果蔬多酚氧化酶酶促褐变防止措施研究发展

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1、果蔬多酚氧化酶酶促褐变防止措施研究发展摘 要：果蔬在贮藏和加工过程中，会发生酶促褐变现象，主要表现为果蔬颜色的变化，直接导致了营养的损失，对口感、质地也有所影响。果蔬的酶促褐变机理的研究对于褐变抑制具有重要的意义。酶促褐变原因自由基伤害假说自由基袭击生物大分子和膜脂，会导致膜脂过氧化加剧，膜系统结构和功能的破坏，膜透性增大，进而导致代谢障碍和膜系统的破坏和解体。正常情况下，由于机体内存在防御系统，故自由基代谢保持平衡。但在干旱、高盐分、SO2、O3、低温或水分亏缺时，由于自由基产生过多，此时活性氧的产生和清除平衡体系被打破，会导致植物细胞受到伤害，从而引起褐变的发生。保护酶系统假

2、说通常情况下，植物组织中有较高的还原势，正常的氧化还原代谢平衡使氧化形成的醌类物质通过还原氧化或转化而未聚和。保护酶系统包括两类物质：一是氧化酶系统，主要有超氧化歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）等，它们可以清除自由基、活性氧，以防止其对细胞膜的攻击，防止膜脂过氧化；二是抗氧化酶系统，主要有谷胱甘肽还原酶（GSH）、抗坏血酸（ASA）、维生素E（VE），类胡萝卜素（Car）、细胞色素f（Cytf）、氢醌和含硒化合物等，它们能清除自由基和活性氧，也可以作为抗氧化剂，对酚类物质的氧化起抑制作用。在逆境下，超氧化歧化酶（SO

3、D）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）三者作用失调，导致H2O2积累，从而引起褐变的发生比较权威的说法还是在果蔬加工过程中，完整细胞中酚类化合物和醌类化合物之间的动态平衡被破坏，由于空气中氧的侵入和原果蔬中多酚氧化酶的催化作用，多酚类物质被氧化成邻醌，然后，在酚羟基酶作用下进行二次羟基化作用，生成三羟基化合物，邻醌具有较强的氧化能力，可将三羟基化合物氧化成羟基醌，羟基醌进一步聚合而由红色变为褐色，最后变成黑褐色的黑色素物质。多酚氧化酶PPO的结构特性 PPO是一种含有Cu2+离子的结构蛋白，可以催化酚类上的羟基，使之转化为醌或催化多酚类变为氧合醌。因为醌类具有较强的电化

4、学性质，会发生自动氧化、蛋白质的亲核聚合反应及一些二级反应，而这些反应都会导致酶促褐变反应的发生。植物中的PPO包括一些由核编码的，多基因的家族。在蕃茄中，已有几个PPO的基因被分离出来，并从结构上将其分为三组。在马铃薯中，有4条独立的cDNA被克隆，每一个都显示了独特的空间图景。在扁豆中，有三条与PPO有关的cDNA克隆已被建立。所有的PPO基因都有两个区域，一是与Cu有关的编码区，另一个是引导肽（transitpeptide），以便能进入质体。PPO的前体（含有引导肽的）约60-75KDa，而成熟的PPO（去除了引导肽的有活性的形式）约45-69KDa，由于这种潜在的酶活性的

5、存在，使PPO活性的问题研究起来十分复杂。未激活的PPO可被陈化作用、加盐、去污剂（如SDS）、蛋白酶切或尿素的加入等激活。 PPO的催化机理 多酚氧化酶（PolyphenolOxidase，PPO）是从真菌到植物乃至哺乳动物体内都广泛存在的一类铜蛋白，它能有效催化多酚类化合物氧化形成相应的醒类物质。在茶儿茶素氧化PPO底物儿茶素（catechin）类能和许多金属离子络合，Cu2+离子形成的配位物中的配位数为4或6，可以从配位体的配位键来阐明PPO的催化生化机理。PPO的多肽链通过自身的折叠卷曲，形成具有一定构象的高级结构。Cu2+与多肽链上的氨基酸残基以配位键相连，主要有His

6、-His和Cys-His残基作为铜离子的配基，形成具有特定立体结构的活性部位。当邻苯二酚基和底物存在时，由于其“靠近”及“定向”效应，使多肽链和底物的空间构象发生改变，相互契合，从而使底物进入活性中心，邻苯二酚基上的二个羟基与多肽链上的氨基酸残基以氢键相连，形成酶与底物的复合物，由于复合物的不稳定性，多肽链构象发生扭曲，氢键断裂，H被附着在多肽链上，酶与底物不再契合，两者都同时发生构象转变，于是产物脱离了活性部位，成为邻醌。邻醌可发生一系列次生氧化作用，形成了多种氧化产物。酶又通过脱氢作用，发生构象回转，恢复以前的天然构象，重新成为具有催化能力的蛋白质。 PPO的生理功能 高等植

7、物组织发生褐变主要是PPO活动的结果。PPO催化单酚羟基化为邻二酚，二羟酚氧化为邻醌。醌聚合并与细胞内蛋白质的氨基酸反应，结果发生黑色或褐色色素沉淀，最终导致水果、蔬菜等经济作物营养丢失和经济损失。 PPO作为一种氧化还原酶还在光合作用中发挥作用。如调节叶绿体中有害的光氧化反应速度，参与其中电子传递；PPO还可促进伤口的愈合，也可增加植物对病原体的抗性。如烟草对炭疽病、黄瓜对黑星病、苹果对轮纹病、棉苗对枯萎病菌、水稻对白叶枯病菌和细菌性条斑病以及番茄对小昆虫的抗性等PPO活性影响