食品酶学.ppt

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第九章第九章氧化还原酶氧化还原酶主要内容主要内容一、过氧化物酶一、过氧化物酶二、多酚氧化酶二、多酚氧化酶三、三、脂肪氧合酶脂肪氧合酶四、葡萄糖氧化酶四、葡萄糖氧化酶五、超氧化物歧化酶五、超氧化物歧化酶二、二、多酚氧化酶多酚氧化酶o多多酚酚氧氧化化酶酶（EC1.10.3.1，polyphenoloxidase，PPO），引起食品，引起食品酶促褐变酶促褐变酶促褐变酶促褐变的主要酶类。

的主要酶类。

o有害有害：

新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。

：

新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。

o有利有利：

红茶生产，苹果浓缩汁除涩。

：

红茶生产，苹果浓缩汁除涩。

1多酚氧化酶在自然界的分布多酚氧化酶在自然界的分布o

（1）广广泛泛存存在在于于自自然然界界，植植植植物物物物、微微微微生生生生物物物物及及及及动动动动物物物物器器器器官官官官。

植物品种不同，含量变化很大。

植物品种不同，含量变化很大。

o

（2）PPO在植物细胞中分布取决于在植物细胞中分布取决于品种和年龄品种和年龄品种和年龄品种和年龄。

o（3）PPO在在果果蔬蔬的的分分布布取取决决成成成成熟熟熟熟度度度度，不不不不同同同同部部部部分分分分含含量存在很大差异。

量存在很大差异。

2多酚氧化酶催化的反应及其作用底物多酚氧化酶催化的反应及其作用底物2.1催化反应：

两类反应都需要有分子氧参加。

催化反应：

两类反应都需要有分子氧参加。

（1）一元酚羟基化一元酚羟基化一元酚羟基化一元酚羟基化：

蘑菇中单酚。

：

蘑菇中单酚。

（2）邻二酚氧化邻二酚氧化邻二酚氧化邻二酚氧化，生成邻醌。

，生成邻醌。

多多酚酚氧氧化化酶酶催催化化的的氧氧化化反反应应的的最最初初产产物物邻邻醌将继续变化：

醌将继续变化：

相互作用生成高分子量聚合物。

相互作用生成高分子量聚合物。

与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物。

氧氧化化那那些些氧氧化化还还原原电电位位较较低低的的化化合合物物，生生成成无无色化合物。

色化合物。

n其其中中导导致致褐褐色色素素的的生生成成，反反应应的的产产物是无色的。

物是无色的。

2.2作用底物作用底物2.2.1果蔬中四类果蔬中四类儿茶素儿茶素3,4二羟基肉桂酸酯二羟基肉桂酸酯3,4二羟基苯丙氨酸二羟基苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸2.2.2特点特点PPO的最佳底物并非和酶同时存在于同一植物中。

的最佳底物并非和酶同时存在于同一植物中。

PPO只只能能催催化化在在对对位位上上有有一一个个大大于于CH2的的取取代代基基的的一元酚羟基化，即一元酚羟基化，即PPO对底物具有特异性要求。

对底物具有特异性要求。

不不同同的的品品种种果果蔬蔬，同同一一品品种种不不同同部部位位中中PPO具具有有不不同同的底物特性。

的底物特性。

多酚氧化酶在植株多酚氧化酶在植株幼嫩阶段及生长旺盛期幼嫩阶段及生长旺盛期幼嫩阶段及生长旺盛期幼嫩阶段及生长旺盛期活性最高。

活性最高。

3pH对多酚氧化酶活力的影响对多酚氧化酶活力的影响PPO的最适的最适pHpH在在在在4-74-7之间波动。

之间波动。

不同种类不同种类不同种类不同种类，同一种果蔬，同一种果蔬不同品种不同品种不同品种不同品种的的PPO，具不同最适，具不同最适pH。

不同部位不同部位不同部位不同部位，最适，最适pH也有差异。

也有差异。

酶的酶的提取或分离方法提取或分离方法提取或分离方法提取或分离方法对最适对最适pH也有影响。

也有影响。

测定酶活力时，采用的测定酶活力时，采用的底物和缓冲液底物和缓冲液底物和缓冲液底物和缓冲液对酶最适对酶最适pH有影响。

有影响。

用用同工酶同工酶同工酶同工酶，PPO具有一个最适具有一个最适pH外，尚有第二个最适外，尚有第二个最适pH。

4温度对多酚氧化酶活力的影响温度对多酚氧化酶活力的影响酶活力最适温度逐步酶活力最适温度逐步先提高后降低先提高后降低先提高后降低先提高后降低。

不同底物不同底物不同底物不同底物表现出不同的表现出不同的PPO酶活力最适温度。

酶活力最适温度。

热失活温度热失活温度热失活温度热失活温度70-90/短时间。

短时间。

低低低低温温温温状状状状态态态态酶酶酶酶失失失失活活活活是是是是可可可可逆逆逆逆的的。

微微量量多多酚酚氧氧化化酶酶也也能能导导致果蔬褐变，致果蔬褐变，冷冻食品生产中热处理是必要的冷冻食品生产中热处理是必要的。

5光照强度与多酚氧化酶活性光照强度与多酚氧化酶活性多多酚酚氧氧化化酶酶属属于于植植物物体体内内的的末末端端氧氧化化酶酶系系统统，光照明显促进了此酶的活性。

光照明显促进了此酶的活性。

在在一一定定的的光光照照强强度度变变化化幅幅度度内内，PPO随随光照强度增加而呈上升趋势光照强度增加而呈上升趋势。

6多酚氧化酶的激活剂多酚氧化酶的激活剂oo阴阴阴阴离离离离子子子子洗洗洗洗涤涤涤涤剂剂剂剂，如如如如SDSSDS（十十二二烷烷基基磺磺酸酸钠钠），能有效激活多酚氧化酶。

能有效激活多酚氧化酶。

o若若用用酸酸酸酸或或或或脲脲脲脲素素素素短短短短时时时时间间间间处处处处理理理理葡葡萄萄中中的的多多酚酚氧氧化化酶酶，能使酶可逆地激活。

能使酶可逆地激活。

ooCuCu2+2+和和和和底底底底物物物物33，44二二二二羟羟羟羟基基基基苯苯苯苯丙丙丙丙氨氨氨氨酸酸酸酸对对一一些些果果蔬来源的多酚氧化酶也有激活作用。

蔬来源的多酚氧化酶也有激活作用。

7多酚氧化酶抑制效应多酚氧化酶抑制效应酶促褐变三因素：

酶，底物，酶促褐变三因素：

酶，底物，O2。

（1）对）对酶酶酶酶的抑制的抑制oPPO以以铜铜铜铜为为为为辅辅辅辅基基基基的的金金属属蛋蛋白白，金金金金属属属属螯螯螯螯合合合合物物物物如如抗抗坏血酸坏血酸、柠檬酸柠檬酸、EDTA、果胶、氰化物。

、果胶、氰化物。

o热烫处理（灭酶）热烫处理（灭酶）

（2）与酶催化生成的）与酶催化生成的反应产物反应产物反应产物反应产物作用作用同同邻邻二二酚酚氧氧化化产产物物醌醌醌醌作作用用的的还还原原剂剂，如如抗抗坏坏血酸血酸、SO2、偏重亚硫酸盐。

、偏重亚硫酸盐。

醌醌醌醌偶偶偶偶合合合合剂剂剂剂：

与与醌醌作作用用，生生成成稳稳定定的的无无色色化化合合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽物，如半胱氨酸、谷胱甘肽（3）清除酶作用的）清除酶作用的底物底物底物底物o与酚类底物作用的化合物：

与酚类底物作用的化合物：

nPVP（聚聚乙乙烯烯吡吡咯咯烷烷酮酮）与与酚酚强强烈烈缔缔合合，消消去底物。

去底物。

o隔氧隔氧8多酚氧化酶在果品和蔬菜中的生理作用多酚氧化酶在果品和蔬菜中的生理作用o

（1）起）起氧的缓冲剂氧的缓冲剂氧的缓冲剂氧的缓冲剂作用；作用；o

（2）抵抗病原菌抵抗病原菌抵抗病原菌抵抗病原菌；o（3）不易受病虫害侵噬不易受病虫害侵噬不易受病虫害侵噬不易受病虫害侵噬；o（4）酶酶活活性性的的降降低低标标标标志志志志果果果果实实实实达达达达成成成成熟熟熟熟阶阶阶阶段段段段，适适口口性性增加，种子积累开始。

增加，种子积累开始。

三、三、脂肪氧合酶脂肪氧合酶（lipoxygenase,LOX）o脂脂肪肪氧氧合合酶酶（EC1.13.1.13），参参与与植植植植物物物物生生长长、发发育育、成成熟熟、衰衰老老的的各各个个过过程程，特特别别是是成成熟熟衰衰老老过过程程中中自自由由基基的的产产生生以以及及乙乙烯烯的的生生物合成。

物合成。

1脂肪氧合酶脂肪氧合酶催化的反应催化的反应脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分结构脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分结构n脂肪氧合酶的结构中含有脂肪氧合酶的结构中含有非血红素铁非血红素铁非血红素铁非血红素铁，能专一催化含，能专一催化含顺，顺，顺，顺，顺顺顺顺11，44戊二烯戊二烯戊二烯戊二烯的的直链脂肪酸、脂肪酸酯、醇直链脂肪酸、脂肪酸酯、醇直链脂肪酸、脂肪酸酯、醇直链脂肪酸、脂肪酸酯、醇，通过分子加，通过分子加氢，形成具有共扼双键的氢过氧化衍生物氢，形成具有共扼双键的氢过氧化衍生物。

o最普通的底物是最普通的底物是必需脂肪酸必需脂肪酸必需脂肪酸必需脂肪酸：

nn亚油酸亚油酸亚油酸亚油酸oCH3（CH2）4CHCHCH2CHCH（CH2）7COOHnn亚麻酸亚麻酸亚麻酸亚麻酸oCH3（CH2CH=CH）3（CH2）7COOHnn花生四烯酸花生四烯酸花生四烯酸花生四烯酸oCH3（CH2）4（CH=CH-CH2）4（CH2）2COOH脂肪氧合酶作用于亚油酸时，能产生亚油酸的脂肪氧合酶作用于亚油酸时，能产生亚油酸的13L和和9D氢过氧化物衍生物。

氢过氧化物衍生物。

氢过氧化物衍生物。

氢过氧化物衍生物。

2脂肪氧合酶作用的脂肪氧合酶作用的初期产物的进一步变化初期产物的进一步变化n氢过氧化亚油酸氢过氧化亚油酸的的还原还原还原还原；n酶催化氢过氧化亚油酸酶催化氢过氧化亚油酸异构化异构化异构化异构化；n氢过氧化亚油酸的氢过氧化亚油酸的环氧化环氧化环氧化环氧化；n马铃薯中催化氢过氧化亚油酸马铃薯中催化氢过氧化亚油酸生成乙烯醚生成乙烯醚；n在在无无氧氧条条件件下下，催催化化氢氢过过氧氧化化亚亚油油酸酸和和亚亚油油酸发生酸发生二聚化二聚化二聚化二聚化反应；反应；n氢过氧化亚油酸氢过氧化亚油酸分解分解分解分解。

3pH对脂肪氧合酶作用的影响对脂肪氧合酶作用的影响o脂肪氧合酶的最适脂肪氧合酶的最适pH一般在一般在7.08.0.pH对大豆脂肪氧合酶活力的影响对大豆脂肪氧合酶活力的影响使用吐温使用吐温20（曲线曲线A）不使用吐温不使用吐温20（曲线曲线B）4脂肪氧合酶的作用脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响对食品质量的影响4.1脂肪氧合酶的作用对脂肪氧合酶的作用对焙烤食品焙烤食品焙烤食品焙烤食品质量的影响质量的影响oo改进改进改进改进面粉的颜色和焙烤质量面粉的颜色和焙烤质量面粉的颜色和焙烤质量面粉的颜色和焙烤质量oo漂白面粉漂白面粉漂白面粉漂白面粉oo强化面筋蛋白强化面筋蛋白强化面筋蛋白强化面筋蛋白oo改进改进改进改进面包的体积和软度面包的体积和软度面包的体积和软度面包的体积和软度4.2对对食品颜色、风味和营养食品颜色、风味和营养的影响的影响

（1）对）对食品风味食品风味食品风味食品风味的影响的影响n在一些在一些水果和蔬菜水果和蔬菜水果和蔬菜水果和蔬菜中，构成期望的风味成分中，构成期望的风味成分;n在在冷冻蔬菜和其他加工食品冷冻蔬菜和其他加工食品冷冻蔬菜和其他加工食品冷冻蔬菜和其他加工食品中，产生不良的风味。

中，产生不良的风味。

n在在谷类保藏过程谷类保藏过程谷类保藏过程谷类保藏过程中产生的不良风味。

中产生的不良风味。

n直直接接或或间间接接地地和和肉肉肉肉类类类类酸酸酸酸败败败败及及及及高高高高蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质食食食食品品品品的的不不良良风风味有关。

味有关。

（2）脂肪氧合酶对）脂肪氧合酶对食品营养食品营养食品营养食品营养的影响的影响n作用的产物对作用的产物对维生素维生素维生素维生素AA及维生素及维生素及维生素及维生素AA原原原原的破坏；的破坏；n减少了食品中减少了食品中必需不饱和脂肪酸必需不饱和脂肪酸必需不饱和脂肪酸必需不饱和脂肪酸的含量；的含量；n作作用用的的产产物物同同蛋蛋白白质质的的必必需需氨氨基基酸酸作作用用，从从而而降降低低了了蛋白质的营养价值及功能性质蛋白质的营养价值及功能性质蛋白质的营养价值及功能性质蛋白质的营养价值及功能性质。

5脂肪氧合酶的脂肪氧合酶的抑制抑制脂肪氧合酶会产生两种有害的脂肪氧合酶会产生两种有害的副作用副作用：

o一是造成有一是造成有营养价值营养价值的多不饱和脂肪酸的多不饱和脂肪酸损失损失；o二是产生导致二是产生导致酸败的氧化产物酸败的氧化产物。

o控制食品加工时的控制食品加工时的温度温度温度温度o将食品材料调节到将食品材料调节到pHpH偏酸性再热处理偏酸性再热处理偏酸性再热处理偏酸性再热处理oo酚类抗氧化剂酚类抗氧化剂酚类抗氧化剂酚类抗氧化剂能抑制脂肪氧合酶能抑制脂肪氧合酶脂肪氧合酶脂肪氧合酶失活方法失活方法失活方法失活方法四、四、葡萄糖氧化酶（葡萄糖氧化酶（GOD）GlucoseOxidase，GOD，EC1.1.3.4）是是一一种种需需需需氧氧氧氧脱脱脱脱氢氢氢氢