果蔬过氧化物酶酶学特性进展
实验五 果蔬中过氧化物酶活力测定
实验五果蔬中过氧化物酶活力测定一、目的要求了解过氧化物酶的生物氧化作用,学习过氧化物酶的测定方法。
二、实验原理过氧化物酶属氧化还原酶,能催化底物过氧化氢对某些物质的氧化。
反应中的供氢体可为各种多元酚(愈创木酚、间苯二酚)或芳香族胺(苯胺、联苯胺、邻苯二胺)以及NADH2、NADFH2。
本实验以愈创木酚为供氢体,H2O2为氢的受体,愈创木酚在过氧化物酶催化作用下被氧化后,生成褐色的有色产物,根据酶活力大小与有色产物颜色的深浅成正比,在波长下测定其吸光值,可求出过氧化物酶的活力。
OCH3HOH4H2O2OOOCH3OCH3OCH3OCH38H2O 愈创木酚四邻甲氧基联酚OO以每分钟吸光度的变化值表示过氧化物酶活力大小,即以A470/min.g 鲜重计算。
测定过氧化物的实际意义在于,过氧化物广泛存在于植物组织中,在果蔬加工过程中的主要作用包括两个方面:(1)过氧化物酶氧化作用与果蔬原料,特别是非酸性蔬菜在保藏期产生不良风味有关;(2)过氧化物酶属最耐热的酶类,在果蔬加工中果蔬中过氧化物酶活力大小常被用作衡量果蔬热处理灭酶是否充分的指标,因为当果蔬中的过氧化物酶在热烫中失活时,表明其它酶以活性形式存在的可能性以达到最小。
三、试剂及材料1、30%过氧化氢。
2、愈创木酚3、20 mmol/L磷酸二氢钾溶液:称取2.72g磷酸二氢钾,用蒸馏水溶解并定容至1000mL。
4、100 mmol/L磷酸PH6.0缓冲溶液:吸取6.3 mL磷酸加水至100 mL,用氢氧化钠调整至所需的PH。
5、反应混合液:取25 mL磷酸缓冲溶液于烧杯中,加入愈创木酚140μl,于磁力搅拌器中搅拌至愈创木酚溶解,加入30%过氧化氢95μl,混匀置冰箱保存备用。
6、新鲜白菜梗。
四、仪器设备可见光分光光度计。
五、操作方法1、酶液提取:取白菜梗10g,加入磷酸盐溶液30mL,置于研钵中充分研磨,用磷酸盐溶液定容至100 mL,过滤备用。
2、取两根试管,其中一根试管加入反应混合液3.0 mL,磷酸盐溶液1.0 mL,作为光度计调零对照;另一试管加入反应混合液3.0 mL,酶液0.1 mL,补充磷酸盐溶液至总体积为4.0 mL,迅速混匀。
卷心菜中过氧化物酶热稳定性的初步研究
实验一卷心菜中过氧化物酶热稳定性的初步研究一、实验原理果蔬中的过氧化物酶(peroxidase)往往具有较高的热稳定性,对果蔬进行热烫处理时,常以过氧化物酶是否失活作为热烫是否充分的标准。
许多研究表明果蔬中的过氧化物酶有热稳定和热不稳定两部分。
这两部分的比例取决于果蔬的品种和热烫处理的温度。
过氧化物酶催化的典型反应为:H2O2+AH2→A+2H2O。
AH2是无色的还原性化合物,如果它经过氧化转变成有色的A,那么反应体系在特定波长下的吸光值就会随反应进行而增加。
因此,可以用分光光度法测定过氧化物酶的活力。
二、试剂和仪器试剂:0.05mol/L磷酸盐缓冲液pH7.0,含1.0mol/L NaCl(缓冲液Ⅰ)、0.1mol/L 磷酸盐缓冲液pH7.0(缓冲液Ⅱ)、1%邻苯二胺-乙醇溶液、0.3%过氧化氢溶液仪器:组织捣碎机、抽滤装置、水浴锅、721分光光度计(含比色皿)、秒表、常规玻璃仪器三、实验步骤1、从卷心菜中提取过氧化物酶125g卷心菜+125mL缓冲液Ⅰ↓均质(20000rpm,2min)匀浆↓抽滤液体↓离心(8000rpm,15min,4℃)↓ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ↓残渣滤过液(粗酶液)2、过氧化物酶热处理将从卷心菜中萃取得到的过氧化物酶粗酶液置于试管中。
取适量酶液稀释5倍左右,过滤后测定酶活。
另取适量酶液分别置于已编号的试管中,将试管在60℃水浴中保温 1 min,然后移至85℃水浴锅中,分别处理0.5min、1min、1.5 min、2 min、3 min、5 min、7 min和10 min,然后立即将试管转移至冰浴中,快速冷却至0℃。
再取适量酶液分别置于已编号的试管中,并将试管在60℃水浴中保温 1 min,然后在100℃下分别处理15s、30 s、45 s、1 min、1.5 min、2 min和3 min,然后在冰浴中快速冷却,测定残余过氧化物酶活力。
3、过氧化物酶活力测定如果热处理后酶液中产生混浊,应在比色前过滤去除沉淀。
鲜切茄子酶促褐变的过氧化物酶的特性研究
四川理工学院学报( 自然科学版)
J o u r n a l o f S i c h u a nU n i v e r s i t yo f S c i e n c e&E n g i n e e r i n g ( N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )
V o l 2 5 N o 2 A p r 2 0 1 2
2 5 抑制剂对茄子果肉 P O D活力的影响 由图 7和图 8可知, 抑制剂作用由强到弱依次为: 抗坏血酸, L- 半胱氨酸, 亚硫酸氢钠。当抗坏血酸浓度 m o l / L时, 测得 P O D酶活为 0 , 但在试验中发现在 为 3m 观察 3分钟后, P O D酶又启动反应。随着抗坏酸浓度的 提高, P O D酶延迟反应时间加长, 当抗坏血酸浓度达到 2 0m m o l / L , 观察 2 4h后, P O D酶不反应。这表明, 抗坏 血酸本身不能使 P O D酶失活, 而是使 P O D氧化生成的 有色物质醌类立即还原成酚类, 而当 抗 坏 血 酸 消 耗 完 后, P O D酶仍继续反应, 生成黑色素。另一方面, 当抗坏 血酸浓度增大到一定的量后, 能够完全抑制 P O D酶活, 这与蒲彪的研究一致
收稿日期: 2 0 1 2 0 2 1 0 作者简介: 刘春丽( 1 9 8 1 ) , 女, 重庆合川人, 助理实验师, 硕士, 主要从事食品化学与营养方面的研究, ( E m a i l ) 5 6 0 0 7 5 4 9 @q q . c o m
第2 5卷第 2期 刘春丽等: 鲜切茄子酶促褐变的过氧化物酶的特性研究 按P O D活性测定方法建立反应体系, 分别于 3 0℃、 4 0℃、 5 0℃、 6 0℃、 7 0℃热水中预先保温 5m i n , 再加入 酶液测定酶活。 1 3 4 2 热稳定性 0℃、 7 0℃、 8 0℃、 9 0℃下不同温度条件 将酶液在 6 0m i n , 且每隔 2m i n测定其 P O D活力, 以最适 下保温 1 宜条件下所检测的酶活力为基数计算各个温度条件下 的相对酶活力。 1 3 5 抑制剂对茄子 P O D活力的影响 分别向酶液中加入不同剂量的抗坏血酸, 谷胱甘 肽、 亚硫酸氢钠, 建立反应体系, 测定酶活, 考察不同抑 制剂的作用。
果蔬采后成熟衰老酶与保护酶类系统的研究进展
不出现 入番茄, 转基因果实乙烯合成被抑制 --E6/ , 呼吸高峰, 放置三四个月不变红、 不变软、 也不形成 香气, 只有用外源乙烯或丙烯处理, 果实才能成熟变 软, 成熟的果实在质地、 色泽、 芳香、 可压缩性与正常 果实相同。转 基 因 的 番 茄 果 实 均 已 投 放 市 场, +,, 合成酶转化苹果鳄梨、 香焦等多年生木本和草木作 物的工作也正在进行之中。 9&’> 等研究表明, 苹果成熟果实中的 +,, 合成 酶单克隆抗体与生长素诱导的绿豆下胚轴的 +,, 合 成酶没有免疫反应, 说明植物体内可能存在分别愈 伤诱导、 生长素诱导和成熟相关的 +,, 合成酶同工 酶。研究还表明, 不同植物种之间的 +,, 合成酶也 可能存在差异, 因为成熟苹果 +,, 合成酶单克隆抗 体与成熟番茄和鳄梨 +,, 合成酶没有免疫反应, 但
收稿日期: $##M&#$&#!% "通讯联系人 作者简介: 魏云潇 ( "MP$& ) , 女, 博士生, 主要从事食品科学。
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时开始变红的时间与正常无异, 但是变红的程度减
[! ] 低, 并且在室温贮藏时更能抵抗过熟和皱缩 。
义基因转入番茄中, 明显抑制乙烯合成, 抑制最强的 是约含 2. 个反义基因拷贝的植株, 其乙烯生成仅为 番 正常植株的 .E6/[0 ]。其果实成熟过程明显受阻, 茄红素合成减少, 软化推迟, 呼吸高峰大为降低。这 些果实用乙烯处理, 其后熟特性明显改变。
8:89 !;; 氧化酶研究新进展
’(( 氧 化 酶 是 催 化 乙 烯 合 成 途 径 中 最 后 一 个 酶, 催化 ’(( 向乙烯转化。在水果、 蔬菜和花卉贮藏 期间, 一旦产生少量的乙烯, 就会诱导 ’(( 合成酶的 活性, 造成乙烯迅速合成。 根据番茄 ’(( 氧化酶 0-R’ S/)Q"! 的核苷酸 序列推导出氨基酸序列中具有黄烷酮 &! & 羟化酶的 同源序列。将 S/)Q"! 0-R’ 以反义基因的形式转 入番茄, 获得的转基因植株中乙烯的合成受到严重 抑制, 在受伤的叶片和成熟果实中分别降低了 LPT 和 POT , 通过自交所获得的子代纯合株中其成熟果 实乙烯合成的 MOT 被抑制。这种番茄的果实在成熟
大白菜过氧化物酶的分离及某些性质的研究
大白菜过氧化物酶的分离及某些性质的研究1引言过氧化物酶是一类解剖水解物质的酶,它们也是保护植物防御物质的重要组成部分。
大白菜过氧化物酶是一种植物保护酶,在大白菜中大量存在,具有其独特的生物学性质和功能特征,为大白菜特有的有益物质的生物降解提供了良好的前景。
所以,对大白菜过氧化物酶的分离及某些性质的研究具有重要的理论意义和应用价值。
2研究内容采用技术分析大白菜过氧化物酶的性质,以弄清其特性的原理,为分离及鉴定大白菜过氧化物酶的组成物及活力做准备,搞清各型及酶活力对不同环境和条件的适应性等。
在大白菜中对过氧化物酶的抽提研究主要采用分子筛选方法,用低温反应进行分离,结合抗原的存在,利用免管抗体的特性,有效地从大白菜中分离出java组成的过氧化物酶结合物。
同时,为了更加全面地揭示过氧化物酶的作用机理和功能,对大白菜过氧化物酶的调控特性、底物特性、pH特性等特性进行全面的分析比较,从而进一步深入了解过氧化物酶的生物学特性。
3技术手段研究过氧化物酶的相关性质,主要采用生物化学实验室采用一系列生物化学技术,如电泳,冷冻凝结,回流电泳和凝胶渗透.对大白菜过氧化物酶的特性进行分析,如抗原特性,抗体底物特性,pH特性,温度特性,离子弹性及其底物特性等。
4成果由于大白菜过氧化物酶是一种植物防御酶,所以经过筛选,我们可以找到具有抗性能的大白菜过氧化物酶结合物,这些大白菜过氧化物酶结合物的组成物和酶活使得大白菜有效地抗抑制病原体的生长,即可以降低植物的病害风险。
此外,研究还可以揭示大白菜过氧化物酶的底物特性、抑制特性、pH特性以及酶活的温度和离子弹性,从而为合理利用大白菜中的过氧化物酶,提高植物抗性提供有益的参考依据。
5结论经过对大白菜过氧化物酶的分离及某些性质的研究,成功获取了大白菜中具有一定抗性性能的过氧化物酶结合物。
并且研究还探明了大白菜过氧化物酶的底物特性,抗原特性,pH特性等特性,为提高大白菜抗性提供了有益的参考依据,为保护植物,促进植物的健康发展做出贡献。
黄花菜中过氧化物酶活性的测定及褐变控制
收稿日期:2002211225 基金项目:湖南省科技厅资助项目(00N KY 1005201) 作者简介:杨大伟(19682),男,白族,湖南沅陵人,湖南农业大学硕士研究生. 文章编号:100721032(2003)0320258204黄花菜中过氧化物酶活性的测定及褐变控制杨大伟,夏延斌,谭兴和,龚吉军(湖南农业大学食品科学技术学院,湖南长沙 410128)摘 要:为了探索黄花菜预处理过程中合理抑制POD 活力的方法,以鲜黄花菜为材料,研究其在采后及加工过程中POD 的活性及变化情况.发现外花瓣和花梗的POD 活力强,内花瓣的弱,并随着采收后贮藏时间的延长,活力缓慢下降,经贮藏2d 以上的黄花菜不宜用来作为脱水黄花菜的原料.比较热(沸)水杀酶、蒸汽杀酶与非蒸汽(干燥空气,远红外线,微波)杀酶等方法发现,热(沸)水与非蒸汽不能有效的杀灭黄花菜中的POD ,湿热空气(蒸汽)比干热空气灭酶效果好,蒸汽灭酶的工艺参数为漂烫温度98℃,漂烫时间70~80s .关 键 词:过氧化物酶;黄花菜;酶活力;酶促褐变中图分类号:T S 201.2+5 文献标识码:AO n the Inhibiti on of Peroxidase in the P rocess of D ehydrated D aylilyY ANG Da 2w e i ,XI A Yan 2bi n ,T AN Xi ng 2he ,GONG J i 2j un(Co llege of Food Science and T echno l ogy ,HNAU ,Changsha 410128,PRC )Abs trac t :In o rder to discuss the m ethod fo r inh ibiting POD reas onably ,the activity and variati on ofPOD in fresh daylily are researched w hen it w as harvested and p rocessed .R esults show that POD ac 2tivity is vari ous in differen t parts ,the POD activity of ste m and ex ternal petal is strong and that of in 2ner petal is w eak .M eanw h ile the POD activity sl ow ly decreases w ith sto rage ti m e after harvesting ,s o day 2lily w h ich is sto red mo re than 2d is no t suitable fo r the m aterial of dehydrated day 2lily .W ith the comparis on of m ethods of k illing enzym e by heat o r bo iling w ater ,stea m and non 2stea m such as drying at mo s phere ,infrared ray and m icrow ave ,it indicates that heat o r bo iling w ater and non 2stea m do no t k ill the POD efficien tly ,and at mo s phere w ith stea m k ills enzym e mo re efficien tly than drying at mo 2s phere does .T he op ti m al techno l ogy fo r k illing enzym e is to blanch the m aterial by stea m fo r 70~80seconds.Ke y w o rds :perox idase ;daylily ;enzym e activity ;enzym atic brow n ing 黄花菜营养价值高,香味浓郁,深受人们喜爱,在湖南祁东、邵东等地已成为一项特色产业.但黄花菜脱水加工过程中存在褐变问题,在多种引起褐变的原因中,过氧化物酶(POD )引起的酶褐变对脱水黄花菜产品的品质影响最大.据报道[1],过氧化物酶是一种非常耐热的酶,当果蔬中的过氧化物酶在热加工中失活时,其他的酶(如多酚氧化酶,PPO )以活性形式存在的可能性很小,因而在果蔬加工中POD常被用作热处理是否充分的指标.目前,国内外文献中有关POD 对黄花菜加工品质影响的报道不多[2],还未见有对黄花菜干制影响的研究报道,因而有必要对其进行系统的研究.笔者在大量试验的基础上,研究黄花菜中POD 的特性,找到了一条在预处理工艺中合理抑制酶活力的方法,从而为生产高品质的脱水黄花菜奠定了基础.1 材料与方法1.1 材 料仪器与设备有721分光光度计,TD 25多管架自第29卷第3期湖南农业大学学报(自然科学版) V o l .29N o .32003年6月Journal of H unan A griculturalU n iversity (N atural Sciences )Jun .2003动平衡离心机,101A 21型电热鼓风干燥箱,远红外鼓风干燥箱,格兰仕W P 700型微波炉,电子万用炉,电热恒温水浴锅.试剂有N a 2H PO 4,N aH 2PO 4,H 2O 2,N a 2H PO 4・12H 2O ,愈创木酚,邻苯二酚.供试材料为湖南祁东黄花集团公司提供的鲜黄花菜.1.2 方 法1.2.1 酶活力的测定POD 活力采用愈创木酚法[3],多酚氧化酶PPO 活力采用吸光光度法[4].将完整的黄花菜在形态结构上分解成四部分:外花瓣、内花瓣、整花及花梗,并分别测定不同部位的POD 活力.将刚采收的鲜黄花菜在4℃冰箱中贮藏1,2,3d 后,分别测定外花瓣和花梗的POD 活力.1.2.2 非蒸汽灭酶分别取鲜黄花菜100g ,放在100℃热风干燥箱中和远红外干燥箱中干燥5m in ,用高功率、中等功率、低功率微波辐射3m in ,以及用70℃和80℃热水漂烫2m in ,90℃和98℃热水漂烫1m in ,以褐变程度为评价指标,褐变严重为POD 活力高,无褐变则为POD 无活力.1.2.3 蒸汽灭酶各取鲜黄花菜100g ,分别采用家庭液化气灶(98℃,漂烫时间设60,65,70,75,80,90,100,110s ),电子万用炉(98℃,时间设60,70,80,90,100,110,120s )及电热恒温水浴锅(80℃,时间设150,180,210,240,270,300s ;90℃,时间设60,90,120,150,180,210s ;98℃,时间设10,20,30,40,50,60s )作蒸汽发生的热源进行灭酶处理,然后在75℃的热风干燥箱中干制到含水量为15%时止.以灭酶、冷却、干燥过程中褐变程度和产品质量为评价指标.2 结果与分析2.1 鲜黄花菜不同部位POD 和PPO 的活力POD 的活力水平在不同部位上相差较大(表1),花梗上POD 分布均匀且含量较高,因而总的POD 活力水平最高.外花瓣POD 分布极不均匀,离花嘴越近的部位,POD 活力水平越高,因而外花瓣POD 活力平均水平比花梗的低.由于内花瓣POD 活力水平为零,故整花POD 活力水平比外花瓣与花梗均低.2种酶的活力水平与苹果、桃、梨、马铃薯、蘑菇等相关酶的活力水平[5]相比要小得多.PPO 不耐热,用热力灭酶很容易将其抑制,干制过程中不会引起褐变现象.而POD 非常耐热,需要严格的抑制酶活力工艺条件,否则在灭酶过程中或者后续干制脱水过程中产生褐变,使产品质量下降.表1 黄花菜不同部位的POD 及PPO 活力值Tabl e 1 Ac ti v ity of POD and PPO i n d i ffe rentpa rts of daylil yU(m in ・100g )酶整花花梗外花瓣内花瓣POD 310±7420±14 370±9 9±0.5PPO 248±11283±10 273±13 230±8.02.2 不同贮藏时间的POD 活力花梗和外花瓣的POD 活力随贮藏时间的延长有所下降,但下降幅度不大(图1).这表明黄花菜脱水加工存在较大的难度,一方面采后的黄花菜仍然有较强的呼吸作用,随着贮藏时间的延长,将促使植物组织结构变得越来越脆弱,植物细胞在外力的作用下容易崩解;另一方面,POD 活力并没有随贮藏时间延长而显著减少,抑制酶活力的热力强度不能减弱,这样会引起植物组织结构的破坏、崩溃,细胞破裂,蛋白质与糖类等化合物密切接触,促进美拉德反应的发生,脱水干制容易形成油条状产品.因此黄花菜脱水干制应采用刚采收的新鲜原料,贮藏2d 以上的原料不宜用来生产脱水黄花菜.图1 不同贮藏时间POD 的活力变化F i g .1 Ac ti v ity va ri a ti on of POD w ith d i ffe rent s to rage ti m e2.3 不同灭酶方法对产品质量的影响2.3.1 非蒸汽灭酶效果100℃干燥空气,100℃远红外线辐照和70,80℃热水灭酶时产生严重的褐变,用90℃热水和微波处理也产生较为严重的褐变,98℃热水灭酶虽不产生褐变但易散花.上述结果表明:1)100℃干燥空952 第29卷第3期杨大伟等 黄花菜中过氧化物酶活性的测定及褐变控制气和100℃远红外线辐照根本起不到抑制酶活力的作用,其原因是:灭酶时在物料表面存在一气膜层,这一层气膜大大增加了热量传递时的阻力(热量在气膜层中的传递是以传导方式进行的),使热量很难在较短时间内到达POD部位,其温度也很难在较短时间内升到应有的灭酶温度,POD在一定的时间内、较低的温度下发生了褐变反应.2)微波不能杀灭黄花菜中的POD,说明微波灭酶并不适合所有的食品原料.因POD主要集中在黄花菜的外花瓣和花梗上,而微波灭酶时物料表面温度较低,不能杀灭非常耐热的POD.3)虽然沸水灭酶能抑制褐变,但会出现散苞开花现象,而花已开放的黄花菜是不宜作干制原料的.热水或沸水灭酶易导致开花的原因是:花苞在热水或沸水里很易吸水,被吸收进花苞里的水在受热情况下其体积会增大,在一定的压力下花苞就会开放.此外,热水或沸水漂烫灭酶容易引起维生素C等营养成分的损失,使干制品的营养品质下降.2.3.2 蒸汽灭酶效果由于在黄花菜干制过程中的褐变反应既包括酶褐变也有部分非酶褐变.反应过程较慢,且很复杂.为了便于分析,观察每一个样品灭酶过程中的变化、冷却过程中的变化、干燥后的变化,以便找到影响褐变的重要因素,结果见表2,3.表2 不同温度的蒸汽灭酶对产品质量的影响Tabl e2 Effec t of killi ng enzym e by s team w ith d i ffe rent tem pe ra ture on qua lity of produc t脱水过程80℃150s180s210s240s270s300s330s90℃60s90s120s150s180s210s240s98℃10s20s30s40s50s60s灭酶时++++++++++++++++—————————————冷 却+++++++++++++++++++++++————++—————干 燥+++++++++++++++++++++++++———++++++———产品质量▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲●★●▲▲▲●★●▲ +++.褐变很严重;++.褐变严重;+.褐变较严重;—.无褐变;▲.质量差;●.质量较好;★.质量好.表3 98℃时家庭液化气灶和电子万用炉发生的蒸汽灭酶对产品质量的影响Tabl e3 Effec t of killi ng enzym e by s team from li quefi ed gas fo r cooki ng and uni ve rsa l e l ec tri c s tove on qua lity of produc t脱水过程家庭液化气灶60s65s70s75s80s90s100s110s120s电子万用炉60s70s80s90s100s110s120s灭酶时+————————+++—————冷 却+++———————+++++————干 燥+++———————++++++++———产品质量▲●★★★●●▲▲▲●●●★●▲ 从表2和表3可知:1)当温度低于80℃时,不能有效杀灭POD,必须使温度大于90℃时才能将其杀灭,这与文献[1]报道的相符;2)湿热空气(蒸汽)比干热空气灭酶效果好,原因是湿热空气在上升流动的过程中将热量以对流的方式传递到黄花菜表面,热量通过物料表面气膜层时产生的传热阻力很小,能在极短的时间内使物料表面的温度上升到规定的灭酶温度,将POD杀灭;3)同是常压下98℃饱和蒸汽,家庭液化气灶、电子万用炉、水浴锅3种热源的灭酶时间,以水浴锅灭酶时间最短,电子万用炉最长,其原因是水浴锅产生的蒸汽对流效果最好,电子万用炉产生的蒸汽对流效果最差.由不同热源蒸汽灭酶对相对活力的影响结果(图2)可以看出:1)不同蒸汽灭酶时,POD失活的速率不同.水浴锅灭酶的速率最大,大于或小于最佳灭酶时间时,产品质量将下降,可操作性差.电子万用炉灭酶的速率最小,在最佳灭酶时间两侧的缓冲时间比较长,但受热时间过长也会影响产品质量.家庭液化气灭酶的速率适当,可操作性好,受热时间不长,能保证产品质量.家庭液化气灭酶时有3个有效灭酶时间,另外2种灭酶方式只有一个有效灭酶时间.生产中灭酶时间掌握不好,会影响产品质量.2)无论是水浴锅蒸汽灭酶,还是电子万用炉蒸汽灭酶,灭酶时间要适当,时间太短,POD抑制不彻底,容易导致酶再生,灭酶失败,产品质量下降.时间太长, POD虽能杀灭,由于热处理时间过长,导致黄花菜中组织网络结构崩溃,细胞破裂,内含物流出,相互密切接触,加速褐变反应的进程,产品呈干瘪的油条状,复水时持水性下降,复原性差.062湖南农业大学学报(自然科学版)2003年6月 图2 不同热源蒸汽灭酶对POD相对活力的影响F i g.2 I m pac t of killi ng enzym e by s team from d i ffe rentw ays on POD re l a ted ac ti v ity3 结 论通过POD不同部位以及经过不同贮藏时间的活力水平的分析测定,POD活力并没有随贮藏时间延长而显著减弱,热力灭酶容易破坏采后逐渐脆弱的植物细胞组织,导致干制品的复水性差,质量下降,因此应选择刚采收的黄花菜作脱水产品的原料.通过POD不同部位的活力水平的分析测定以及POD杀灭方法的比较研究,POD在外花瓣和花梗中的活力强,在内花瓣中的活力弱,表明微波不能杀灭POD,湿热空气(蒸汽)比热(沸)水和干热空气(含远红外线)灭酶效果好,且适宜的蒸汽灭酶工艺参数为漂烫温度98℃,漂烫时间70~80s.参考文献:[1] 王 璋.食品科学[M].北京:中国轻工业出版社,1999.2242225.[2] 张 欣,马 明.黄花菜速冻工艺的研究[J].冷饮与速冻食品工业,2002,(2):10211.[3] 宁正祥.食品成分分析手册[M].北京:中国轻工业出版社,1997.7502752.[4] 姜 通,罗志刚,蒲丽军.甘薯中多酚氧化酶活性的测定及褐变控制[J].食品科学,2001,(3):19222.[5] 张 .特种脱水蔬菜加工贮藏和复水学专论[M].北京:科学出版社,1996.33235.简 讯湖南农业大学期刊社成立 根据湘农大[2003]61号文件,为整合出版资源,湖南农业大学学报编辑部已从湖南农业大学科技处分离出来,单独成立湖南农业大学期刊社(正处级).期刊社的成立,标志着湖南农业大学的办刊模式将分步分层次地变更,即由主要依赖学校财政拨款办刊向主要依托市场自主经营自负盈亏转变;由单一从事编辑出版向多种经营转变;由只出版学术期刊向出版多类型期刊转变,以便做大做强,加速期刊的专业化与产业化发展.162 第29卷第3期杨大伟等 黄花菜中过氧化物酶活性的测定及褐变控制。
橄榄果实过氧化物酶和多酚氧化酶酶学特性研究
t h e o p t i mu m p H,a n d t h e o p t i mu m t e mp e r a t u r e o f P OD f or s u b s t r a t e g u a i a c o l w a s 4 4 . 2 2 mmo l / L ,7 . 6 a n d 4 0℃,
X I E Q i a n ,C HE N Q i n g x i ,WA N G w e i ,Y E L i n g ,H U A N G L i n a ,Y U A N Y a f a n g
1 C o l l e g e o fH o r t i c u h u r e ,F  ̄ j i n a A g r i c u h u r e a n d F o r e s t r y U n i v e r s i t y ,F u z h o u ,F  ̄ j i n a 3 5 0 0 0 2 C h i n a 2 A g r i c u l t u r a l V o c a t i o n T e c h n o l o g y C o l l e e g f o F u j i a n ,F u z h o u ,F  ̄ j i n a 3 5 0 1 1 9 C h i n a
f r o m C a n a r i u m db u m L.T h e r e a c t i o n t i me f o r P OD s h o u l d n o t e x c e e d 8 mi n ,a n d t h e Km v a l u e ,
Ab s t r a c t 0 x i d a t i v e d e c o mp o s i t i o n 0 f D h e n o l i c c o mp o u n d s i n C a n a r i u m a l b u m L . a s s o c i a t e d wi t h a c t i v i t i e s o f
多酚氧化酶酶学特性研究及其应用进展
1 4 p 值 . H
性形式是含铜 的酶单体的寡聚体 , 因此含 c 的化 u 合物对源于小麦等的 P O也有激活效应 _ 。 P 】
此外 , 金属 离 子能 以不 同的 方式 与底 物 、 的 活 酶 性 产 物和 酶本 身产 生 极 强 的亲 和力 , 而 导致 酶 活 从 性 的改变 。C n 和 N 能 对 酶 活性 产 生抑 制 作 用 , a a
致 , 试 范 围体 系 p 接 近 中性 时 ,P 受 H P O催 化 活 性 间存在 一定 相关 性 ¨ 。
最 强 。不 同真菌果 实 中 P O的活 性变 化均 与 p 之 P H 1 5 储 放 条件 .
嘉等 _研究了香菇 P O基于不 同底物 的 K 6 P m值 , 其
1 影响酶活 的主导 因素
1 1 来 源 .
不 同来源的 P O对于专一性底物 的亲和力存 P 在很大差别 , 部分原 因在于同空间因子相关的酶蛋
状态下 , 细胞 内多酚氧化酶与细胞器内膜结合 , 活性 很低 , 但遭遇外界逆境时,P P O可以增加植物体对病 原体的抗 性…。然而 当组 织完整性破坏 或膜受到
冬枣果实过氧化物酶酶学特性
2012年 第 37卷 第 4期 FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食品开发
冬枣果实过氧化物酶酶学特性分析
丁薪源,周娜娜*,赵玉梅,曹建康 (中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)
摘要:以冬枣(Zizyphus jujuba Mill.)果实为材料,研究了枣果实过氧化物酶(Peroxidase,POD)的 酶学特性,并探讨了不同抑制剂和激活剂对POD活性的影响,为冬枣的加工与贮藏等过程中防 止酶促褐变提供参考和理论依据。结果表明:冬枣枣皮POD活性是枣肉POD活性的10倍,枣果 实POD的最适反应温度为40 ℃,最佳反应底物(愈创木酚)浓度为0.0002 mol/L,最大反应速度 为Vmax=2.86 U/min,米氏常数Km=0.2516 mol/L。在0~2.0 mmol/L浓度范围内,抑制剂对POD抑 制作用为:抗坏血酸>L-半胱氨酸>柠檬酸>EDTA。在0~20.0 mmol/L浓度范围内,激活剂对 POD激活作用为:FeCl3>CuCl2>吐温-20。 关键词:冬枣;酶学特性;过氧化物酶 中图分类号: TS 201.2+5 文献标志码: A 文章编号:1005-9989(2012)04-0031-04
是,冬枣果实在采收、采后运输、贮藏和流通过 程中极易受到机械损伤,或者其他不良环境的影 响而发生果皮及果肉组织的褐变,严重影响果实 的外观品质及商品价值。
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食品开发ห้องสมุดไป่ตู้
食品科技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012年 第 37卷 第 4期
过氧化物酶(Peroxidase,POD)是植物组织中 普遍存在的一种氧化还原酶。POD是引起果蔬褐 变的关键酶之一。在过氧化氢及供氢体存在的条 件下,POD能催化IAA、叶绿素等物质的分解, 氧化愈创木酚、绿原酸、儿茶素等酚类复合物及 类黄酮物质,并产生各种自由基产物,导致果蔬 组织褐变,品质变劣 [1-2]。有些水果如板栗 [3]、荔 枝 [4]、香蕉 [5]等中的POD酶学特性,已经进行了相 关研究,然而目前关于枣果实POD的酶学特性的 研究尚未见报道。本实验拟研究冬枣果实POD酶 学特性,分析常用抑制剂和激活剂对POD酶活性 的影响,为冬枣的加工与贮藏等过程中防止酶促 褐变提供参考和理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料与试剂 冬枣采于北京市海淀区唐家岭枣园,采后立 即运回实验室,于0 ℃冷藏。人工将枣皮、枣肉 分离,分别放入-80 ℃冰箱中保存待用。 L-半胱氨酸、乙二胺四乙酸、柠檬酸、抗 坏血酸、三氯化铁、氯化铜、吐温-20、愈创木 酚、乙酸、乙酸钠等:分析纯试剂;30%H 2O 2(v/ v)溶液。 1.2 仪器与设备 GL-20G-Ⅱ高速冷冻离心机:上海安亭科学 仪器厂;T6新世纪紫外可见分光光度计:北京普 析通用仪器制造有限公司;HH-6数显恒温水浴 锅:江苏省金坊市荣华仪器制造有限公司。 1.3 实验方法 1.3.1 酶的提取与活性测定 称取2.0 g冬枣样品, 加入4 mL经4 ℃预冷的0.1 mol/L pH 5.5的乙酸-乙 酸钠缓冲液,含2%(w/v)聚乙烯吡咯烷酮(PVPP), 冰浴研磨匀浆后,于4 ℃、12000×g条件下离心20 min,收集上清液用于酶活性分析。 POD酶活测定方法参照文献[6],于470 nm处 测定吸光度值,酶活性以U表示,1 U=0.01△OD470 mg/pro·min。以混合液在30 ℃的酶促反应时间为 横坐标、吸光度值为纵坐标制作反应进程曲线, 确定最佳反应时间。 可 溶 性 蛋 白质 含 量 测 定 方 法 参 照 Br a d f o r d [7] 法 ,以牛血清蛋白质制作标准曲线。 1.3.2 温度对冬枣POD酶促反应的影响 1.3.2.1 冬枣POD的抗热性研究 将酶提取液分成8 组,分别于20、30、40、50、60、70、80、90 ℃
食品酶学-过氧化物酶
未来发展趋势预测
01
新型过氧化物酶的开发与应用
随着生物技术的不断发展,未来有望开发出更多具有优良 性能的新型过氧化物酶,以满足食品安全领域不断增长的 需求。
02 03
多功能集成化检测设备的研发
结合微流控技术、生物传感器等先进技术,未来可开发出 集样品前处理、过氧化物酶反应和信号检测于一体的多功 能集成化检测设备,实现食品安全检测的自动化、智能化 和便携化。
对烘焙产品品质影响
改善面包色泽
过氧化物酶能够催化面包表皮中的酚类物质 氧化,生成有色物质,使面包表皮呈现金黄 色或棕色,提高面包的色泽品质。
提高面包质地
过氧化物酶能够促进面包内部组织的氧化交 联,使面包更加松软、细腻,提高面包的质
地品质。
对乳制品稳定性影响
催化乳中过氧化氢分解
过氧化物酶能够催化乳制品中的过氧化氢分解,生成 水和氧气,降低乳制品的氧化程度,提高乳制品的稳 定性。
功能
过氧化物酶能够催化过氧化氢或有机过氧化物分解为水和氧气或相应的醇和酮, 从而消除过氧化物的毒性,维持生物体内氧化还原平衡。
生理意义及应用
生理意义
过氧化物酶在生物体内具有重要的生理功能,如消除过氧化 氢等有害物质,保护细胞免受氧化应激损伤;参与脂肪酸氧 化代谢,提供能量等。
应用
在食品工业中,过氧化物酶可用于面粉漂白、酒类澄清、果 汁脱氧等;在医学领域,过氧化物酶可用于制备抗氧化剂、 抗炎药物等;在环境保护领域,过氧化物酶可用于废水处理 、大气污染治理等。
PART 06
过氧化物酶在食品安全领 域应用前景展望
REPORTING
WENKU DESIGN
食品安全现状分析
食品安全问题频发
近年来,食品安全问题不断出现,如 农药残留、重金属超标、微生物污染 等,严重威胁着人们的身体健康和生 命安全。
生化实验四--果蔬中过氧化物酶分析
电泳槽系列DYCZ-24D
• 产品名称:迷你双垂直电泳槽 • 产品型号:DYCZ-24D • 产品售价: 1200元
产品说明: 高透明度聚碳酸脂注塑成型,品 质与进口产品相同。使用极其方便 可靠,绝不漏胶漏缓冲液。凝胶板 净面积82×82(mm),双板,可作 0.75、1、1.5(mm)胶(任选两 种),试样格10、15齿。 试样格(梳子) 1mm 10齿 2把 1mm 15齿 2把 1.5mm 10齿 2把 1.5mm 15齿 2把
10g
/100mL
亚甲基双丙烯酰胺 2.5g
pH 8.9 pH 6.7 pH 8.9 pH 6.7
E 核黄素/100mL
核黄素 4mg
F 蔗糖/100mL
蔗糖
40g
电极缓冲液/100mL (用时稀释10倍)
Tris 甘氨酸
6g 28.8g
封板胶 (加热煮沸)
琼脂粉 电极液
1g 100mL
样品提取液
电泳开始后,由于快离子的泳动率最大, 在快离子后面就形成一个离子浓度低的区域, 即低电导区。电导与电势梯度是成反比的,低 电导区就产生了较高的电势梯度,这种高电势 梯度使蛋白质和慢离子在快离子后面加速移动, 因而在高电势梯度区和低电势梯度区之间形成 一个迅速移动的界面。由于样品蛋白质的有效 泳动率恰好介于快、慢离子之间,所以也就聚 集在这个移动的界面附近,被浓缩成一狭小的 样品薄层。
样品分子在上层大孔径的浓缩胶中快 速移动到小孔径的下层分离胶时,由于凝 胶孔径突然变小而移动速度大大减慢,使 之在浓缩胶与分离胶的界面处被浓缩成一 狭窄的区带,一齐进入分离胶,然后再进 行与连续凝胶电泳类似的电泳分离。
过氧化物酶研究进展
第8卷第2期2000年6月纤维素科学与技术Journal of Cellulose Science and TechnologyVol.8No.2Jun.2000过氧化物酶研究进展*刘稳李杨高培基齐飞(山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100)文摘:对过氧化物酶(Peroxidase,EC1.11.1.7)的生物化学与分子生物学研究进展作了简要评述,包括酶分子的结构、酶的催化反应机制、酶基因表达与调控等。
重点对植物过氧化物酶超家族的结构特性与功能关系及真菌的木素过氧化物酶和锰过氧化物酶的遗传学研究新进展进行了概括。
关键词:过氧化物酶,表达与调控,超家族,结构与功能中图法分类号:Q554.60过氧化物酶简介过氧化物酶(Peroxidase,PX,EC1.11.1.7)催化过氧化氢和有机过氧化物对各种有机物和无机物的氧化作用[1]。
其分子量范围35000~100000,其中含铁PX是一类结构相似、功能相同的酶,它们都通过一个二质子二电子还原过程催化H2O2对底物AH的氧化:H202+2AH v2H2O+A2反应过程可简单描述为:Heme[Fe(Ó)](PX)+H2O2v Heme[O=Fe(Ô)-R+#](ComÑ)+H2O(1) Heme[O=Fe(Ô)-R+#](ComÑ)+AH v Heme[O=Fe(Ô)](C omÒ)+A#(2) Heme[O=Fe(Ô)](ComÒ)+AH v Heme[Fe(Ó)](PX)+A#(3) 2A#v A2(或在底物为AH2时歧化生成A2+A2H4)(4)首先由PX与H2O2反应生成复合物Ñ(ComÑ),这相当于失去2个电子,ComÑ含有一个Fe(Ô)=O中心和一个有机阳离子自由基(R+#),该自由基依酶种类和来源不同或定位于血红素或定位于蛋白质多肽链中;随后,C omÑ氧化一分子外源底物(AH),得一氢原子和一电子,产生底物自由基(A#)和ComÒ,而有机阳离子自由基(R+#)则被还原为原初态,接着C omÒ被另一分子外源底物还原为初始态形式Fe(Ó),但又形成一个A#;最后,两个A#或结合形成A2或歧化为A2+A2H4。
过氧化物酶体的发现,过氧化物酶(形态结构、功能反应)
过氧化物酶体的发现,过氧化物酶(形态结构、功能反应)过氧化物酶是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶,它们能催化很多反应. 过氧化物酶是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶。
主要存在于细胞的过氧化物酶体中,以铁卟啉为辅基,可催化过氧化氢氧化酚类和胺类化合物,具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用。
简介氧化还原酶的一种。
过氧化物酶是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶,它们能催化很多反应. 过氧化物酶是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶。
主要存在于细胞的过氧化物酶体中,以铁卟啉为辅基,可催化过氧化氢氧化酚类和胺类化合物,具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用。
过氧化物酶体过氧化物酶体是由一层单位膜包裹的囊泡, 直径约为0.5~1.0μm, 通常比线粒体小。
普遍存在于真核生物的各类细胞中,在肝细胞和肾细胞中数量特别多。
过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶,它的作用主要是将过氧化氢水解。
过氧化氢(H2O2)是氧化酶催化的氧化还原反应中产生的细胞毒性物质,氧化酶和过氧化氢酶都存在于过氧化物酶体中,从而对细胞起保护作用。
植物体中含有大量过氧化物酶,是活性较高的一种酶。
它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系。
在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化。
一般老化组织中活性较高,幼嫩组织中活性较弱。
这是因为过氧化物酶能使组织中所含的某些碳水化合物转化成木质素,增加木质化程度,而且发现早衰减产的水稻根系中过氧化物酶的活性增加,所以过氧化物酶可作为组织老化的一种生理指标。
此外,过氧化物同工酶在遗传育种中的重要作用也正在受到重视.催化从底物移去电子,并转给过氧化氢反应。
即:供体+H2O2→氧化的供体+2H2O,是一种血红素蛋白(hemoprotein)。
如过氧化氢酶便是过氧化物酶的一种。
过氧化氢酶可与葡萄糖氧化酶配合使用,脱除蛋清中的葡萄糖,代替了传统的自然发酵的方法,从而提高产品质量,缩短生产周期。
在医学上,也可作为工具酶,用于检验尿糖和血糖。
茄子过氧化物酶的特性研究_韩晴
生产厂家 上海蓝季科技发展有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司
表2 主要器材及生产厂家
主要仪器
生产厂家
紫外分光光度计
北京普析通用仪器有限责任公司
数显恒温水浴锅HH-4
国华电器有限公司
KDM型调温电热套
2.1 主要试剂(见表1) 2.2 主要仪器(见表2) 2.3.1 试验试剂的配制
磷酸缓冲液的配制:A液即0.2mol/L
表1 主要试剂及生产厂家
主要试剂 聚乙烯吡咯烷酮K30 磷酸氢二钠,磷酸二氢钠 愈创木酚 过氧化氢30% 柠檬酸 氯化钠,氯化钾,氯化钙
等级 分析纯 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯
材料及方法21主要试剂见表122主要仪器见表2231试验试剂的配制磷酸缓冲液的配制主要试剂及生产厂家主要试剂等级生产厂家聚乙烯吡咯烷酮k30分析纯分析纯上海蓝季科技发展有限公司天津市凯通化学试剂有限公司化学纯国药集团化学试剂有限公司过氧化氢30柠檬酸分析纯分析纯天津市凯通化学试剂有限公司天津市凯通化学试剂有限公司氯化钠氯化钾氯化钙分析纯天津市凯通化学试剂有限公司主要器材及生产厂家主要仪器生产厂家紫外分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司数显恒温水浴锅hh4国华电器有限公司kdm型调温电热套国华电器有限公司分析天平ay220山东甄城华鲁电热仪器有限公司中速滤纸杭州特种纸业有限公司na溶液称取717gna1000ml
2014.2(总第173期)
破坏。尤其是O2的产生可以转化成H2O2及攻击性 更强的·OH,进而引发膜脂的过氧化和脱酞化, 造成膜系统的损伤,严重时导致细胞死亡[4,5]。李 华琴[6]研究证明,小麦抗、感品种接种菌种后,叶 片的POD都比对照前增加,但感病品系的POD活 性比抗病品系增强的幅度大。POD是植物在逆境 条件下酶促防御系统的关键酶之一,它与超氧化 物岐化酶、过氧化氢酶相互协调配合,清除过剩 的自由基,使体内自由基维持在一个正常的动态
植物过氧化物酶研究进展
武汉植物学研究2001,19(4):332~344J ou rna l of W uhan B otan ica l R esea rch植物过氧化物酶研究进展Ξ田国忠1 李怀方2 裘维蕃2(1.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,北京 100091;2.中国农业大学植物保护学院植物病理系,北京 100094)关键词:植物过氧化物酶;酶结构;分子生物学;生理功能;环境胁迫 中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:10002470X(2001)0420332213Advances on Research of Plan t Perox ida sesT I AN Guo2Zhong1,L I H uai2Fang2, Q I U W ei2Fan2 (1.R esearch Institu te of F orest E nv ironm ent and P rotection,Ch inese A cad e my of F orestry,Beijing 100091,Ch ina;2.Colleg e of P lant S cience and T echnology,Ch ina A g ricu ltu ral U niversity,Beijing 100094,Ch ina)Abstract:Studies on p lan t p erox idases are review ed in th is p ap er,includingenzym e typ es and localizati on,m o lecu lar structu re,p u rificati on and iden tifica2ti on and gene exp ressi on and regu lati on related to p lan t grow th,developm en t,w ounding and p athogen infecti on etc.T he p hysi o logical functi on s of p erox ida2ses in p lan t are also discu ssed,w h ich cover such as active oxygen m etabo lis m,fo rm ati on of lign in and suberin,degradati on of aux in,ox idati on of o ther com2pounds and respon ses fo r vari ou s environm en tal stresses,esp ecially thep athogen attack.Key words:P lan t p erox idase;Enzym e structu re;M o lecu lar regu lati on;Physi2o logical functi on;Environm en tal stress过氧化物酶[p erox idase,POD,EC1.11.1.7(X)]是广泛存在于各种动物、植物和微生物体内的一类氧化酶。
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· 62 ·过氧化物酶(peroxidase,POD,EC1.11.1.7)收稿日期:2012-03-30 *通讯作者基金项目:国家自然科学基金项目(31071625)。
作者简介:丁薪源(1989—),女,吉林德惠人,硕士研究生,研究方向为食品质量与安全。
是广泛存在于各种动物、植物和微生物体内的一丁薪源,曹建康*(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)摘要:综述了过氧化物酶在植物抗性方面的作用及研究意义,并对抗性相关酶POD 的分离纯化、同工酶谱、酶结构及分布等酶学特性进行了综述。
分析得到,果蔬中过氧化物酶的最适pH 范围大部分集中在5.0~7.0之间,最适温度集中在30~60 ℃,对于大部分果蔬的过氧化物酶,Fe 2+、Fe 3+、Ca 2+、Mg 2+等金属离子有不同程度的激活作用,表面活性剂PEG 、SDS 和DETA 的激活作用不明显,甲醇、乙醇、丙酮、抗坏血酸、柠檬酸、L-半胱氨酸也有不同程度的抑制作用。
研究表明,大多数植物的过氧化物酶分子量在30~60 ku 范围内,不同品种、不同发育期、不同器官之间的同工酶种类有所差异。
同时,对过氧化物酶的发展前景进行了展望。
关键词:植物抗性;过氧化物酶;酶学特性;同工酶;果蔬中图分类号:TS 201.2+5 文献标志码:A 文章编号:1005-9989(2012)10-0062-05Characteristics of peroxidase from fruit and vegetable researchprogressDING Xin-yuan, CAO Jian-kang *(College of Food Science & Nutritional Engineering, Chinese Agricultural University,Beijing 100083)Abstract: This paper described the peroxidase’s role in plant resistance and research significance, and summarized the characteristic of peroxidase, such as purification, isozymes, structure and distribution of POD. The result showed that, the optimum pH of the peroxidase in many fruits and vegetables concentrated in 5.0~7.0, the optimum temperature concentrated in 30~60 ℃. For many fruits and vegetables, peroxidase activities were stimulated in different degrees by some metal ions like Fe 2+, Fe 3+, Ca 2+, Mg 2+, and almost weren’t stimulated by surfactant like PEG, SDS, DETA. Methanol, ethanol, acetone, ascorbic acid, citric acid, L-cysteine have different degrees of inhibition to the peroxidase. Molecular weights of most of the PODs vary from 30 ku to 60 ku, and isoenzyme types are different between the different varieties, different developmental stages and different organs. This paper gave an overview of peroxidase development prospects.Key words : plant resistance; peroxidase; enzymatic characteristics; isozymes; fruits and vegetables果蔬过氧化物酶酶学特性研究进展· 63 ·2012年 第37卷 第10期类氧化酶,可催化由过氧化氢参与的各种氧化反应,如催化酚类和胺类化合物的氧化反应。
目前,关于植物过氧化物酶功能特性和酶学特性的研究已取得较大进展。
过氧化物酶(如辣根过氧化物酶)已被广泛应用于治理环境污染,应用于酶联免疫分析、生物传感器、癌症靶向治疗、药物诊断、有机合成和水污染治理等[1]。
1 过氧化物酶的功能研究进展从1809年过氧化物酶以愈创木酚为底物进行颜色反应,至今人们对过氧化物酶的认识逐渐深入,根据其等电点大小可分为酸性、中性和碱性,跟据催化底物可分为愈创木酚过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶等,还可根据来源、分离酶的生理功能等原则划分。
研究表明,过氧化物酶在植物体内主要有两方面的作用[2]:一方面与植物正常的形态发生和形态建成有关,通过氧化分解吲哚乙酸,在植物的生长、发育过程中起作用,例如,在酚类聚合成木质素过程中起重要作用;另一方面与植物的抗性有关,包括抗旱、抗寒、抗盐、抗病、抗氧化等机能,是植物的重要保护酶之一。
例如,Park 等人[3]实验证明,在植株受到病菌侵染与机械损伤时,过氧化物酶积极地作出反应,使细胞壁交联扩张,并产生大量活性氧,通过形成一个有毒环境来抑制和杀死入侵的病菌。
同时,植物体内过氧化物酶及同工酶与植物的抗病性密切相关。
它可使O 2、H 2O 2等转变为活性较低的物质,消除植物体内生物氧化产生的有毒物质,使植物组织及细胞得到保护。
病菌侵染植物组织后刺激植株内部产生一些特殊的代谢变化,导致其过氧化物酶活性及同工酶谱相应改变。
过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的生理指标,参与果蔬酶促褐变,可以催化酚类物质、谷胱甘肽、抗坏血酸的氧化,使果皮变色。
由于过氧化物酶对新鲜果蔬的色泽造成不良影响,影响产品感官品质和运销,在果蔬加工中需要对过氧化物酶进行防治,常采用高温瞬时热处理(HTST),或利用温度、pH、抑制剂等手段处理原料,抑制或降低其酶活。
由于过氧化物酶非常耐热,常作为选择热处理条件的指标。
传统研究过氧化物酶的方法是从测定其酶活开始,用不同的抽提缓冲液对各种结合状态下的(细胞质游离态、细胞壁以离子键结合态、细胞壁以共价键结合态、溶酶体等)过氧化物酶分别提取测定[4],以此说明其作用。
随着生物化学及分子生物学技术的发展,不同来源、不同种类的过氧化物酶的酶学特性[5-6]、过氧化物酶与抗性的关系等相关研究逐步兴起,掀起过氧化物酶研究热潮。
2 过氧化物酶酶学特性2.1 酶的提取与分离纯化利用传统硫酸铵沉淀、有机溶剂沉淀、透析、离子交换层析、凝胶过滤以及两相分配色谱等方法进行植物过氧化物酶的分离纯化[7],还可以利用电泳技术进行POD酶的分离和鉴定。
刘金磊等[6]发现,经过真空冷冻干燥后得到过氧化物酶干制品,置干燥器低温保存,效果比较理想。
提取纯化时应注意,植物组织要充分破碎使酶尽可能的完全提取,硫酸铵沉淀要达到一定的时间和沉淀度,凝胶过滤前注意平衡胶体的pH及离子强度等。
2.2 酶活性的测定适量的酶液通过催化过氧化物氧化底物,发生氧化聚合反应,该化合物在一定波长下具有较强的吸收峰,使反应液发生颜色变化,通过测定特定波长下反应液的吸光度值,即可计算出过氧化物酶的催化活性。
一般以愈创木酚为底物,加入乙酸-乙酸钠缓冲液,适量酶液催化H 2O 2氧化底物,于470 nm波长下测定其吸光度值的变化,可定义每毫升酶液每分钟吸光度改变0.1为1个酶活性单位(U)[8]。
实验现象多为反应液由无色或淡色逐渐发生褐变,在一定时间范围内,最终形成褐色或棕褐色。
2.3 底物对过氧化物酶酶活的影响植物来源的过氧化物酶多为非特异性的氧化还原酶,其对H 2O 2非常专一,可利用H 2O 2氧化供氢体,而对供氢体的要求则较为广泛: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[2]。
在选择过氧化物酶催化反应的合适底物时,应从两方面考虑:一是要有合适的空间结构,利于和酶活性中心结合;二是要有较强的还原性,如酚类物质。
针对底物荧光结构考虑,底物的最佳结构应具备:(1)酚羟基是底物的基本结构;(2)酚羟基邻位被羟基或甲氧基等给电子基团取代,以羟基更佳;另一邻位位置必须空出;(3)酚羟基的对位,以碳链取代更佳。
· 64 ·通过配制不同浓度梯度的底物溶液,测定不同底物浓度对过氧化物酶酶活的影响,制作底物浓度与反应初速度关系的v -1-[S]-1曲线,并拟合各直线斜率,即为反应初速度,计算最大反应速度Vmax和米氏常数Km值。
Km越小,酶与底物亲和力越大。
不同果蔬中过氧化物酶结构和种类存在一定差异,根、茎、果实等组织中POD含量也不尽相同,导致果蔬过氧化物酶的最适底物种类和浓度存在特异性。
但是大部分果蔬过氧化物酶对愈创木酚有较强的亲和力,例如,雪莲果[9]、黑美人马铃薯[10]、山药[11]的愈创木酚底物Km值分别为0.004182、0.0032、0.08231 mol/L。
2.4 pH对过氧化物酶酶活的影响分别用不同pH的提取液进行粗酶提取,测定其酶活性,制作pH和POD活性关系曲线,确定过氧化物酶酶促反应最适pH。
研究表明,苦瓜[6]、番薯[1]、洋葱[12]、富士苹果[13]、雪莲果[9]中的过氧化物酶最适pH分别为4.6、5.5、6.5、5.0、6.0;3个香蕉品种果实威廉斯蕉、大蕉及粉蕉过氧化物酶最适pH值分别为6.5、5.0、5.5,pH值稳定性范围分别在6.0~9.0、8.0~9.0、5.0~9.0[5]。
哈密瓜在50 ℃的条件下,最适pH范围为5.5~7.5,在30 ℃条件下,最适pH范围为6.0~7.0[14]。
可见,过氧化物酶的最适pH范围大部分集中在5.0~7.0之间。
过氧化物酶具有一定的稳定性,但过酸或过碱均可破坏其空间结构,影响酶活性中心基团和底物的解离状态,从而降低酶的活性和酶促反应速度。
2.5 温度对过氧化物酶酶活的影响2.5.1 过氧化物酶最适温度 将反应酶液分别置于20~90 ℃等不同梯度温度条件下反应一定的时间,测定其酶活性,制作温度和POD活性关系曲线,确定最佳酶促反应温度。