类 :一是含铁,POD,二是黄素蛋白,POD。,1）,含铁,POD,又分为高铁原卟啉,POD,和高铁,POD。,高铁原卟啉,POD,为棕色 ,以高铁原卟啉为辅基, 存在于高等植物、动物和微生物中 ;,高铁,POD,为绿色 , 以铁卟啉为辅基 ,但不同于高铁原卟啉 ,存在于动物器官和奶中 。,2）黄素蛋白,POD,以黄素腺嘌呤二核苷酸 (,FAD),为辅基 ,存在于动物组织和微生物中。,这 2组含铁,POD,可用酸化丙酮处理来区分 ,它可从高铁原卟啉,POD,的蛋白质部分除去高铁血红素 ,但对高铁,POD,则没有影响。,二、过氧化物酶催化的反应,POD,能催化 4种类型的反应 :,(1 )过氧化反应 ;,(2 )氧化反应 ;,(3 )过氧化氢反应 ;,(4)羟基化反应,1 、,POD,主要催化过氧化反应,此反应需要有 2个底物 :过氧化物和氢供体。,过氧化反应表示如下：,ROOH+AH,2,-H,2,O +ROH +A,其中,R,为,H, CH,3, C,2,H,5,; AH,2,为氢供体还原形式 ,A,为氢供体氧化形式 。,底物的影响,过氧化物底物主要是,H,2,O,2,。,高浓度,H,2,O,2,又可抑制,POD,活性, 用过氧化氢酶消除过多的,H,2,O,2,又能使,POD,恢复活性。,H,2,O,2,对,POD,抑活程度取决于酶和,H,2,O,2,浓度 2个方面。,马铃薯,POD,活性最高时的,H,2,O,2,浓度,为 0 . 74 1 0,-2,mol/ L(p H 5. 0 ),辣根,POD,则为 0 . 3 1 0,-2,mol/ L。,羟甲基过氧化物既是辣根,POD,的一个底物 ,又可抑制其活性 。,可以认为,POD,需要一个游离,HOO,-,基团 ,以利于与过氧化物反应。,氢供体,POD,对氢供体底物的专一性较低 ,可能是由于植物中存在不同形式和数量的,POD,同功酶。,许多物质都可以起到氢供体的作用 ,包括：,酚类 (,p-,甲酚、愈创木酚、间苯二酚 )；,芳香胺类 (苯胺、联苯胺、苯二胺、,o-,二茴香基二胺 )；,还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (,NAD),及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(,NADP),等。,常见的是愈创木酚和间苯二酚。,2、氧化反应,POD,在无氢过氧化物存在的情况下催化的反应,需要有,O,2,和辅助因子。,底物有草酸盐、草酰乙酸盐、酮基丙二酸盐、二羟基延胡索酸、吲哚乙酸 (,IAA),等 ,NADH,和,NADPH,的氧化反应也需要辅助因子。,反应具有定量关系，例如：,二羟基延胡索酸+,O,2,-,二铜基琥珀酸+,H,2,O,反应经 2 3,min,的诱导期后开始, 增加酶浓度和,H,2,O,2,的量均可缩短诱导期。,反应所需的辅助因子为,Mn2 +,和某些酚类物质(通常为 2 ,4-二氯酚,3、过氧化氢反应,POD,在无氢供体存在下可催化过氧化,氢分解 :,POD,2 H,2,O,2,- - 2 H,2,O+ O,2,与过氧化反应及氧化反应的速率相比 ,此反应的速率可忽略不计。,4、,POD,的羟基化反应,将单酚与,O2,反应, 产生,o-,二羟基酚, 此反应需要有氢供体 (如二羟基延胡索酸等 )为酶作用提供必需的自由基,反应式为 :,POD,O,2,+AH,2,- H,2,O+A,被羟基化的物质有,p-,甲酚、苯甲酸、水杨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等。,三、过氧化物酶的最适,pH,1、,POD,的最适,pH,POD,的最适,p H,随酶的来源 (不同果蔬产品 )、同功酶的组成、氢供体底物及缓冲液等的不同而有差异。,有些果蔬中,POD,的最适,pH,范围较宽, 原因是存在有不同最适,p H,的同功酶 ;另外 ,同一果蔬产品,POD,的可溶性部分和化学结合部分的最适,p H,值可能也不同。,一些果蔬中,POD,的最适,p H：,葡萄,Malvasia,， 5. 5 6. 0，,愈创木酚底物,番木瓜 5. 5和 6. 0，结合酶的可溶性酶,葡萄,Gamay,rouge， 4. 0,绿芦笋 4. 2 5. 0,葡萄,Gamay,rouge 6. 0 7. 0，,杨梅黄酮底物,绿芦笋 4. 2 5. 0,马铃薯 5. 0 6. 0,猕猴桃 5. 2 5. 5 邻苯二胺底物,黄瓜 7. 0 酶的粗提液,番茄 5. 0 5. 2； 苹果 5. 0 6. 0； 草莓 6. 0,香蕉 4. 5 5. 0；芒果 4. 75；,香蕉 5. 0 6. 0，凝胶过滤后的酶,环境,p H,的升高或降低会引起酶活性的下降。,酸化后酶活的减弱是由于蛋白质的结构变化造成的 ,它由天然状态转为可逆的变性状态 (从分子水平上观察是酶分子中的亚铁原卟啉脱离酶蛋白引起的 )。,或者是由于在,pH(2 . 5 4. 5),介质中 ,酶活性随,pH,而变化与酶分子结构有关。酶溶液酸化后 ,-,螺旋结构受到破坏 ,出现了,-,结构的光谱特征 ，酶蛋白和辅基在酸化后就分离。,四、过氧化物酶的最适温度,也与酶的原料种类、果蔬品种、同功酶的组成、缓冲液的,p H、,酶的纯化程度等因素有关。,葡萄 47，品种,de,Chaunac,40，,品种,Malvasia,猕猴桃 50，纯化酶,草莓 3 0,番茄 3 5品种,Walters,茄子 2 0可溶及离子键连部分,绿芦笋 50,p H4. 5,菜花 40以愈创木酚为底物,五、,POD,的热失活,由于,POD,与果蔬产品及其制品的变色和变味关系密切 ,因此常常需要用热处理的方法部分地或全部地抑制活性。,从酶分子本身来看,POD,的热失活包括以下过程: (1 )全酶分子辅基的解离 ;,(2 ) 脱辅基酶蛋白构象的变化 ;,(3 )辅基的修饰或降解。,影响耐热性的内在因素,使用等电聚焦技术已证明不同,POD,同功酶的耐热性存在差异 。另外 ,同一果蔬产品来源的不同类型的酶 ,耐热性也不同 ,如可溶性酶比颗粒酶的耐热性差、阴离子酶比阳离子酶热稳定性低 ,但酸性和碱性酶有类似的热稳定性。,酶的纯化程度也可影响其热稳定性 ,粗酶比纯化酶热稳定性差。,影响,POD,热失活的外部因素,p H、,温度、受热时间等。,在,p H=7. 0,时 ,抑活效率最低 ,p H=4. 0,时 ,抑活效率为,p H=7. 0,时的 8倍 ,而,p H=1 0 . 0,时为,pH=7. 0,时的 2倍。在给定,p H,条件下 ,控制,POD,热失活的主要指标是热处理的时间和温度,在一定温度下 ,热处理时间足够长时会使,POD,的失活更完全。但长时间加热对保持果蔬的营养和风味不利。水分活度也可影响,POD,的热稳定性。,菜花 50 , 1 5,min，,活性减少 98%,一级动力学,96 . 3 , 1,min，,品种,Indian Snowball,50 , 3 0 min，50 %,抑活,葡萄 80 , 1 0,min，,品种,Ohane,活性丧失 90 %,85 , 5,min，,品种,Malvasia,几乎完全抑活,番木瓜 70 , 1,min，,可溶性部分 ,活性丧失 94%,70 , 1,min，,结合部分 ,活性丧失 55%,香蕉 1 0 0 , 1 1,min,抑活 96 1 0 0 %,柑桔 80以上抑活 75%,球芽甘蓝 98 , 4 7,min，,与原料体积大小有关,芒果 70 , 2 6,min，,活性丧失 90 %,75 , 1 2,min，,活性丧失 90 %,80 , 1 . 2,min，,活性丧失 90 %,80 , 5,min，,活性完全丧失,75 , 2 0,min，,活性完全丧失,果蔬中,POD,热抑活的方法,主要是,水漂烫,。,绿菜花于 95下漂烫 4,min,可降低总,POD(,包括可溶性部分和离子结合部分 )活性，绿豌豆于 97下处理 1,min,是极为有效。,微波、离子辐射,的利用 :,优点是可降低漂烫过程中的热负荷。马铃薯用 1 . 5,min,微波处理、3,min,沸水漂烫以及微波与漂烫各2,min,来抑活,POD;,微波处理减至 1,min,及增加漂烫时间至 5,min,都不能使,POD,活性完全破坏 ,但却使马铃薯软化。香蕉用微波处理的效果取决于果实成熟度。,POD,热失活后的恢复和再生,本世纪初人们就开始认识到：,许多果蔬,POD,在热失活后会恢复部分活性 ,已被认为是该酶的性质之一。,（从分子水平上说 ,血红素部分与脱辅基酶蛋白可以再结合, 形成活性酶。很可能是蛋白质部分和辅基部分在某种程度上并未完全破坏 ,导致酶活还能恢复。）,POD,活性恢复的因素,与果蔬的种类或品种有关。,菠菜和马铃薯的,POD,复活能力较强 。,酶复活的程度则取决于酶抑活的程度，热处理的温度和时间、抑活后酶的贮藏温度以及酶的纯化程度等。,菠菜为例,菠菜在较低温度下热处理 ,酶活能恢复;,而在 1 2 1 1 43下热处理后未见酶复活。一定温度下 ,热处理时间愈长 ,酶复活愈少 ,处理时间充足能防止酶复活的时间 。,在 3 0或室温下存放 ,POD,可在几小时至几天内开始恢复 ;而在深度冷冻下 (-1 8 )需几个月才能恢复。,化学物质可以抑制过氧化物酶,作用机理：,(1 )抑活,POD,本身 ; (2 )与,POD,底物起反应 ;,(3 )与,POD,的产物起反应。,这些物质包括,Fe2 +、Zn2 +、Ca2 +、Mg2 +、,Mn2 +,氰化物 ,硫化物 ,叠氮化物 ,氧化氮 ,羟,胺、二乙基二硫氨基甲酸钠 (,DIECA)、,偏重,亚硫酸钠、连二硫酸钠 和抗氧化剂等。,对,POD,的认识,很长时间,但对其在果蔬采后的作用及其对加工品质的影响还缺乏详细和清晰的认识。,在果蔬保鲜和加工中怎样利用或控制其作用仍需要进一步研究。,THE END,THANK YOU,
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