脂肪氧合酶在茶叶中的作用

· 40 ·脂肪氧合酶是一种加双氧酶[1]，广泛存在于需氧的机体中，包括植物[2-3]。

它是一种在植物和动物界都有广泛研究的酶[3-4]，含非血红素铁的蛋白质，能专一催化氧化具有顺，顺-1,4-戊二烯结构的多不饱和脂肪酸[5]，生成具有共轭双键的多元不饱和脂肪酸的氢过氧化物[6]。

近年来研究表明，LOX产生的风味和香味是很多食品所必需的不饱和脂肪酸，经LOX作用形成氢过氧化物并进一步裂解成不饱和的醛类、酮类和醇类化合物而形成类似苹果、香瓜、芒果等水果风味以及鲜鱼味、牡蛎味、文蛤味和海藻香、青草香[7]等挥发性风味物质。

茶树叶片中，LOX位于叶绿体的片层结构中，它能将不饱和脂肪酸氧化为不饱和脂肪酸过氧化物。

茶叶的加工过程是塑造茶叶优良品质的关键，在此过程中，鲜叶中的多种酶类作用于鲜收稿日期：2011-08-01 *通讯作者基金项目：十二五农村领域国家科技计划项目(2011BAD01B02)；苏州市科技支撑计划项目(农业部分)(SN201033)。

作者简介：马惠民(1953—)，男，高级农艺师。

叶内含物，对绿茶的香气、滋味、汤色、外形等品质均可产生重要的影响。

在制茶过程中，人们通过控制茶鲜叶中酶的活性和催化方向的变化，制造出不同种类的茶叶。

例如在绿茶制造过程中可较早钝化酶的活性，以形成绿茶“清汤绿叶”的品质特征。

这些主要是利用和控制茶叶中的各种内源酶的作用来形成各类茶叶特有的品质特征。

1 LOX的催化机理1.1 LOX的活性中心结构LOX的来源不同，其氨基酸的组成不同。

虽然植物脂肪氧合酶的氨基酸残基数目和动物脂肪氧合酶的有所不同，但它们的氨基酸序列在某些区域内有很大的相似性，因而其催化反应的机理基本相同。

马惠民，王 雪，钱 和*，汪何雅(江南大学食品学院，无锡 214122)摘要：综合叙述了脂肪氧合酶及其在茶叶加工过程中的作用，并据此展望了酶在茶叶加工工艺中的发展前景。

关键词：茶叶；脂肪氧合酶；茶叶加工中图分类号：TS 201.2+5 文献标志码： A 文章编号：1005-9989(2012)04-0040-04The effection of lipoxygenase in the teaMA Hui-min, WANG Xue, QIAN He *, WANG He-ya(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122)Abstract: This article describes that the function of the lipoxygenase in the tea during the tea processing, and according to it, the prospects of lipoxygenase in the tea manufacture were stated.Key words: tea; lipoxygenase; tea processing脂肪氧合酶在茶叶中的作用2012年 第37卷 第4期· 41 ·脂肪氧合酶活性部位的结构尚不完全清楚，其活性部位的基团可能含有铁、芳香族氨基酸残基和酪氨酸残基等。

目前普遍认为，脂肪氧合酶的催化中心与铁离子有关，其活化态为高自旋的氧化型Fe 3+，非活化态为高自旋的还原型Fe 2+[8]。

图1为目前推断出的LOX的活性中心结构。

由于茶组织中多酚类含量丰富，在未使用多酚吸附剂之前，茶叶中酶的提取率一直处于较低水平，因此使用多酚吸附剂不仅会提高茶叶中酶的提取率，还能有效防止多酚类物质对酶蛋白的凝固沉淀作用，从而降低离心沉淀部分的酶活性，提高上清液中酶的含量。

Sanderson的研究结果还表明，多酚吸附剂可明显提高上清液中蛋白质含量。

所以，在茶组织酶的提取过程中，加入适当的多酚吸附剂可以提高酶提取率。

此外，茶组织充分破碎或根据酶存在部位进行细胞自溶、采用有机溶剂和表面活性剂处理等都能使酶得到最大限度的释放，从而提高酶的提取率。

2.2 离心力的选择离心处理是制备“粗酶液”时常采用的一个步骤，主要是为了除去细胞器、细胞组织碎片等体积较小的悬浮物。

究竟采用多大的离心力，要视试验目的来作选择。

通常，供层析(纯化)用的酶提取液应尽量去除其中小颗粒悬浮物，一般采用较大离心力进行离心。

如果用作可溶性酶活性的测定，则在理论上是不允许酶供试液中存在任何细胞组织碎片的。

2.3 酶的纯化方法酶的纯化一般有透析法、超滤法和柱层析法，因使用目的不同，对酶制剂纯度的具体要求也不一样，因而采用的方法也不同。

其中柱层析法技术性强、设备专业且性能要求较高，常用于酶蛋白组分的分离和测定[11]。

Takeo等较早使用了多酚吸附剂(吐温80)和抗氧化剂(异抗坏血酸)，这已被后来的许多试验设计所借鉴。

3 外界条件对LOX催化作用的影响3.1 温度的影响由于不同的季节会带来茶树生长温度的改变，LOX的活性也会发生变化。

LOX为结合态酶，一般来说，在茶树体内，酶活性随叶片的成熟而提高。

Sekiya、Hatanaka研究了LOX活性的季节性变化，指出LOX的活性以夏季高于冬季。

在食品工业中也常通过控制温度来调控LOX的活力。

3.2 pH的影响一般LOX的最适pH值为6.0~7.0[12-13]，低于这个值时，由于类似于亚油酸的脂肪酸底物不溶解，会造成LOX活力下降。

当使用吐温20时，LOX的最适pH为7.0，而不使用吐温20时，最适pH 为7.5，而且整个反应过程中LOX的活力较低。

图1 脂肪氧合酶的活性中心结构图2 脂肪氧合酶的催化过程[10]1.2 LOX的催化过程脂肪氧合酶的催化过程[9]目前已有许多种理论，现被广泛接受的为自由基理论。

酶的未活化状态酶分子中的Fe以还原态Fe 2+存在，底物与微量氢过氧化物存在时，酶分子被激活，Fe 2+变成Fe 3+态存在。

反应的第一步是转移的氢是被 LOX活性部位的铁离子相连的羟基组分接受。

第二步为分子氧与底物自由基反应，形成过氧化自由基，在此过程中有可能伴随O 2转变成 O 2-·自由基。

最后，过氧自由基被LOX的铁所还原，生成氢过氧化合物，而 LOX的铁转变为 Fe 3+，重新转变为活性态[10]。

2 LOX的提取纯化从生物体组织中提取并获得高纯度的目标酶分子是一项复杂的过程。

通过对酶的提取和纯化，去除酶制剂中的杂质或干扰成分，提高目标酶的浓度，从而有利于酶学研究试验条件的控制和结果的分析比较。

而且，对于其机理(酶系存在与否、反应类型等)的最后阐明还须进行深入的酶学研究，也离不开酶提取纯化技术的运用。

2.1 吸附剂的影响茶叶酶的提取主要有丙酮和匀浆2种方法[2]。

· 42 ·3.3 底物和抗氧化剂的影响L O X 具有底物特异性，一般必须是含顺,顺-1,4-戊二烯的直链脂肪酸。

酚类抗氧化剂能抑制LOX [14-15]。

在实际应用抗氧化剂抑制LOX活性时，抗氧化剂因难以在细胞破碎前进入到完整的组织中去而受到限制，而且在材料粉碎前LOX可能已显示出相应的活力，这也是干茶中的茶多酚不能有效抑制干茶中脂肪酸降解的原因之一。

4 茶叶加工中脂肪氧合酶的作用茶叶按其加工过程中的氧化程度可分为全发酵茶、半发酵茶和不发酵茶。

全发酵茶包括红茶和黑茶两大类，半发酵茶有乌龙茶类，绿茶是不发酵茶。

因此，不同的茶叶有不同的加工工艺，不同的加工过程中LOX都会对茶叶的品质产生影响。

4.1 杀青在绿茶加工过程中，LOX的作用主要体现在鲜叶摊放和杀青工序中。

研究表明，LOX的最适pH值为6.0~7.0[3,11]，最适温度为40~45 ℃，在80~100 ℃下持续10 min时会大量失活，这说明LOX有较强的耐热性。

LOX的强耐热性使得它的活性在干茶中有部分保留，有时会在贮藏中作用于脂肪酸产生低碳醛而使茶叶产生异味。

同时，由于杀青过程的高温作用，LOX在绿茶加工过程中主要作用于鲜叶摊放过程和杀青初期，类脂降解酶破坏了脂肪—蛋白质构成的细胞膜结构，从而促进了类脂物质释放出脂肪酸，同时，由于鲜叶水分的散失，从而使LOX底物浓度增强，LOX的活力也得以增强。

茶叶中的脂肪酸在LOX作用下转化为C 6醛、醇等低碳化合物，这些低碳化合物在以后的加工过程中继续发生裂解、异构、缩合聚合等反应而形成绿茶的香气物质[12]。

因此可以看出，在绿茶加工过程中，LOX 有利于绿茶香气品质的形成，应该充分利用，但同时也应该注意防止其较大量残留引起的干茶变质。

柳荣祥(1992)等对龙井茶游离脂肪酸组成的分析表明，龙井茶脂肪酸组成以饱和脂肪酸为主，亚麻酸相对较低，棕榈酸较高，炒制过程对其组分影响较小[17]。

这也说明了不饱和脂肪酸在鲜叶摊放过程中部分被LOX催化降解。

在红茶加工过程中，LOX活性随着鲜叶萎凋的进行而持续增加，且萎凋后期更加显著；揉捻初期，酶活力达到最高；而揉捻后期、发酵和干燥过程中，其活力则逐渐降低。

4.2 发酵发酵茶品质特征的形成与自身酶系和微生物分泌酶系有关。

1890年日本人Kosai Y在研究制茶绿变红时提出“微生物发酵说”，认为茶叶变红是微生物作用。

1893年Bamber M.K.认为茶叶发酵是单宁的单纯氧化，称之为氧化过程。

1901年Aso K.在东京农学院公报上撰文，确认茶叶中存在着酶。

同年，Newton C.R.提出茶叶发酵是酶的作用，他将茶叶中的酶取名为Thease。

R P.BasuQMR.Ullah 认为茶叶的“发酵”，不像真正的“发酵”，包含多酚类的酶促氧化、聚合导致有色的聚合物产生。

把茶叶加工过程叫“发酵”，只不过是在一定时期内遵从习惯而已[16]。

总之，酶在茶叶发酵过程中起着举足轻重的作用。

茶叶中不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸的降解，是在LOX和过氧化物裂解酶的作用下共同完成的，形成C 6—醛等具有清气的挥发性化合物。

脂肪氧合酶及醇脱氢酶等对红茶、乌龙茶的香气形成都非常重要。

茶叶经过发酵后，酚氨比降低，芳香类物质增加，农药残留降解且溶入许多微生物代谢活性物质以及微生物菌体，表明发酵对改善茶叶品质，提高茶叶综合利用具有积极意义。

在红茶和乌龙茶的制造过程中，LOX主要是催化亚油酸、亚麻酸氧化形成正己醛、己烯醇、己烯醛等化合物，形成这两类茶叶的香气。

红茶加工过程中，脂肪酸在LOX催化下进一步氧化分解。

也已证明不饱和脂肪酸在红茶制造过程中是芳香物质C 6—醛和醇的先导物[16]。

这些C 6醛、醇还参与一系列酯化、脱水、异构化反应，形成红茶香气和滋味物质。

由此可见，茶叶中的脂肪氧化酶在茶叶加工过程中对茶叶品质的形成有重要意义，特别是香气品质。