多酚氧化酶在食品中的应用

1多酚氧化酶在食品中的研究进展摘要：多酚氧化酶（PPO）存在于许多种类的食品中，是引起食物褐变的主要因素，酶促褐变严重影响了食品的感官品质，使得食品的保质期缩短和价值显著降低，不少新鲜食品的销售市场因此受到限制[1]。本文介绍了多酚氧化酶的酶学性质以及相应的抑制方法，并对其应用做出论述。关键词：多酚氧化酶；性质；抑制方法；应用多酚氧化酶（PPO）是自然界中分布十分广泛的一类末端氧化酶，属于铜金属酶类，其化学性质稳定，是植物叶子、果实等发生褐变的主要作用酶类[2]。此外，还会引起食品的褐变，损害食品的感官风味质量[3-4]。PPO普遍存在于植物、昆虫和真菌之中，甚至在腐烂的植物残渣上都还可以检测到它的存在。因此该酶与果蔬的加工品质密切相关，科学家们很早就开始对它进行深入彻底的研究[5-6]。农产品的酶促褐变与多酚氧化酶活性和含量密切相关。这方面研究很多，酶促褐变不仅影响产品外观、风味、营养和加工性能，而且大大降低耐贮性，尤其对肉色较浅且容易碰伤的水果和蔬菜影响更为严重，产生的经济损失更大[7-9]。通常PPO与底物被区域化分开，PPO在质体中以潜伏状态存在，而PPO的底物存在于液泡中。只有当植物体内发生生理紊乱或组织受损时，PPO与底物的亚细胞区域化才被打破，PPO底物被激活产生黑色或褐色的沉积物，这是果蔬等农产品酶促褐变的主要原因[10]。1、多酚氧化酶的酶学性质与多酚氧化酶酶学性质的主要研究内容有：酶的分离和纯化、测定酶促反应的速度、了解影响酶促反应的因素等等[11]。在分离和纯化时，一般是进行纯化，再将纯度高的PPO酶液进行酶学的性质研究[12-13]。PPO活性检测则一般通过测定产物生长速度（初速度）来测定，通过采用分光光度法，即在一定波长下测定从醌生成的色素的吸光度，再根据吸光度来定义酶的活性大小[14]。目前，已知的影响PPO酶促反应速度的因素主要有：温度、同一底物不同浓度、不同的底物、pH值、激活剂、抑制剂等[15]。22、抑制多酚氧化酶褐变的常用方法2.1热处理法PPO的活性在70℃以上的短时间高温条件下即可被有效钝化。目前，短时间高温处理是最常使用的抑制褐变的方法。但如果不能在极短的时间内达到钝化酶的要求，就会因为加热过度而影响成品质量。如果热处理不彻底，则该法不能起到抑制褐变的作用，因为它有助于酶和底物的接触[16]。2.2超高压处理超高压又称液态高静压，以水和矿物油作为传递压力的介质，施加高静压(100-1000MP)，并维持一定时间后可以改变食品的物化特性和化学反应速度，达到杀菌和改变酶活性的一种加工方法。和热协同处理可以减少果蔬中热敏物质的流失，低温热处理即可达到显著性钝化PPO的效果，但不同的压力可对PPO的活性产生抑制或激活作用[17-19]。2.3酸处理大多PPO的最适pH都在6.0-7.4。在pH值不断下降的过程中，多酚氧化酶的活性也逐渐下降。当pH小于3.0时，其活性几乎完全丧失，故用调酸的方法降低pH值也可以有效抑制多酚氧化酶的褐变[20]。2.4振动振动胁迫在一定程度上也对PPO有抑制作用，肖丽娟等研究发现水蜜桃果实在贮藏过程中，振动处理组PPO活性始终高于对照组，并且振动时间越长PPO活性越高，茶叶初制加工过程中，经振动处理的茶鲜叶PPO活性会迅速降低，振动强度越大，下降越快[21-22]。2.5加入适量抑制剂Vc、L-Cys、异Vc钠都对PPO表现出极强的抑制效果。因此，加入适量的抑制剂来抑制PPO的活性是控制酶促褐变的有效途径之一[23-24]。2.6脉冲电场脉冲场通过电场强度的变化改变PPO的二级结构，影响其构象从而使酶灭活，而且酶的残余活性随着磁场强度和脉冲数的增加而逐渐降低，最高灭活率可达90%以上[25-26]。2.7SO2或亚硫酸盐处理3SO2会抑制多酚氧化酶的活性，将醌还原为酚，此外，SO2与羰基会发生加成反应而防止了羰基化合物的进一步聚合，但是SO2及亚硫酸盐必需是在安全合理的范围内使用，否则会造成对机体的伤害[27]。2.8微波辐照微波灭酶处理具有热特性和非热特性。辐照对茶叶中PPO活性的抑制程度受剂量影响，低于或高于最佳剂量均不能达到理想的效果，辐照处理协同理化因子调控可提高对酶活力的抑制程度，研究表明3kCy辐照剂量与适宜pH复合处理能够抑制梨汁中92%的PPO活性，微波作用改变酶液中的键合作用，从而改变蛋白质的构象，体系在生物效应和热效应的双重作用下，PPO活性被迅速钝化[28-31]。3、多酚氧化酶的应用3.1在微生物层面的多酚氧化酶—漆酶的应用因为漆酶没有毒副作用，所以可以将它应用于食品工业的研究。漆酶不仅可以改善饮料、啤酒的风味和质量问题，在食用菌研究方面也有很大的价值，使食用菌的液体培养成为可能[32]。3.2多酚氧化酶在红茶制作中的重要作用多酚氧化酶可以催化氧化儿茶素类物质形成茶黄素类色素，茶黄素类色素对红茶色、香、味等品质的形成具有关键作用。此外，在制作速溶红茶时，添加适量的PPO可增加可溶性物质的含量，提高红茶制作率。同时，可以减轻红茶的苦涩味，提高速溶红茶的风味品质[33-34]。3.3可作为花生是否发生霉变的评价依据当花生的霉变等级为0级阶段时，其多酚氧化酶的活力最高，随着花生霉变过程的进行，花生多酚氧化酶的活力也逐渐降低，并出现负增长趋势。当霉变等级达到1级时，酶的活力减少率达到38.5%，故可以通过测定花生中的PPO活力来判断花生是否发生霉变[35]。3.4在烟草农业研究热点方面可以考虑开发既能适当抑制PPO对酚类物质的催化氧化，又可增加PPO抗性的抑制剂。目前，全球对烟草病毒病常规抑制剂的研究进展十分缓慢，在次情况下，从PPO这种特殊病程相关蛋白入手开发新的农药可以为烟草病害的防治4提供新的方法[36]。参考文献：[1]吴红梅，萧慧，刘刚，等.多酚氧化酶的研究进展[J].茶叶通报，2004.26(02):62-64.[2]贺立红，宾金华.高等植物中的多酚氧化酶[J].植物生理学通讯，2001.37(4):340-345.[3]吴进菊，陈红兵，高金燕，等.多种食用菌中多酚氧化酶活性的初步比较[J].食品与机械.2006.26(2):79-81.[4]王璋.食品酶学[J].北京：轻工业出版社，1992:254-278.[5]李敏，刘磊，郭玉蓉，等.马铃薯多酚氧化酶的特性研究[J].甘肃农业大学学报，2005，40:189-192.[6]宋金隆，赵树欣，张黎明，等.鲜茶叶、苹果及马铃薯多酚氧化酶活性的比较[J].现代食品科枯.2009.25(11):1258-1261.[7]赵淑娟，工坤波，傅冬和，等.茶多酚氧化酶酶学性质研究[J]湖南农业大学学报:自然科学版.2008，34(1):84-86.[8]李敏，刘磊，郭玉蓉，等.马铃薯多酚氧化酶的特性研究[J]甘肃农业大学学报，2005，40:189-192.[9]王曼玲，胡中立，周明全，等.植物多酚氧化酶的研究进展[J].植物学通报，2005，22（2）：215-222.[10]雷东峰，冯怡，梅建生.烟草中多酚氧化酶(PPO)的特征[J].西北植物学报，2004，24（1）:161-166.[11]肖卓炳，陈上，麻明友，等.杨梅霉变及其多酚氧化酶特性与动力学研究[J].食品科学，2009，30，（23）:306-308.[12]郑校先，戚晓玉，周培根，等.乌贼墨中多酚氧化酶的分离与纯化[J].上海水产大学学报，2001，10（2）:154-157.[13]夏栋，卞疆.龙虾多酚氧化酶的纯化及其部分生化特性[J].江苏食品与发酵，2000（1）:16-19.[14]陈乃富.蕨菜多酚氧化酶的酶学性质[J].云南植物研究，2003，25（6）:705-5710.[15]黄建韶，张洪，田宏现.苹果中多酚氧化酶的性质[J].食品与机械，2001，3，21-22.[16]田金辉，许时婴，王璋.热汤处理对黑莓果汁营养成分和多酚氧化酶活力的影响[J].食品与发酵工业，2006，32（4）:134-137.[17]赵光远，李娜，纵伟.超高压处理对梨汁中多酚氧化酶活性的影响[J].食品与药品，2007，9（1）:15-17.[18]谭俊峰.超高压对茶叶主要品质成分含量的影响[D].杭州：中国农业科学院，2008.[19]谭俊峰，林智，郭丽，等超高压对茶鲜叶的细胞结构、多酚氧化酶活性及主要化学成分的影响[J].食品科学，2007，28，（9）:78-82.[20]乔勇进，徐芹，方强，等.温度、pH值对梨汁非酶褐变影响的研究[J].上海农业学报，2008，24（3）:6-9.[21]刘波.振动胁迫对茶叶生理变化及品质的影响[D].重庆：西南大学，2008.[22]肖丽娟，曹凯芳，曹凡坤.震动迫害对水蜜桃采后生理的影响[J].保鲜与加工，2006，6（1）:21一22.[23]邱龙新，黄浩，陈清西.半胱氨酸对马铃薯多酚氧化酶的抑制作用[J].食品科学，2006，27（4）:37-40.[24]韩永斌，刘桂林，冯莉，等.超高压和抑制剂对山药泥中多酚氧化酶活性的影响[J].食品科学，2005，26（5）:111-115.[25]罗炜，张若兵，陈杰，等.脉冲电场对脂肪氧化酶及多酚氧化酶构象影响的光谱分析[J].光谱学与光谱分析，2009，（8）:2122-2125.[26]马海乐，黄六容，朱春梅.多酚氧化酶高强度脉冲磁场灭活及动力学模型[J].农业工程学报，2010，S1:325-328.[27]张勇，池建伟，温其标，等.香蕉多酚氧化酶褐变性质的研究[J].食品与发酵工业，2004（5）:53-57.[28]朱佳廷，刘春泉，赵永富，等.辐照对茶叶中茶多酚及相关酶活性的影响[J].江苏农业科学，2005，5:103-105.[29]池建伟，张勇，魏振承.微波处理对香蕉多酚氧化酶活性的影响[J].核农学报，62006，20（4）:331-332.[30]励建荣，陆海霞，于平.绿茶的微波杀青[J].食品与发酵工业，2003，29（12）:54-57.[31]潘科，郑文佳，何平.绿茶微波-远红外辅助杀青技术研究[J].山地农业生物学报，2009，28（6）:522-525.[32]郭凯玲，赵君，车畅.多酚氧化酶在食品和中药领域中的应用[J].黑龙江医药，2013，26（6）:40-41.[33]赵和涛.国外利用天然添加剂提高茶叶品质的技术[J].食品科技1996，5:25.[34]陈东生，王坤波，黄建安，等.茶多酚氧化酶研究进展[J].茶叶通讯，2012，39（2）:19-20.[35]张恒，郝建文，许兆棠，等.多酚氧化酶及超氧化物歧化酶与花生霉变的关系[J].食品技术，2012，37（2）:311-312.[36]彭新辉，周清明，易建华，等[J].烟草多酚氧化酶研究进展[J].烟草技术烟草化学，2006，12:40-41.