【正文】 第 7章 氧化還原酶（ 1）（ 3學(xué)時(shí)） 主要內(nèi)容： 一、過(guò)氧化物酶 二、多酚氧化酶 一、過(guò)氧化物酶（ POD peroxidase） ?過(guò)氧化物酶是存在于各種動(dòng)物 、 植物和微生物體內(nèi)的一類氧化酶 。 催化由過(guò)氧化氫參與的各種還原劑的氧化反應(yīng) 。 ?過(guò)氧化物酶是由 單一肽鏈 與一個(gè) 鐵卟啉輔基 結(jié)合構(gòu)成的 血紅蛋白 。 多數(shù)植物過(guò)氧化物酶與碳水化合物結(jié)合成為 糖基化蛋白 。 糖蛋白有避免蛋白酶降解和穩(wěn)定蛋白構(gòu)象的作用 。 1過(guò)氧化物酶作用方式及分布 ? 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 ?? ?? POD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。 ? （ 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 。 ? ： 過(guò)氧化氫酶在植物細(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 辣根是過(guò)氧化氫酶最重要的一個(gè)來(lái)源 。 辣根中 20%的過(guò)氧化氫酶 （ POD）與細(xì)胞壁結(jié)合 ， 用 2mol/L NaCl(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 ） 。 2 過(guò)氧化物酶在食品加工中的應(yīng)用 （ 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)在衰老開始 。 （ 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) 。 （ 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) 。 （速凍蔬菜） 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 %H2O2， 數(shù)分鐘后 ， 用 愈創(chuàng)木酚處理的樣品變?yōu)楹稚?， 聯(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： 3過(guò)氧化物酶最適 pH和最適溫度 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 。 .最適溫度 差異較大： 3560℃ 。 ? 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℃ 。 4過(guò)氧化物酶的熱穩(wěn)定性 ? . 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 。 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） 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 3040%， 而在 50 ℃ 下不能再生 ， 如再降低到40 ℃ 時(shí) ， 酶活力又開始提高 。 ? . 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？ ? . 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(guò)程非脂肪氧合酶作用 （ 熱燙鈍化 ） 。 ?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 ？ 5 影響過(guò)氧化物酶熱失活的因素 ? . 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 %活力保存下來(lái) 。 ? . 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 。 ? . 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 (pH 、 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 pH 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 (、NaCl濃度低于 ／ L)， ? 糖能提高蘋果和梨中過(guò)氧化物酶的熱穩(wěn)定性 。 ? . 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 。 ?. 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 3min 2min 2min 1min 5min 馬鈴薯過(guò)氧化物酶的微波處理完全失活所需的時(shí)間 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 ） 。 6 化學(xué)試劑對(duì)過(guò)氧化氫酶的影響 . 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 . 化學(xué)試劑種類 SO2和亞硫酸鹽： SO2的作用僅僅是破壞H2O2 SO2+ H2O 2→ H2O+SO3 ? %的焦亞硫酸鹽能防止豌豆產(chǎn)生不良風(fēng)味 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 。 表面活性化合物：如單甘脂 ， 卵磷脂等 ， 顯著失活 。 高分子物質(zhì)： 如果膠在 ， 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 ， 大多數(shù)果膠 pH在酸性范圍 。 這在食品加工中很重要 。 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 。 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 。 ?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 、 O 酶 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 。 2多酚氧化酶催化的反應(yīng)及其作用底物 ? ：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 。 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 。 ① 兒茶素 ② 3,4－二羥基肉桂酸酯 ③ 3,4－二羥基苯丙氨酸 ④ 酪氨酸 ① PPO的最佳底物并非和酶同時(shí)存在于同一植物中 。 ② 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 。 ③ 不同的品種果蔬 ， 同一品種不同部位中