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1、湖南农业大学课程论文学 院：食品科技学院 班 级：08级食科2班姓 名：耿雪双 学 号：200840717212课程论文题目：食品中的多酚氧化酶课程名称：科技论文写作评阅成绩：评阅意见：成绩评定教师签名：日期： 年 月 日食品中的多酚氧化酶作 者：耿雪双 学 号：200840717212 湖南农业大学食品科技学院08 级食品科学与工程2班摘 要：多酚氧化酶淡黄至暗褐色粉末或液体。溶于水，不溶于乙醇，有吸湿性。相对分子质量为125000，作用的最适pH值6.5，最适作用温度25。可将多酚的羟基氧化分解成醌。多酚氧化酶的共同特征是能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌。在广义上，多酚氧化酶可分为三
2、大类：单酚单氧化酶(酪氨酸酶tyrosinase,EC.1.14.18.1)、双酚氧化酶(儿茶酚氧化酶catechol oxidse,EC.1.10.3.2)和漆酶(laccase,EC.1.10.3.1)。在这三大类多酚氧化酶中，儿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。现在大部分文献所说的多酚氧化酶一般是儿茶酚氧化酶和漆酶的统称。关键词：多酚氧化酶、作用条件、褐变、提纯及活性测定、同工酶、发展状况前言：多酚氧化酶(P01yphenolOxidase，PP0)是自然界分布极广的一种氧化还原酶，茶叶中的多酚氧化酶通过控制不同的酶活可以加工成品质与滋味迥异的各类茶叶。
3、自1883年Yoghid发现日本漆树液汁变硬可能和某种活性物质相关，1938年KeilinD和MannG研究了蘑菇多酚氧化酶的提取和纯化，得到多酚氧化酶并将这类酶称为p01yphenolOxidase。之后多酚氧化酶一直是研究的热点，尤其是在PP0的生化、生理学性质方面取得了较大的进展。一、 多酚氧化酶在植物中的分布PP0是核编码的的铜金属酶，是在细胞质中合成的，普遍存在于植物、真菌、昆虫的质体中，PP0相当稳定，甚至在土壤中已腐烂的的植物残渣上都可检测到PP0的活性。在植物(如土豆、苹果、荔枝、菠菜、马铃薯、豆类、茶叶、烟草等)组织中，PP0是与内囊体膜结合在一起的，天然状态无活性，但将组织
4、匀浆或损伤后酶活被活化，从而表现出活性，在果蔬细胞组织中，PP0存在的位置因原料的种类、品种及成熟度的不同而有差异，绿叶中PP0活性大部分存在于叶绿体内；马铃薯块茎中几乎所有的亚细胞部分都含有PP0，含量大约与蛋白质部分相同，马铃薯芽、根的多酚氧化酶的活性最高，幼叶和成熟块茎中活性中等，成熟叶和茎叶活性最低；在茶叶中的PPo可分为游离态和束缚态，前者主要存在于细胞液中属可溶态PP0，而后者则主要存在于叶绿体、线粒体等细胞器中，与这些细胞器的膜系统或其他特异部位结合呈不溶态，StePhenThanarajS.N.(1990)研究了茶树新稍中PP0活性及多酚含量对红茶品质的影响，发现PP0活性强，
5、多酚含量高，对红茶品质有利，相反则利于绿茶的生产。在采摘的鲜苹果中，PP0几乎存在叶绿体和线粒体中，从这两部分分别制备的PP0，其底物专一性稍有差异。多酚氧化酶是一种质体酶，有些研究人员认为多酚氧化酶可能仅存在于质体中，缺乏质体的组织就不存在多酚氧化酶，例如筛管和筛胞等，但是有质体的组织也可能没有多酚氧化酶，如C4植物叶。含有质体的植物组织不一定都存在多酚氧化酶，而多酚氧化酶一定在含有质体的植物组织中。虽然从1895年就开始了多酚氧化酶的研究报道，但其在植物组织中的功能并未充分了解，随分子生物学的发展，象西红柿、苹果等的多酚氧化酶的基因已被克隆。浙江大学赵东等对茶树多酚氧化酶的克隆及其序列进行
6、了比较。从已经克隆的多酚氧化酶的基因看，均属于基因家族，多则67个基因。这些基因的表达具有时空差异和组织特异性(PP0在幼龄组织中表达，在成熟组织中不表达)，表明了植物中所起的作用不同。但在高等植物组织发生褐变主要是PP0活动的结果。二、 微生物中的多酚氧化酶漆酶最早是在1883年由Yoshida首先从漆树液中发现的，后来人们又从大量漆酶是三大类多酚氧化酶中作用底物最广的一类的真菌体中发现了漆酶。漆酶来源很多，结构各异，不同来源的漆酶表现出来的催化特性相差较大。即便是同一来源，如同一白腐菌菌种，也可分泌出不同性质的漆酶组分，包括氧化能力、最适pH、底物专一性等，因此催化氧化作用也各不相同。漆酶
7、分子中的铜离子是漆酶催化反应的活性中心，在催化氧化过程中起决定作用。 在真菌中，漆酶大多分布在担子菌(Basidimycetes)、多孔菌(Polyporus)、子囊菌(A-somycetes)、脉孢菌(Neurospora)、柄孢壳菌(Po-dospora)和曲霉菌(Aspergillus)等真菌中。担子菌中的白腐菌是目前获得漆酶的主要来源。Givaudan等还从稻根上的生脂固氮螺菌(Azospirillum lipoferum)中分离出细菌漆酶。三、 果实中多酚氧化酶的作用条件果实在树上生长时不会发生褐变，褐变发生在果实采后贮藏过程中，而且随贮藏时间的延长褐变加重，说明褐变与果实成熟衰老有
8、关。采收期的早晚对酶促褐变的影响可能是组织衰老和自身保护酶系。不同产地果实的褐变程度也不同，说明褐变与果树的栽培管理和果实的营养水平有一定关系。不同大小的果实在储藏过程中的褐变程度不同，一般大果实比小果实易发生褐变，原因可能与果实储藏后期果心释放出来的CO2不能及时排出有关。国内外的研究一致认为果实中的PPO是果实发生酶促褐变的主要酶。PPO是一种含铜酶，能催化两类不同的反应，可以使一元酚羟基化，生成相应的邻二经基化合物；也可以氧化邻苯二酚生成醌。对PPO进行分离纯化鉴定，认为PPO有几种不同的存在形式，最重要的是相对分子质量为64000的一种。PPO与果实褐变有密切的关系，在苹果开花后的45
9、个月内，蛋白质中PPO的含量保持不变，但PPO的活性降低了，在末成熟的果实中，有活性的PPO大多存在于果心部位，果心处的PPO活性最高，其次是果肉，最后是果皮，这与果实从果心向果皮的褐变过程吻合。对PPO的进一步研究发现PPO有同工酶存在，依据是在不同PH系列下PPO的活性出现两个以上的峰。四、 多酚氧化酶的提取方法及活性测定多酚氧化酶是一种重要的末端氧化酶，不管是对其进行性质、同工酶、活性以及影响因子的研究，还是对生理功能、基因克隆等方面的研究，都需要把多酚氧化酶从物体中分离纯化出来。在一般材料中的PP0酶的研究多采用丙酮粉法和缓冲液匀浆法。如有的学者进行小麦活性检测采用的是缓冲液匀浆法，而
10、在枣果实多酚氧化酶性质的研究中有的学者，则采用的是丙酮粉法。 综上所述，多酚氧化酶一般采用如下几种提取方法：(1)、丙酮粉法(常规法)；（2）、匀浆法；（3）、匀浆浸提法。在这些方法中，有实验者表明丙酮粉法对PP0酶提取活性损失较大，活性得率较低，但其酶粉活性尚可、体积小和便于贮存，可直接应用；缓冲液匀浆液提取活性得率较高，但酶液本身活性较高，不利于酶的应用，尚需进行浓缩、提纯才能达到应用的要求。另据报道采用匀浆法和丙酮粉法二者结合的方法，是一种很好的提酶方法。 多酚氧化酶活性的测定方法一般是：（1）、检压法就是在一定的温度、PH值和基质浓度下，多酚氧化酶氧化基质的速率与单位酶浓度和单位时间内
11、的耗氧量成正比。因此用瓦氏呼吸计测定耗氧率知多酚氧化酶活性的高低。（2）、氧电极法主要是利用氧电极测定反应中的耗氧量来表示酶活力，例如可以用来测小麦的酶活。（3）、比色法主要是多酚氧化酶催化邻苯二酚氧化生成有色产物，单位时间内有色产物在460nm处的光密度与酶活性强弱成正比。（4）、碘量滴定法。其中比色法操作简便，结果较准确，目前最常用。五、 多酚氧化酶贮藏过程中的酶活变化多酚氧化酶在氧气存在的条件下，催化各种酚类(单宁、儿茶酸、黄酮、一元酚等)使之氧化成酮，再进一步氧化聚合成黑色素。近几十年来，国内外对植物组织的褐变进行研究的结果一致表明，组织的褐变现象主要是多酚氧化酶作用于天然底物酚类物质
12、所致。不少学者对果蔬加工和贮藏进行多酚氧化酶的活性变化研究。因为果蔬在采摘后仍然进行着一系列的生化反应，果蔬中贮存的物质逐渐被水解，并以酶系的催化反应为主要特征，从而会出现色变，影响品质。有的学者研究了苹果材料在不同贮藏期后，PP0活性随贮期延长而下降，PP0在果实采收时保持有较高活性，而随着贮期延长，果实中的生化反应加强，从而活性发生了变化。多酚氧化酶活性对茶叶的品质影响较大，并且不同类型的茶叶要求不同活性的多酚氧化酶，红茶中要求较高的酶活，使多酚氧化酶氧化生成红茶中特有的色泽和香味。而绿茶则要求较低的酶活性，减少多酚类的氧化，以保持茶叶的绿色和鲜爽的特点。一些学者对于茶叶中多酚氧化酶活性变
13、化主要着重缓冲液浸提与否，何种提取方法(因为对于酶活的高低，受到提取方法等外在条件的影响)和萎凋轻重问题等。六、多酚氧化酶的同工酶同工酶在植物体内广泛存在，植物中研究较多的同工酶有过氧化物酶(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分离了5种同工酶，1971年Pruidze等人分离出6种同工酶，1974年Buz抓等人测定了这6种同工酶的分子量，近年的实验结果表明PP0的酶谱中，多的可达10条。酶是基因表达的产物，而同工酶是其有相同功能而结构和性质不同的酶分子，它的合成主要受遗传基因的控制，具有一定的稳定性。
14、同工酶技术是研究物种分类以及确定物种亲缘的一种重要而有效的手段，国内外学者利用同工酶技术对茶叶加工过程中的生化成分变化，品种间亲缘关系分析等方面都做了大量工作，现在我国科研人员还通过研究同工酶，探讨茶树的起源，品种的早期鉴定，加工中同工酶的变化对品质的影响等问题。七、果蔬制品色泽的褐变及其控制为防止果蔬的酶褐变，必须消除多酚类、多酚氧化酶和氧三者中任何一个因素。消除多酚类是不现实的，比较有效的是抑制多酚酶的活性，其次是防止果蔬原料与氧的接触。加热处理：来源不同的多酚氧化酶对热的敏感性不同，然而，在7095加热约7秒钟，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时1020分钟或
15、沸水中2分钟。但加热处理也有缺点，因水果和蔬菜经加热后，会影响原有风味，所以必须严格控制加热灭酶的温度和时间，尽可能达到灭酶目的而不影响产品风味。采用微波加热法，能达到较好效果。化学药品处理：二氧化硫及亚硫酸盐，如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和偏亚硫酸钠等，都是多酚氧化酶的强抑制剂。它们被厂泛应用于对果蔬的喷洒、浸渍处理抑酶。; x1 Z9 N8 P8 o食界论坛-我们的食界论坛，互相交流的天地!l Oppm的二氧化硫几乎可完全抑制酶的活性。气态的二氧化硫渗人果蔬中较快，所以是一种较好的抑制酶方法。果蔬中酶活性愈高，组织愈致密，需要二氧化硫的剂量越大。应注意，只有游离的二氧化硫和亚硫酸盐才能有效地抑制
16、酶，加到果汁中的药剂有大部分和醛、酮作用，而起不到抑制酚酶的作用。所以在加人这些抑制酶剂中，应考虑到这方面的抵消作用。八、 多酚氧化酶的发展随着微生物发酵投人少、见效快、易控制等特点的凸显，开发微生物中的多酚氧化酶成了研究者关注的热点。微生物中的漆酶对氧化酚类或芳胺类等多种底物的氧化起催化作用，从而使其在含酚废水的处理、环境中酚类毒物的降解、饮料加工、食用和药用菌生产、饲料工业及医药卫生等各个领域有着广泛应用。而利用微生物发酵合成酪氨酸酶也已成为研制治疗白瘫风、帕金森病和老年痴呆症等疾患药物的努力方向。 由于自然界中存在着大量结构不同的多酚类物质，而催化这些酚类物质氧化的多酚氧化酶也是不同的。
17、如果从微生物中筛选出有效的酶源或者利用酶修饰、基因异源表达和基因工程菌的构建等技术创造出有效的微生物酶源，这将着深远意义。参考文献： 1何国庆,丁立孝.食品酶学M .北京：化学工业出版社，2006（130） 2彭志英.食品酶学导论M.北京：中国轻工业出版社，2009.6（98-101） 3李雁群、肖功年酶在食品加工中的应用M.北京：中国轻工业出版社.2002.1(21)4郭勇.酶工程 M.北京：科学出版社，2004 5王璋.食品酶学M.北京：中国轻工业人民出版社，1991（254） 6刘俊花，葛玉.胀饱膳食品风味没的研究进展.中国酿造,20057李子东等.极端微生物：一种新型的酶资源.微生物学
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