氧化还原酶(3学时)课件.ppt

第第7章章 氧化还原酶（氧化还原酶（1）（）（3学时）学时）主要内容：一、过氧化物酶二、多酚氧化酶第1页，共135页一、过氧化物酶（一、过氧化物酶（PODperoxidase）过氧化物酶是存在于各种动物、植物和微生物体内的一类氧化酶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单一一肽肽链链与一个铁铁卟卟啉啉辅辅基基结合构成的血血红红蛋蛋白白多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖糖基基化化蛋蛋白白糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白构象的作用第2页，共135页1过氧化物酶作用方式及分布过氧化物酶作用方式及分布o1.1过氧化物酶作用方式 过氧化物酶（供体：过氧化氢 氧化还原酶）催化过氧化氢分解时，同时有氢供体参加H2O2+AH22H2O+A酚类、胺类化合物、某些杂环化合物和一些无机离子等都可以作为过氧化物酶的供氢体第3页，共135页o1.2过氧化物酶分类（1）含铁过氧化物酶正正铁铁血血红红素素过过氧氧化化物物酶酶：含有正铁血红素（羟高铁血红素）为辅基，存在于高高等等植植物物、动物和微生物中绿绿过过氧氧化化物物酶酶：绿过氧化物酶的辅基也含有一个铁原卟啉基团，这类酶存在于动物器官和乳中（乳过氧化氢酶乳过氧化氢酶）。

2）黄蛋白过氧化物酶：含有黄素腺嘌呤二核苷酸作为辅基，这类酶存在于微生物和动物组织中第4页，共135页o1.分布：过氧化氢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第5页，共135页辣根是过氧化氢酶最重要的一个来源辣根中20%的过氧化氢酶（POD）与细胞壁结合，用2mol/L NaCl(高离子强度)才能提 取 出 来辣 根 中 过 氧 化 物 酶 活 力 为569,000单位/g组织（蘑菇仅240单位/g组织）第6页，共135页2 过氧化物酶在食品加工中的应用过氧化物酶在食品加工中的应用（1）过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标：如苹果气调贮藏中，过氧化物酶出现两个峰值，一个在呼吸转折（成熟），一个在衰老开始2）过氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非非酸酸性性蔬菜蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关3）过氧化氢酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中常被当作热处理是否充分的指标速冻蔬菜）（速冻蔬菜）第7页，共135页方方法法：将将已已热热处处理理的的原原料料中中抽抽取取样样品品，横横切切，随随即即放放入入愈愈创创木木酚酚或或联联苯苯胺胺溶溶液液中中，然然后后取取出出，在在切切面面上上滴滴0.3%H2O2，数数分分钟钟后后，用用愈愈创创木木酚酚处处理理的的样样品品变变为为褐褐色色，联联苯苯胺胺变变为为深深蓝蓝色色，说说明明过过氧氧化化氢氢酶酶未未被被破破坏坏，热热处处理理时时间间不不够够，如如果果均均不不变变色色，则则表表示示热处理效果良好。

热处理效果良好POD的测定方法：第8页，共135页3过氧化物酶最适过氧化物酶最适pH和最适温度和最适温度3.1最适pH过氧化物酶一般都含有多种同功酶，因此最适pH范围较宽酸性状态，过氧化物酶血红素和蛋白质部分分离，酶蛋白从天然状态转变到可逆变性状态，活力下降，且热稳定性低；在中型和碱性状态，酶处于天然状态，蛋白质结构含螺旋结构，稳定，酸化后螺旋结构破坏，产生结构如青刀豆：pH5.0-5.4，有可溶态，离子结合，共价结合第9页，共135页3.最适温度差异较大：35-60n不同来源的过氧化物酶在最适作用温度上存在着很大的差别例如，马铃薯和花菜（均均浆浆）中过氧化物酶的最适温度分别为55和3540第10页，共135页4过氧化物酶的热稳定性过氧化物酶的热稳定性o4.1.热失活概念双双向向性性：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第11页，共135页在在88热处理时甜玉米中过氧化物酶的失活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）第12页，共135页可可逆逆性性：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，酶活力又开始提高第13页，共135页o4.2.过氧化物酶冷冻增活效应果蔬热烫后，有多少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？速冻蔬菜能否永久保藏？第14页，共135页o4.3.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，血血红红素素基基暴露，增加了血红素蛋白非非酶酶催催化化脂脂肪肪氧氧化化的能力，导致不良风味的产生，这一过程非脂肪氧合酶作用（热烫钝化）第15页，共135页o问问题题：经经热热烫烫的的罐罐装装或或冷冷冻冻蔬蔬菜菜在在保保藏藏期期间间产生的不良风味的原因？产生的不良风味的原因？第16页，共135页5 影响过氧化物酶热失活的因素影响过氧化物酶热失活的因素o5.1.不同来源的不同来源的POD具有不同的耐热性具有不同的耐热性一般来说，植物的过氧化物酶活力越高，它的耐热性也越高n比如马铃薯和花菜匀浆中的过氧化物酶在95加热10min就完全而不可逆地失活。

n而甘蓝中的过氧化物酶在120加热10min仍然有0.3%活力保存下来第17页，共135页o5.2.低水分含量，POD耐热性增加：n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n对于加工对于加工脱水果蔬脱水果蔬有重要参考价值有重要参考价值第18页，共135页o5.3.外加因素：降低pH，增加NaCl浓度n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(pH 7.0、76)n而升高温度能提高酶的热失活速度n在pH7时酶热失活的速度最低，在pH 4.0和pH10时酶热失活的速度分别提高到8倍和2倍n酶失活的初速度正比于NaCl的浓度(pH7.0、NaCl浓度低于0.6mo1L)，n糖能提高苹果和梨中过氧化物酶的热稳定性第19页，共135页o5.4.加热方式：pH确定，T确定，T变长，导致酶失活后可能性变大，HTST易导致酶再生第20页，共135页o5.5.结合处理：微波和离子照射能降低在热烫过程中使酶失活所需的热处理强度微波处理沸水处理1.5min3min2min2min1min5min马铃薯过氧化物酶的微波处理完全失活所需的时间马铃薯过氧化物酶的微波处理完全失活所需的时间第21页，共135页。

辐射处理o在采用结合处理时，先使用辐射处理，再使用热处理辐射时酶分子的聚集和单体的改性而使酶的热稳定性显著降低，且不会出现活力再生（辐射诱导水产生自由基二次进攻的结果）第22页，共135页6 化学试剂对过氧化氢酶的影响化学试剂对过氧化氢酶的影响6.1.使POD失活的作用方式：o与酶结合失活o作用于底物或产物第23页，共135页6.2.化学试剂种类2.1 SO2和亚硫酸盐：SO2的作用仅仅是破坏H2O2 SO2+H2O 2H2O+SO3o0.1-0.15%的的焦焦亚亚硫硫酸酸盐盐能能防防止止豌豌豆豆产产生生不不良良风风味味第24页，共135页6.2.2 氰化物、叠氰化物和氟复合物：能与血红素结合，为可逆抑制6.2.3 表面活性化合物：如单甘脂，卵磷脂等，显著失活6.2.4 高分子物质：如果胶在pH5.5时，使POD显著失活；pH低，使POD完全失活果胶的存在还能使POD最适pH从5.5移动至8.0，大多数果胶pH在酸性范围这在食品加工中很重要第25页，共135页二、二、多酚氧化酶多酚氧化酶 o多酚氧化酶（邻二酚：氧氧化还原酶；E1,10,3,1）在植物界乃至动物界分布广泛，由于其检测方便，是被最早研究的几类酶之一。

第26页，共135页引起食品酶促褐变酶促褐变的主要酶类o果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变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变的主要酶类，因此研究多酚氧化酶的特性对制定食品的加工与保藏工艺有非常重要的意义第27页，共135页o有害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变o有利：红茶生产，苹果浓缩汁除涩o三要素：底物、O2、酶第28页，共135页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）广泛存在于自然界，植物、微生物及动物器官植物品种不同，含量变化很大果蔬中以橄榄含量最高o（2）PPO在植物细胞中分布取决于品种和年龄，果蔬而言还取决成熟度，如线粒体，叶绿体o（3）PPO在果蔬的不同部分含量存在很大差异大多数水果中PPO以结合状态存在葡萄皮中PPO活力高，葡萄成熟时PPO活力下降幅度最大第29页，共135页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o2.1.催化反应：两类反应都需要有分子氧参加1)一元酚羟基化：蘑菇中单酚2)邻二酚氧化，生成邻醌第30页，共135页多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻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化哪些氧化还原电位较低的化合物，生成无色化合物n其中导致褐色素的生成，反应的产物是无色的第31页，共135页2.2.作用底物2.2.1果蔬中四类 儿茶素 3,4二羟基肉桂酸酯 3,4二羟基苯丙氨酸 酪氨酸第32页，共135页2.2.2特点PPO的最佳底物并非和酶同时存在于同一植物中PPO只能催化在对位上有一个大于CH2的取代基的一元酚羟基化，即PPO对底物具有特异性要求不同的品种果蔬，同一品种不同部位中PPO具有不同的底物特性多酚氧化酶在植株幼嫩阶段及生长旺盛期活性最高第33页，共135页3 pH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pH4-7之间波动不同种类，同一种果蔬不同品种的PPO，具不同最适pH不同部位，pH也有差异酶的提取或分离方法对最适pH也有影响测定酶活力时，采用的底物和缓冲液对酶最适pH有影响用同工酶，PPO具有一个最适pH外，尚有第二个最适pH第34页，共135页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提高降低，如桃中PPO，从3开始随温度升高，至37最高，后下降。

不同底物表现出不同的PPO酶活力最适温度：如马铃薯，底物为儿茶素，最适温度22底物为焦醅酚，最适温度1535，线性上升热失活温度70-90/短时间低温状态酶失活是可逆的微量的多酚氧化酶也能导致果蔬褐变，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第35页，共135页5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，O2为什么柑桔榨汁后不会发生褐变？为什么柑桔榨汁后不会发生褐变？第36页，共135页1）对酶的抑制：oPPO以铜为辅基的金属蛋白，金属螯合物，如抗抗坏坏血血酸酸、柠柠檬檬酸酸、EDTA、果胶、氰化物第37页，共135页2）与酶催化生成的反应产物作用 同邻二酚氧化产物醌作用的还原剂，如如抗抗坏坏血血酸酸、SO2、偏重亚硫酸盐醌偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、偏重亚硫酸盐第38页，共135页3）清除酶作用的底物o与酚类底物作用的化合物：nPVPP（聚乙烯吡咯烷酮）与酚强烈缔合，消去底物无甲醛啤酒的生产）o隔氧第39页，共135页4）热烫处理（灭酶）第40页，共135页6光照强度与多酚氧化酶活性光照强度与多酚氧化酶活性 多酚氧化酶属于植物体内的末端氧化酶系统，光照明显促进了此酶的活性。

不同光照条件下海带体内酚类化合物含量的结果表明，在01200 Lx(勒克斯)间，PPO随光照强度增加而呈上升趋势在对玫瑰组织培养的研究中。