畢業(yè)論文食品中的多酚氧化酶

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文學(xué) 院：食品科技學(xué)院 班 級：08級食科2班姓 名：耿雪雙 學(xué) 號：200840717212課程論文題目：食品中的多酚氧化酶課程名稱：科技論文寫作評閱成績：評閱意見：成績評定教師簽名：日期： 年 月 日食品中的多酚氧化酶作 者：耿雪雙 學(xué) 號：200840717212 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院08 級食品科學(xué)與工程2班摘 要：多酚氧化酶淡黃至暗褐色粉末或液體。溶于水，不溶于乙醇，有吸濕性。相對分子質(zhì)量為125000，作用的最適ph值6.5，最適作用溫度25?？蓪⒍喾拥牧u基氧化分解成醌。多酚氧化酶的共同特征是能夠通過分子氧氧化酚或多酚形成對應(yīng)的醌。在廣義上，多酚氧化酶可分為三

2、大類：單酚單氧化酶(酪氨酸酶tyrosinase,ec.1.14.18.1)、雙酚氧化酶(兒茶酚氧化酶catechol oxidse,ec.1.10.3.2)和漆酶(laccase,ec.1.10.3.1)。在這三大類多酚氧化酶中，兒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?，F(xiàn)在大部分文獻(xiàn)所說的多酚氧化酶一般是兒茶酚氧化酶和漆酶的統(tǒng)稱。關(guān)鍵詞：多酚氧化酶、作用條件、褐變、提純及活性測定、同工酶、發(fā)展?fàn)顩r前言：多酚氧化酶(p01yphenoloxidase，pp0)是自然界分布極廣的一種氧化還原酶，茶葉中的多酚氧化酶通過控制不同的酶活可以加工成品質(zhì)與滋味迥異的各類茶葉。

3、自1883年yoghid發(fā)現(xiàn)日本漆樹液汁變硬可能和某種活性物質(zhì)相關(guān)，1938年keilind和manng研究了蘑菇多酚氧化酶的提取和純化，得到多酚氧化酶并將這類酶稱為p01yphenoloxidase。之后多酚氧化酶一直是研究的熱點，尤其是在pp0的生化、生理學(xué)性質(zhì)方面取得了較大的進(jìn)展。一、 多酚氧化酶在植物中的分布pp0是核編碼的的銅金屬酶，是在細(xì)胞質(zhì)中合成的，普遍存在于植物、真菌、昆蟲的質(zhì)體中，pp0相當(dāng)穩(wěn)定，甚至在土壤中已腐爛的的植物殘渣上都可檢測到pp0的活性。在植物(如土豆、蘋果、荔枝、菠菜、馬鈴薯、豆類、茶葉、煙草等)組織中，pp0是與內(nèi)囊體膜結(jié)合在一起的，天然狀態(tài)無活性，但將組織

4、勻漿或損傷后酶活被活化，從而表現(xiàn)出活性，在果蔬細(xì)胞組織中，pp0存在的位置因原料的種類、品種及成熟度的不同而有差異，綠葉中pp0活性大部分存在于葉綠體內(nèi)；馬鈴薯塊莖中幾乎所有的亞細(xì)胞部分都含有pp0，含量大約與蛋白質(zhì)部分相同，馬鈴薯芽、根的多酚氧化酶的活性最高，幼葉和成熟塊莖中活性中等，成熟葉和莖葉活性最低；在茶葉中的ppo可分為游離態(tài)和束縛態(tài)，前者主要存在于細(xì)胞液中屬可溶態(tài)pp0，而后者則主要存在于葉綠體、線粒體等細(xì)胞器中，與這些細(xì)胞器的膜系統(tǒng)或其他特異部位結(jié)合呈不溶態(tài)，stephenthanarajs.n.(1990)研究了茶樹新稍中pp0活性及多酚含量對紅茶品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)pp0活性強，

5、多酚含量高，對紅茶品質(zhì)有利，相反則利于綠茶的生產(chǎn)。在采摘的鮮蘋果中，pp0幾乎存在葉綠體和線粒體中，從這兩部分分別制備的pp0，其底物專一性稍有差異。多酚氧化酶是一種質(zhì)體酶，有些研究人員認(rèn)為多酚氧化酶可能僅存在于質(zhì)體中，缺乏質(zhì)體的組織就不存在多酚氧化酶，例如篩管和篩胞等，但是有質(zhì)體的組織也可能沒有多酚氧化酶，如c4植物葉。含有質(zhì)體的植物組織不一定都存在多酚氧化酶，而多酚氧化酶一定在含有質(zhì)體的植物組織中。雖然從1895年就開始了多酚氧化酶的研究報道，但其在植物組織中的功能并未充分了解，隨分子生物學(xué)的發(fā)展，象西紅柿、蘋果等的多酚氧化酶的基因已被克隆。浙江大學(xué)趙東等對茶樹多酚氧化酶的克隆及其序列進(jìn)行

6、了比較。從已經(jīng)克隆的多酚氧化酶的基因看，均屬于基因家族，多則67個基因。這些基因的表達(dá)具有時空差異和組織特異性(pp0在幼齡組織中表達(dá)，在成熟組織中不表達(dá))，表明了植物中所起的作用不同。但在高等植物組織發(fā)生褐變主要是pp0活動的結(jié)果。二、 微生物中的多酚氧化酶漆酶最早是在1883年由yoshida首先從漆樹液中發(fā)現(xiàn)的，后來人們又從大量漆酶是三大類多酚氧化酶中作用底物最廣的一類的真菌體中發(fā)現(xiàn)了漆酶。漆酶來源很多，結(jié)構(gòu)各異，不同來源的漆酶表現(xiàn)出來的催化特性相差較大。即便是同一來源，如同一白腐菌菌種，也可分泌出不同性質(zhì)的漆酶組分，包括氧化能力、最適ph、底物專一性等，因此催化氧化作用也各不相同。漆酶

7、分子中的銅離子是漆酶催化反應(yīng)的活性中心，在催化氧化過程中起決定作用。 在真菌中，漆酶大多分布在擔(dān)子菌(basidimycetes)、多孔菌(polyporus)、子囊菌(a-somycetes)、脈孢菌(neurospora)、柄孢殼菌(po-dospora)和曲霉菌(aspergillus)等真菌中。擔(dān)子菌中的白腐菌是目前獲得漆酶的主要來源。givaudan等還從稻根上的生脂固氮螺菌(azospirillum lipoferum)中分離出細(xì)菌漆酶。三、 果實中多酚氧化酶的作用條件果實在樹上生長時不會發(fā)生褐變，褐變發(fā)生在果實采后貯藏過程中，而且隨貯藏時間的延長褐變加重，說明褐變與果實成熟衰老有

8、關(guān)。采收期的早晚對酶促褐變的影響可能是組織衰老和自身保護(hù)酶系。不同產(chǎn)地果實的褐變程度也不同，說明褐變與果樹的栽培管理和果實的營養(yǎng)水平有一定關(guān)系。不同大小的果實在儲藏過程中的褐變程度不同，一般大果實比小果實易發(fā)生褐變，原因可能與果實儲藏后期果心釋放出來的co2不能及時排出有關(guān)。國內(nèi)外的研究一致認(rèn)為果實中的ppo是果實發(fā)生酶促褐變的主要酶。ppo是一種含銅酶，能催化兩類不同的反應(yīng)，可以使一元酚羥基化，生成相應(yīng)的鄰二經(jīng)基化合物；也可以氧化鄰苯二酚生成醌。對ppo進(jìn)行分離純化鑒定，認(rèn)為ppo有幾種不同的存在形式，最重要的是相對分子質(zhì)量為64000的一種。ppo與果實褐變有密切的關(guān)系，在蘋果開花后的45

9、個月內(nèi)，蛋白質(zhì)中ppo的含量保持不變，但ppo的活性降低了，在末成熟的果實中，有活性的ppo大多存在于果心部位，果心處的ppo活性最高，其次是果肉，最后是果皮，這與果實從果心向果皮的褐變過程吻合。對ppo的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ppo有同工酶存在，依據(jù)是在不同ph系列下ppo的活性出現(xiàn)兩個以上的峰。四、 多酚氧化酶的提取方法及活性測定多酚氧化酶是一種重要的末端氧化酶，不管是對其進(jìn)行性質(zhì)、同工酶、活性以及影響因子的研究，還是對生理功能、基因克隆等方面的研究，都需要把多酚氧化酶從物體中分離純化出來。在一般材料中的pp0酶的研究多采用丙酮粉法和緩沖液勻漿法。如有的學(xué)者進(jìn)行小麥活性檢測采用的是緩沖液勻漿法，而

10、在棗果實多酚氧化酶性質(zhì)的研究中有的學(xué)者，則采用的是丙酮粉法。 綜上所述，多酚氧化酶一般采用如下幾種提取方法：(1)、丙酮粉法(常規(guī)法)；（2）、勻漿法；（3）、勻漿浸提法。在這些方法中，有實驗者表明丙酮粉法對pp0酶提取活性損失較大，活性得率較低，但其酶粉活性尚可、體積小和便于貯存，可直接應(yīng)用；緩沖液勻漿液提取活性得率較高，但酶液本身活性較高，不利于酶的應(yīng)用，尚需進(jìn)行濃縮、提純才能達(dá)到應(yīng)用的要求。另據(jù)報道采用勻漿法和丙酮粉法二者結(jié)合的方法，是一種很好的提酶方法。 多酚氧化酶活性的測定方法一般是：（1）、檢壓法就是在一定的溫度、ph值和基質(zhì)濃度下，多酚氧化酶氧化基質(zhì)的速率與單位酶濃度和單位時間內(nèi)

11、的耗氧量成正比。因此用瓦氏呼吸計測定耗氧率知多酚氧化酶活性的高低。（2）、氧電極法主要是利用氧電極測定反應(yīng)中的耗氧量來表示酶活力，例如可以用來測小麥的酶活。（3）、比色法主要是多酚氧化酶催化鄰苯二酚氧化生成有色產(chǎn)物，單位時間內(nèi)有色產(chǎn)物在460nm處的光密度與酶活性強弱成正比。（4）、碘量滴定法。其中比色法操作簡便，結(jié)果較準(zhǔn)確，目前最常用。五、 多酚氧化酶貯藏過程中的酶活變化多酚氧化酶在氧氣存在的條件下，催化各種酚類(單寧、兒茶酸、黃酮、一元酚等)使之氧化成酮，再進(jìn)一步氧化聚合成黑色素。近幾十年來，國內(nèi)外對植物組織的褐變進(jìn)行研究的結(jié)果一致表明，組織的褐變現(xiàn)象主要是多酚氧化酶作用于天然底物酚類物質(zhì)

12、所致。不少學(xué)者對果蔬加工和貯藏進(jìn)行多酚氧化酶的活性變化研究。因為果蔬在采摘后仍然進(jìn)行著一系列的生化反應(yīng)，果蔬中貯存的物質(zhì)逐漸被水解，并以酶系的催化反應(yīng)為主要特征，從而會出現(xiàn)色變，影響品質(zhì)。有的學(xué)者研究了蘋果材料在不同貯藏期后，pp0活性隨貯期延長而下降，pp0在果實采收時保持有較高活性，而隨著貯期延長，果實中的生化反應(yīng)加強，從而活性發(fā)生了變化。多酚氧化酶活性對茶葉的品質(zhì)影響較大，并且不同類型的茶葉要求不同活性的多酚氧化酶，紅茶中要求較高的酶活，使多酚氧化酶氧化生成紅茶中特有的色澤和香味。而綠茶則要求較低的酶活性，減少多酚類的氧化，以保持茶葉的綠色和鮮爽的特點。一些學(xué)者對于茶葉中多酚氧化酶活性變

13、化主要著重緩沖液浸提與否，何種提取方法(因為對于酶活的高低，受到提取方法等外在條件的影響)和萎凋輕重問題等。六、多酚氧化酶的同工酶同工酶在植物體內(nèi)廣泛存在，植物中研究較多的同工酶有過氧化物酶(pop)，多酚氧化酶(pp0)的同工酶。茶pp0同工酶的研究最早是60年代初，19631966年，bendall和gregorg分離了5種同工酶，1971年pruidze等人分離出6種同工酶，1974年buz抓等人測定了這6種同工酶的分子量，近年的實驗結(jié)果表明pp0的酶譜中，多的可達(dá)10條。酶是基因表達(dá)的產(chǎn)物，而同工酶是其有相同功能而結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的酶分子，它的合成主要受遺傳基因的控制，具有一定的穩(wěn)定性。

14、同工酶技術(shù)是研究物種分類以及確定物種親緣的一種重要而有效的手段，國內(nèi)外學(xué)者利用同工酶技術(shù)對茶葉加工過程中的生化成分變化，品種間親緣關(guān)系分析等方面都做了大量工作，現(xiàn)在我國科研人員還通過研究同工酶，探討茶樹的起源，品種的早期鑒定，加工中同工酶的變化對品質(zhì)的影響等問題。七、果蔬制品色澤的褐變及其控制為防止果蔬的酶褐變，必須消除多酚類、多酚氧化酶和氧三者中任何一個因素。消除多酚類是不現(xiàn)實的，比較有效的是抑制多酚酶的活性，其次是防止果蔬原料與氧的接觸。加熱處理：來源不同的多酚氧化酶對熱的敏感性不同，然而，在7095加熱約7秒鐘，可使大部分多酚氧化酶失活。而使多酚氧化酶完全失活，需要在80時1020分鐘或

15、沸水中2分鐘。但加熱處理也有缺點，因水果和蔬菜經(jīng)加熱后，會影響原有風(fēng)味，所以必須嚴(yán)格控制加熱滅酶的溫度和時間，盡可能達(dá)到滅酶目的而不影響產(chǎn)品風(fēng)味。采用微波加熱法，能達(dá)到較好效果?；瘜W(xué)藥品處理：二氧化硫及亞硫酸鹽，如亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和偏亞硫酸鈉等，都是多酚氧化酶的強抑制劑。它們被廠泛應(yīng)用于對果蔬的噴灑、浸漬處理抑酶。; x1 z9 n8 p8 o食界論壇-我們的食界論壇，互相交流的天地!l oppm的二氧化硫幾乎可完全抑制酶的活性。氣態(tài)的二氧化硫滲人果蔬中較快，所以是一種較好的抑制酶方法。果蔬中酶活性愈高，組織愈致密，需要二氧化硫的劑量越大。應(yīng)注意，只有游離的二氧化硫和亞硫酸鹽才能有效地抑制

16、酶，加到果汁中的藥劑有大部分和醛、酮作用，而起不到抑制酚酶的作用。所以在加人這些抑制酶劑中，應(yīng)考慮到這方面的抵消作用。八、 多酚氧化酶的發(fā)展隨著微生物發(fā)酵投人少、見效快、易控制等特點的凸顯，開發(fā)微生物中的多酚氧化酶成了研究者關(guān)注的熱點。微生物中的漆酶對氧化酚類或芳胺類等多種底物的氧化起催化作用，從而使其在含酚廢水的處理、環(huán)境中酚類毒物的降解、飲料加工、食用和藥用菌生產(chǎn)、飼料工業(yè)及醫(yī)藥衛(wèi)生等各個領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。而利用微生物發(fā)酵合成酪氨酸酶也已成為研制治療白癱風(fēng)、帕金森病和老年癡呆癥等疾患藥物的努力方向。 由于自然界中存在著大量結(jié)構(gòu)不同的多酚類物質(zhì)，而催化這些酚類物質(zhì)氧化的多酚氧化酶也是不同的。

17、如果從微生物中篩選出有效的酶源或者利用酶修飾、基因異源表達(dá)和基因工程菌的構(gòu)建等技術(shù)創(chuàng)造出有效的微生物酶源，這將著深遠(yuǎn)意義。參考文獻(xiàn)： 1何國慶,丁立孝.食品酶學(xué)m .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006（130） 2彭志英.食品酶學(xué)導(dǎo)論m.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.6（98-101） 3李雁群、肖功年酶在食品加工中的應(yīng)用m.北京：中國輕工業(yè)出版社.2002.1(21)4郭勇.酶工程 m.北京：科學(xué)出版社，2004 5王璋.食品酶學(xué)m.北京：中國輕工業(yè)人民出版社，1991（254） 6劉俊花，葛玉.脹飽膳食品風(fēng)味沒的研究進(jìn)展.中國釀造,20057李子?xùn)|等.極端微生物：一種新型的酶資源.微生物學(xué)

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