第七章氧化還原酶詳解演示文稿

第七章氧化還原酶詳解演示文稿第一頁(yè)，共四十二頁(yè)。優(yōu)選第七章氧化還原酶第二頁(yè)，共四十二頁(yè)。1過(guò)氧化物酶作用方式及分布1.1過(guò)氧化物酶作用方式過(guò)氧化物酶（供體：過(guò)氧化氫氧化還原酶）催化過(guò)氧化氫分解時(shí)，同時(shí)有氫供體參加。

H2O2+AH2

2H2O+A酚類、胺類化合物、某些雜環(huán)化合物和一些無(wú)機(jī)離子等都可以作為過(guò)氧化物酶的供氫體。第三頁(yè)，共四十二頁(yè)。1.2過(guò)氧化物酶的分類（1）含鐵過(guò)氧化物酶①正鐵血紅素過(guò)氧化物酶：含有正鐵血紅素Ⅲ（羥高鐵血紅素）為輔基，存在于高等植物、動(dòng)物和微生物中。②綠過(guò)氧化物酶：綠過(guò)氧化物酶的輔基也含有一個(gè)鐵原卟啉基團(tuán)，這類酶存在于動(dòng)物器官和乳中（乳過(guò)氧化氫酶）。

（2）黃蛋白過(guò)氧化物酶：含有黃素腺嘌呤二核苷酸作為輔基，這類酶存在于微生物和動(dòng)物組織中。第四頁(yè)，共四十二頁(yè)。1.３分布：過(guò)氧化物酶在植物細(xì)胞中以兩種形式存在：①以可溶形式存在于細(xì)胞漿中②以結(jié)合形式在細(xì)胞中與細(xì)胞壁或細(xì)胞器相結(jié)合第五頁(yè)，共四十二頁(yè)。

辣根是過(guò)氧化物酶最重要的一個(gè)來(lái)源。辣根中20%的過(guò)氧化物酶（POD）與細(xì)胞壁結(jié)合，用2mol/LNaCl(高離子強(qiáng)度)才能提取出來(lái)。辣根中過(guò)氧化物酶活力為569,000單位/g組織（蘑菇僅240單位/g組織）。第六頁(yè)，共四十二頁(yè)。2過(guò)氧化物酶在食品加工中的應(yīng)用（速凍蔬菜）（2）

過(guò)氧化物酶的活力與果蔬產(chǎn)品，特別是非酸性蔬菜在保藏期間形成的不良風(fēng)味有關(guān)。（1）

過(guò)氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指標(biāo)。如蘋果氣調(diào)貯藏中，過(guò)氧化物酶出現(xiàn)兩個(gè)峰值，一個(gè)在呼吸轉(zhuǎn)折（成熟），一個(gè)在衰老開(kāi)始。（3）過(guò)氧化氫酶屬于最耐熱的酶類，在果蔬加工中常被當(dāng)作熱處理是否充分的指標(biāo)。第七頁(yè)，共四十二頁(yè)。方法：將已熱處理的原料中抽取樣品，橫切，隨即放入愈創(chuàng)木酚或聯(lián)苯胺溶液中，然后取出，在切面上滴0.3%H2O2，數(shù)分鐘后，用愈創(chuàng)木酚處理的樣品變?yōu)楹稚?，?lián)苯胺變?yōu)樯钏{(lán)色，說(shuō)明過(guò)氧化氫酶未被破壞，熱處理時(shí)間不夠，如果均不變色，則表示熱處理效果良好。POD的測(cè)定方法：第八頁(yè)，共四十二頁(yè)。3過(guò)氧化物酶最適pH和最適溫度3.1最適pH過(guò)氧化物酶一般都含有多種同功酶，因此最適pH范圍較寬。酸性狀態(tài)，過(guò)氧化物酶血紅素和蛋白質(zhì)部分分離，酶蛋白從天然狀態(tài)轉(zhuǎn)變到可逆變性狀態(tài)，活力下降，且熱穩(wěn)定性低；在中型和堿性狀態(tài)，酶處于天然狀態(tài)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)含α－螺旋結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定，酸化后α－螺旋結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生β－結(jié)構(gòu)。如青刀豆：，有可溶態(tài)，離子結(jié)合，共價(jià)結(jié)合。第九頁(yè)，共四十二頁(yè)。3.2最適溫度

差異較大：35-60℃。不同來(lái)源的過(guò)氧化物酶在最適作用溫度上存在著很大的差別。例如，馬鈴薯和花菜（均漿）中過(guò)氧化物酶的最適溫度分別為55℃和35～40℃。第十頁(yè)，共四十二頁(yè)。4過(guò)氧化物酶的熱穩(wěn)定性4.1.熱失活概念①雙向性：POD中含有不同的耐熱性質(zhì)部分，不耐熱部分在熱處理時(shí)很快地失活，而耐熱部分在同樣的溫度緩慢地失活。第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。在88℃熱處理時(shí)甜玉米中過(guò)氧化物酶的失活

（用鄰-苯二胺作為氫體底物測(cè)定酶活力）第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)。②可逆性：經(jīng)熱處理后的酶液在室溫或較低溫度下保藏，它的活力部分可以再生。例如：辣根過(guò)氧化物酶在70℃加熱1小時(shí)后，在30℃下再生的酶活力可達(dá)到處理前的30-40%，而在50℃下不能再生，如再降低到40℃時(shí)，酶活力又開(kāi)始提高。第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)。4.2.過(guò)氧化物酶冷凍增活效應(yīng)果蔬熱燙后，有多少殘余活力或再生活力被允許留在被保藏的產(chǎn)品中，殘余酶活力在冰凍保藏后，質(zhì)量比酶完全失活時(shí)要高。速凍蔬菜能否永久保藏？第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)。4.3.非脂肪氧合酶作用在熱失活中過(guò)氧化物酶分子聚集成寡聚體，分子量增加一倍，這個(gè)過(guò)程包括酶分子展開(kāi)和展開(kāi)的酶分子進(jìn)一步堆積，血紅素基暴露，增加了血紅素蛋白非酶催化脂肪氧化的能力，導(dǎo)致不良風(fēng)味的產(chǎn)生，這一過(guò)程非脂肪氧合酶作用（熱燙鈍化）。第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)。問(wèn)題：經(jīng)熱燙的罐裝或冷凍蔬菜在保藏期間產(chǎn)生的不良風(fēng)味的原因？第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)。5影響過(guò)氧化物酶熱失活的因素5.1.不同來(lái)源的POD具有不同的耐熱性。一般來(lái)說(shuō)，植物的過(guò)氧化物酶活力越高，它的耐熱性也越高。比如馬鈴薯和花菜勻漿中的過(guò)氧化物酶在95℃加熱10min就完全而不可逆地失活。而甘藍(lán)中的過(guò)氧化物酶在120℃加熱10min仍然有0.3%活力保存下來(lái)。第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)。5.2.低水分含量，POD耐熱性增加：例如：水分含量低于40%時(shí)，谷類中過(guò)氧化物酶的熱穩(wěn)定性與水分含量成反比。對(duì)于加工脫水果蔬有重要參考價(jià)值。第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)。5.3.外加因素：降低pH，增加NaCl濃度。以辣根中過(guò)氧化物酶為例，加入羥高鐵血紅素能降低酶的熱失活速度(pH7.0、76℃)而升高溫度能提高酶的熱失活速度。在pH7時(shí)酶熱失活的速度最低，在pH4.0和pH10時(shí)酶熱失活的速度分別提高到8倍和2倍。酶失活的初速度正比于NaCl的濃度(pH7.0、NaCl濃度低于0.6mo1／L)，糖能提高蘋果和梨中過(guò)氧化物酶的熱穩(wěn)定性。第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)。5.4.加熱方式：pH確定，T確定，T變長(zhǎng)，導(dǎo)致酶失活后可能性變大，HTST易導(dǎo)致酶再生。第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)。5.5.結(jié)合處理：微波和離子照射能降低在熱燙過(guò)程中使酶失活所需的熱處理強(qiáng)度。微波處理沸水處理1.5min3min2min2min1min5min馬鈴薯過(guò)氧化物酶的微波處理完全失活所需的時(shí)間第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。輻射處理

在采用結(jié)合處理時(shí)，先使用輻射處理，再使用熱處理。輻射時(shí)酶分子的聚集和單體的改性而使酶的熱穩(wěn)定性顯著降低，且不會(huì)出現(xiàn)活力再生（輻射誘導(dǎo)水產(chǎn)生自由基二次進(jìn)攻的結(jié)果）。第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)。6化學(xué)試劑對(duì)過(guò)氧化氫酶的影響6.1.使POD失活的作用方式：與酶結(jié)合失活作用于底物或產(chǎn)物第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)。6.2.化學(xué)試劑種類

6.2.1SO2和亞硫酸鹽：SO2的作用僅僅是破壞H2O2

SO2+H2O2→H2O+SO30.1-0.15%的焦亞硫酸鹽能防止豌豆產(chǎn)生不良風(fēng)味第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)。6.2.2氰化物、疊氰化物和氟復(fù)合物：能與血紅素結(jié)合，為可逆抑制。6.2.3表面活性化合物：如單甘脂，卵磷脂等，顯著失活。6.2.4高分子物質(zhì)：如果膠在pH5.5時(shí)，使POD顯著失活；pH低，使POD完全失活。果膠的存在還能使POD最適pH從5.5移動(dòng)至8.0，大多數(shù)果膠pH在酸性范圍。這在食品加工中很重要。第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)。二、多酚氧化酶多酚氧化酶（鄰－二酚：氧氧化還原酶；E1,10,3,1）在植物界乃至動(dòng)物界分布廣泛，由于其檢測(cè)方便，是被最早研究的幾類酶之一。第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)。引起食品酶促褐變的主要酶類果蔬食品在加工及貯藏過(guò)程中存在褐變反應(yīng)，而褐變的原因有非酶性的和酶性的，多酚氧化酶是引起食品酶促褐變的主要酶類，因此研究多酚氧化酶的特性對(duì)制定食品的加工與保藏工藝有非常重要的意義。第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)。有害：新鮮、冷凍、干制和罐藏產(chǎn)品的褐變。有利：紅茶生產(chǎn)，蘋果濃縮汁除澀三要素：底物、O2、酶第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)。1多酚氧化酶在自然界的分布（1）廣泛存在于自然界，植物、微生物及動(dòng)物器官。植物品種不同，含量變化很大。果蔬中以橄欖含量最高。（2）PPO在植物細(xì)胞中分布取決于品種和年齡，果蔬而言還取決成熟度，如線粒體，葉綠體。（3）PPO在果蔬的不同部分含量存在很大差異。大多數(shù)水果中PPO以結(jié)合狀態(tài)存在。葡萄皮中PPO活力高，葡萄成熟時(shí)PPO活力下降幅度最大。第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)。2多酚氧化酶催化的反應(yīng)及其作用底物2.1.催化反應(yīng)：兩類反應(yīng)都需要有分子氧參加。

(1)一元酚羥基化：蘑菇中單酚。

(2)鄰－二酚氧化，生成鄰－醌。第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)。

多酚氧化酶催化的氧化反應(yīng)的最初產(chǎn)物鄰－醌將繼續(xù)變化。①相互作用生成高分子量聚合物。②與氨基酸或蛋白質(zhì)作用生成高分子絡(luò)合物。③氧化哪些氧化－還原電位較低的化合物，生成無(wú)色化合物。其中①②導(dǎo)致褐色素的生成，反應(yīng)③的產(chǎn)物是無(wú)色的。第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。2.2.作用底物

2.2.1果蔬中四類

①兒茶素

②3,4－二羥基肉桂酸酯

③3,4－二羥基苯丙氨酸

④ 酪氨酸第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)。

2.2.2特點(diǎn)PPO的最佳底物并非和酶同時(shí)存在于同一植物中。

PPO只能催化在對(duì)位上有一個(gè)大于－CH2的取代基的一元酚羥基化，即PPO對(duì)底物具有特異性要求。不同的品種果蔬，同一品種不同部位中PPO具有不同的底物特性。多酚氧化酶在植株幼嫩階段及生長(zhǎng)旺盛期活性最高。第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)。3pH對(duì)多酚氧化酶活力的影響PPO的最適pH4-7之間波動(dòng)。不同種類，同一種果蔬不同品種的PPO，具不同最適pH。不同部位，pH也有差異。酶的提取或分離方法對(duì)最適pH也有影響。測(cè)定酶活力時(shí)，采用的底物和緩沖液對(duì)酶最適pH有影響。可能存在同工酶，PPO具有一個(gè)最適pH外，可能有第二個(gè)最適pH。第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)。4溫度對(duì)多酚氧化酶活力的影響酶活力最適溫度逐步提高降低，如桃中PPO，從3℃開(kāi)始隨溫度升高，至37℃最高，后下降。不同底物表現(xiàn)出不同的PPO酶活力最適溫度：如馬鈴薯，底物為兒茶素，最適溫度22℃。底物為焦醅酚，最適溫度15－35℃，線性上升。熱失活溫度70-90℃/短時(shí)間。低溫狀態(tài)酶失活是可逆的。微量的多酚氧化酶也能導(dǎo)致果蔬褐變，冷凍食品生產(chǎn)中熱處理是必要的。第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)。5多酚氧化酶抑制效應(yīng)酶促褐變?nèi)蛩兀好?，底物，O2。為什么柑桔榨汁后不會(huì)發(fā)生酶促褐變？第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)。（1）對(duì)酶的抑制：PPO以銅為輔基的金屬蛋白，金屬螯合物，如抗壞血酸、檸檬酸、EDTA、果膠、氰化物。第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)。（2）與酶催化生成的反應(yīng)產(chǎn)物作用①同鄰－二酚氧化產(chǎn)物醌作用的還原劑，如抗壞血酸、SO2、偏重亞硫酸鹽。②醌偶合劑：與醌作用，生成穩(wěn)定的無(wú)色化合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、偏重亞硫酸鹽。第三十八頁(yè)，共四十二頁(yè)。（3）清除酶作用的底物與酚類底物作用的化合物：PVPP（聚乙烯吡咯烷酮）與酚強(qiáng)烈締合，消去底物。（無(wú)甲醛啤酒的生產(chǎn)）隔氧第三十九頁(yè)，共四十二頁(yè)。（4）熱燙處理（滅酶）第四