2011食品酶学81ppt课件

第九章氧化还原酶 用户名 shipinmeixue08 密码 shipinmeixue3111 主要内容一 过氧化物酶二 多酚氧化酶三 脂肪氧合酶四 葡萄糖氧化酶五 超氧化物歧化酶 第一节过氧化物酶 PEROXIDASEPOD属氧化还原酶类 系统命名为EC1 11 1 7 存在于各种动物 植物和微生物体内 催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应 过氧化物酶是由单一肽链与一个铁卟啉辅基结合构成的血红蛋白 多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖基化蛋白 糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白构象的作用 一 过氧化物酶作用方式及分布 1 1过氧化物酶作用方式催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应 H2O2 AH22H2O A 供氢体 酚类 胺类化合物 某些杂环化合物和一些无机离子 1 2过氧化物酶 POD 分类 1 含铁POD 正铁血红素POD 含有正铁血红素 羟高铁血红素 为辅基 存在于高等植物 动物和微生物中 绿POD 辅基也含有一个铁原卟啉基团 存在于动物器官和乳中 乳过氧化氢酶 这两组含铁POD可用酸性丙酮处理区分 处理正铁血红素POD时 羟高铁血红素和酶蛋白分离 处理绿POD时 无类似结果 2 黄蛋白POD 以黄素腺嘌呤二核苷酸 FAD 为辅基 存在于动物组织和微生物中 1 分布 过氧化物酶在植物细胞中以两种形式存在 以可溶形式存在于细胞浆中 以结合形式在细胞中与细胞壁或细胞器相结合 二 过氧化物酶催化的反应 POD能催化4种类型的反应 1 过氧化反应 有氢供体存在 2 氧化反应 3 过氧化氢分解 没有氢供体存在 4 羟基化反应 1 POD催化过氧化反应 过氧化反应表示如下 ROOH AH2 H2O ROH AR为 H CH3 C2H5 AH2为氢供体 还原形式 A为氢供体 氧化形式 底物的影响 过氧化物底物主要是H2O2 高浓度H2O2又可抑制POD活性 用过氧化氢酶消除过多的H2O2又能使POD恢复活性 H2O2对POD抑活程度取决于酶和H2O2浓度2个方面 氢供体 酚类 对甲酚 愈创木酚 间苯二酚 芳香胺类 苯胺 联苯胺 邻苯二胺 o 二茴香基二胺 还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADH2 及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 NADPH2 等 2 氧化反应 POD在无氢过氧化物存在的情况下催化的反应需要有O2和辅助因子 Mn2 和酚 底物 草酸盐 草酰乙酸盐 酮基丙二酸盐 二羟基延胡索酸 吲哚乙酸 IAA 等 3 过氧化氢反应 无氢供体存在下可催化过氧化氢分解 2H2O22H2O O2 4 POD的羟基化反应 单酚与O2反应 产生o 二羟基酚O2 AH2H2O A 三 过氧化物酶的最适pH POD的最适pH影响因素酶的来源 不同果蔬产品 同功酶的组成氢供体底物缓冲液环境 酸化后酶活的减弱是由于蛋白质的结构变化造成的 它由天然状态转为可逆的变性状态 在pH 2 5 4 5 介质中 酶活性随pH而变化与酶分子结构有关 酶溶液酸化后 螺旋结构受到破坏 出现了 结构的光谱特征 酶蛋白和辅基在酸化后就分离 一些果蔬中POD的最适pH 葡萄Malvasia 5 5 6 0 愈创木酚底物葡萄Gamayrouge 4 0葡萄Gamayrouge6 0 7 0 杨梅黄酮底物香蕉4 5 5 0 芒果4 75 香蕉5 0 6 0 凝胶过滤后的酶番木瓜5 5和6 0 结合酶的可溶性酶绿芦笋4 2 5 0马铃薯5 0 6 0猕猴桃5 2 5 5邻苯二胺底物黄瓜7 0酶的粗提液番茄5 0 5 2 苹果5 0 6 0 草莓6 0 四 过氧化物酶的最适温度 影响因素 酶的原料种类果蔬品种同功酶的组成缓冲液的pH酶的纯化程度 四 过氧化物酶的最适温度 葡萄47 品种deChaunac40 品种Malvasia猕猴桃50 纯化酶草莓30 番茄35 品种Walters茄子20 可溶及离子键连部分绿芦笋50 pH4 5菜花40 以愈创木酚为底物 五 POD的热稳定性 1热失活概念热失活是一个双相和部分可逆的过程 双向性 POD中含有不同的耐热性质部分 不耐热部分在热处理时很快地失活 而耐热部分在同样的温度缓慢地失活 在88 热处理时甜玉米中过氧化物酶的失活 用邻 苯二胺作为氢体底物测定酶活力 可逆性 经热处理后的酶液在室温或较低温度下保藏 它的活力部分可以再生 例如 辣根过氧化物酶在70 加热1小时后 在30 下再生的酶活力可达到处理前的30 40 而在50 下不能再生 如再降低到40 时 酶活力又开始提高 2影响过氧化物酶热失活的因素 1 来源不同来源的POD具有不同的耐热性 一般来说 植物的POD活力越高 耐热性也越高 同一果蔬产品来源的不同类型的酶 耐热性不同 不同POD同功酶的耐热性存在差异 酶的纯化程度也影响其热稳定性 粗酶比纯化酶热稳定性差 2 低水分含量 POD耐热性增加 例如 水分含量低于40 时 谷类中过氧化物酶的热稳定性与水分含量成反比 对于加工脱水果蔬有重要参考价值 3 外加因素 温度 pH NaCl浓度 糖以辣根中过氧化物酶为例 加入羟高铁血红素能降低酶的热失活速度 pH7 0 76 而升高温度能提高酶的热失活速度 在pH7时酶热失活的速度最低 在pH4 0和pH10时酶热失活的速度分别提高到8倍和2倍 酶失活的初速度正比于NaCl浓度 pH7 0 NaCl浓度低于0 6mo1 L 糖能提高苹果和梨中过氧化物酶的热稳定性 4 加热方式 pH确定 温度确定 时间变长 导致酶失活后可能性变大 菜花50 15min 活性减少98 一级动力学50 30min 50 抑活葡萄80 10min 品种Ohane 活性丧失90 85 5min 品种Malvasia 几乎完全抑活番木瓜70 1min 可溶性部分 活性丧失94 70 1min 结合部分 活性丧失55 芒果70 26min 活性丧失90 75 12min 活性丧失90 80 2min 活性丧失90 80 5min 活性完全丧失75 20min 活性完全丧失 3低温对过氧化物酶的影响过氧化物酶冷冻增活效应 蔬菜热烫后 会有一些残余活力或再生活力被允许留在被保藏的产品中 残余酶活力在冰冻保藏后 质量比酶完全失活时要高 速冻蔬菜能否永久保藏 4非脂肪氧合酶作用在热失活中过氧化物酶分子聚集成寡聚体 分子量增加一倍 这个过程包括酶分子展开和展开的酶分子进一步堆积 血红素基暴露 增加了血红素蛋白非酶催化脂肪氧化的能力 导致不良风味的产生 这一过程称非脂肪氧合酶作用 热烫钝化 经热烫的罐装或冷冻蔬菜在保藏期间产生的不良风味的原因 POD的热失活包括以下过程 1 全酶分子辅基的解离 2 脱辅基酶蛋白构象的变化 3 辅基的修饰或降解 六 果蔬中POD热抑活的方法 六 果蔬中POD热抑活的方法 水漂烫绿菜花于95 下漂烫4min可降低总POD活性 绿豌豆于97 下处理1min是极为有效 微波 离子辐射可降低漂烫过程中的热负荷 七 POD热失活后的恢复和再生 经热处理失活的过氧化物酶 在常温下的保藏中 酶活力部分地恢复即酶的再生 从分子水平上说 血红素部分与脱辅基酶蛋白可以再结合 形成活性酶 很可能是蛋白质部分和辅基部分在某种程度上并未完全破坏 导致酶活还能恢复 POD活性恢复的影响因素 果蔬的种类或品种酶抑活的程度热处理的温度和时间抑活后酶的贮藏温度酶的纯化程度 菠菜为例 在较低温度下热处理 酶活能恢复 在121 143 下热处理后未见酶复活 一定温度下 热处理时间愈长 酶复活愈少 处理时间充足能防止酶复活的时间 在30 或室温下存放 POD可在几小时至几天内开始恢复 在深度冷冻下 18 需几个月才能恢复 化学物质可以抑制过氧化物酶 作用机理 1 抑活POD本身 2 与POD底物起反应 3 与POD的产物起反应 这些物质包括Fe2 Zn2 Ca2 Mg2 Mn2 氰化物 硫化物 叠氮化物 氧化氮 羟胺 二乙基二硫氨基甲酸钠 DIECA 偏重亚硫酸钠 连二硫酸钠和抗氧化剂 八 过氧化物酶在食品加工中的应用 1 氧化吲哚乙酸 参与植物生长调节 2 过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标 3 过氧化物酶的活力与果蔬产品 特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关 4 过氧化氢酶