食品中的多酚氧化酶

食品中的多酚氧化酶

中国食品产业网（2007年3月3日11:27）

多酚氧化酶(P01yphenol Oxidase，PP0)是自然界分布极广的一种氧化还原酶，茶叶中的多酚氧化酶通过控制不同的酶活可以加工成品质与滋味迥异的各类茶叶。自1883年Yoghid发现日本漆树液汁变硬可能和某种活性物质相关，1938年KeilinD．和MannG研究了蘑菇多酚氧化酶的提取和纯化，得到多酚氧化酶并将这类酶称为p01yphenol Oxidase。之后多酚氧化酶一直是研究的热点，尤其是在PP0的生化、生理学性质方面取得了较大的进展。

氧化还原酶

(1)酚酶又称多酚氧化酶、酪氨酸酶、多酚酶、儿茶酚氧化酶、甲酚酶、儿茶酚酶。最适 pH为5～7，可以催化酚类物质氧化。酚酶在植物界中存在广泛，是许多蔬菜、水果的切面在空气中迅速变黑的主要原因。

1、多酚氧化酶的分布与在植物中的作用

PP0是核编码的的铜金属酶，是在细胞质中合成的，普遍存在于植物、真菌、昆虫的质体中，PP0相当稳定，甚至在土壤中已腐烂的的植物残渣上都可检测到PP0的活性。在植物(如土豆、苹果、荔枝、菠菜、马铃薯、豆类、茶叶、烟草等)组织中，PP0是与内囊体膜结合在一起的，天然状态无活性，但将组织匀浆或损伤后酶活被活化，从而表现出活性，在果蔬细胞组织中，PP0存在的位置因原料的种类、品种及成熟度的不同而有差异，绿叶中PP0活性大部分存在于叶绿体内；马铃薯块茎中几乎所有的亚细胞部分都含有PP0，含量大约与蛋白质部分相同，马铃薯芽、根的多酚氧化酶的活性最高，幼叶和成熟块

茎中活性中等，成熟叶和茎叶活性最低；在茶叶中的PPo可分为游离态和束缚态，前者主要存在于细胞液中属可溶态PP0，而后者则主要存在于叶绿体、线粒体等细胞器中，与这些细胞器的膜系统或其他特异部位结合呈不溶态，StePhenThanarajS.N. (1990)研究了茶树新稍中PP0活性及多酚含量对红茶品质的影响，发现PP0活性强，多酚含量高，对红茶品质有利，相反则利于绿茶的生产。在采摘的鲜苹果中，PP0几乎存在叶绿体和线粒体中，从这两部分分别制备的PP0，其底物专一性稍有差异。刘乾刚认为，PP0在细胞内除了存在于叶绿体及线粒体上外，细胞壁也可能存在PP0，且对发酵产生影响，细胞只要轻微破损便有PP0的作用。在动物中(如鼠、免)，PP0也得到了分离。多酚氧化酶是一种质体酶，有些研究人员认为多酚氧化酶可能仅存在于质体中，缺乏质体的组织就不存在多酚氧化酶，例如筛管和筛胞等，但是有质体的组织也可能没有多酚氧化酶，如C4植物叶。含有质体的植物组织不一定都存在多酚氧化酶，而多酚氧化酶一定在含有质体的植物组织中。虽然从1895年就开始了多酚氧化酶的研究报道，但其在植物组织中的功能并未充分了解，随分子生物学的发展，象西红柿、苹果等的多酚氧化酶的基因已被克隆。浙江大学赵东等对茶树多酚氧化酶的克隆及其序列进行了比较。从已经克隆的多酚氧化酶的基因看，均属于基因家族，多则6—7个基因。这些基因的表达具有时空差异和组织特异性(PP0在幼龄组织中表达，在成熟组织中不表达)，表明了植物中所起的作用不同。但在高等植物组织发生褐变主要是PP0活动的结果。

2、果实中多酚氧化酶的作用条件

果实在树上生长时不会发生褐变，褐变发生在果实采后贮藏过程中，而且随贮藏时间的延长褐变加重，说明褐变与果实成熟衰老有关。采收期的早晚对酶促褐变的影响可能是组织衰老和自身保护酶系。不同产地果实的褐变程度也不同，说明褐变与果树的栽培管理和果实的营养水平有一定关系。不同大小的果实在储藏过程中的褐变程度不同，一般大果实比小果实易发生褐变，原因可能与果实储藏后期果心释放出来的CO2不能及时排出有关。

统互相作用的结果。

3、果实中与褐变有关的酶及特点

国内外的研究一致认为果实中的PPO是果实发生酶促褐变的主要酶。PPO 是一种含铜酶，能催化两类不同的反应，可以使一元酚羟基化，生成相应的邻二经基化合物；也可以氧化邻苯二酚生成醌。对PPO进行分离纯化鉴定，认为PPO有几种不同的存在形式，最重要的是相对分子质量为64000的一种。PPO 与果实褐变有密切的关系，在苹果开花后的4—5个月内，蛋白质中PPO的含量保持不变，但PPO的活性降低了，在末成熟的果实中，有活性的PPO大多存在于果心部位，果心处的PPO活性最高，其次是果肉，最后是果皮，这与果实从果心向果皮的褐变过程吻合。对PPO的进一步研究发现PPO有同工酶存在，依据是在不同PH系列下PPO的活性出现两个以上的峰。对分离的PPO同工酶性质进行分析，发现同工酶间的性质差别较大。关于PPO活性最适宜的PH，研究结果存在争议，有人认为pH 3.8最适宜，也有人认为pH 6.2：或pH5.6最适宜。对PPO热稳定性的研究结果比较一致，在60℃以上仍有部分活性。根据这一特性，陈秀芳等认为桃加工后期发生的褐变，不完全是非酶褐变,也可能有酶促褐变的参与。

3、果实中PPO的底物

PPO的底物是酚类物质，果实中的酚类物质很多，酚类物质的种类和含量在果实生长和成熟过程中会发生变化，在果实贮藏过程中随贮藏时间的延长含量下降，同时随果实酚类物质含量的下降，PPO活性增加，褐变增加。一般认为果实在储藏期间酚类物质含量的下降是被PPO氧化的结果。PPO对邻经基结构作用最强，同时取代基团的取代位置也影响酶与底物的结合能力。总之，不同种类的果实PPO的底物可能

不同，同一类果实在不同的生长发育阶段，PPO底物也可能不同。研究PPO

主要底物应以该底物含量在褐变前后发生变化的程度为主要依据。

4、褐变与果实成熟衰老的关系

随着果实贮藏时间的延长，果实内部发生了一系列的生理生化变化，表现为果胶物质的分解，有机酸的下降，呼吸增加，乙烯释放增加，总的趋势是趋于衰老。果实在贮藏过程中发生酶促褐变的根本原因与果实衰老有关，吴民江等对苹果梨

贮藏过程中果皮褐变进行了研究，发现在贮藏过程中果皮酚类物质含量降低，褐变加深，他们认为，果皮失水及膜脂氧化作用导致组织膜透性增大、区域比分布破坏是褐变反应的重要原因。

一般认为，细胞内酶与底物是分区定位的，正常的生活细胞具有完整的超微结构，能保证各种生理生化反应正常进行。酚类物质主要存在于液泡中，PPO 主要存在于细胞质中，在细胞结构正常时二者不能互相接触，不会发生酶促褐变；当组织衰老时，由于膜系统的破坏导致组织结构和细胞空间区划丧失，使原来酶与底物的分区定位遭到破坏，从而酶与底物接触，诱发了酶促褐变。

5、多酚氧化酶的提取方法及活性测定

多酚氧化酶是一种重要的末端氧化酶，不管是对其进行性质、同工酶、活性以及影响因子的研究，还是对生理功能、基因克隆等方面的研究，都需要把多酚氧化酶从物体中分离纯化出来。1911—1912年间Bemald和Welter沿用Marn的酶提取方法(鲜叶加兽皮粉捣碎，再以酒精沉淀，最后得到的白色干燥粉，即为酶制剂)，早期分离得到的酶大多数是不溶性，活力很低。后来学者在提取介质中加人多酚吸附剂，才分离出可溶的多酚氧化酶，即首次将Polycar—AT(PVP)用于茶叶酶学研究，并指出高效多酚吸附剂，如PVP的使用对任何富含多酚的植物酶学都是有必要的。C08Ron等(1993)采用液氮低温冷冻