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文檔簡介

第七章氧化還原酶詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)優(yōu)選第七章氧化還原酶目前二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)1過氧化物酶作用方式及分布1.1過氧化物酶作用方式過氧化物酶(供體:過氧化氫氧化還原酶)催化過氧化氫分解時(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)化合物和一些無機(jī)離子等都可以作為過氧化物酶的供氫體。目前三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)1.2過氧化物酶的分類(1)含鐵過氧化物酶①正鐵血紅素過氧化物酶: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綠過氧化物酶:綠過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(乳過氧化氫酶)。

(2)黃蛋白過氧化物酶: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。目前四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)1.3分布:過氧化物酶在植物細(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)合目前五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)

辣根是過氧化物酶最重要的一個(gè)來源。辣根中20%的過氧化物酶(POD)與細(xì)胞壁結(jié)合,用2mol/LNaCl(高離子強(qiáng)度)才能提取出來。辣根中過氧化物酶活力為569,000單位/g組織(蘑菇僅240單位/g組織)。目前六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)2過氧化物酶在食品加工中的應(yīng)用(速凍蔬菜)(2)

過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)在衰老開始。(3)過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)。目前七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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,說明過氧化氫酶未被破壞,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的測定方法:目前八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)3過氧化物酶最適pH和最適溫度3.1最適pH過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。目前九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)3.2最適溫度

差異較大:35-60℃。不同來源的過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)中過氧化物酶的最適溫度分別為55℃和35~40℃。目前十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)4過氧化物酶的熱穩(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。目前十一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)在88℃熱處理時(shí)甜玉米中過氧化物酶的失活

(用鄰-苯二胺作為氫體底物測定酶活力)目前十二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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),酶活力又開始提高。目前十三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)4.2.過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?目前十四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)4.3.非脂肪氧合酶作用在熱失活中過氧化物酶分子聚集成寡聚體,分子量增加一倍,這個(gè)過程包括酶分子展開和展開的酶分子進(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,這一過程非脂肪氧合酶作用(熱燙鈍化)。目前十五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)問題: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?目前十六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)5影響過氧化物酶熱失活的因素5.1.不同來源的POD具有不同的耐熱性。一般來說,植物的過氧化物酶活力越高,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)中的過氧化物酶在120℃加熱10min仍然有0.3%活力保存下來。目前十七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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。目前十八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)5.3.外加因素:降低pH,增加NaCl濃度。以辣根中過氧化物酶為例,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氧化物酶的熱穩(wěn)定性。目前十九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)5.4.加熱方式:pH確定,T確定,T變長,導(dǎo)致酶失活后可能性變大,HTST易導(dǎo)致酶再生。目前二十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)5.5.結(jié)合處理:微波和離子照射能降低在熱燙過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馬鈴薯過氧化物酶的微波處理完全失活所需的時(shí)間目前二十一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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)。目前二十二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)6化學(xué)試劑對(duì)過氧化氫酶的影響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)物目前二十三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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)味目前二十四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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。目前二十五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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,由于其檢測方便,是被最早研究的幾類酶之一。目前二十六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)引起食品酶促褐變的主要酶類果蔬食品在加工及貯藏過程中存在褐變反應(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。目前二十七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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、酶目前二十八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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。目前二十九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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。目前三十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)

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)物是無色的。目前三十一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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 酪氨酸目前三十二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)

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旺盛期活性最高。目前三十三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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。測定酶活力時(shí),采用的底物和緩沖液對(duì)酶最適pH有影響??赡艽嬖谕っ?,PPO具有一個(gè)最適pH外,可能有第二個(gè)最適pH。目前三十四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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。目前三十五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)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?目前三十六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)(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。目前三十七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)(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)定的無色化合物,如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、偏重亞硫酸鹽。目前三十八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)(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。(無甲醛啤酒的生產(chǎn))隔氧目前三十九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)(4)熱燙處理(滅酶)目前四十頁\總數(shù)

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