氧化还原酶类知识

多酚氧化酶的分布及存在形态
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6.1.2.1 分布
整体水平： 大量的植物（如水果、蔬菜）
亚细胞水平：叶绿体、线粒体
结合态 无活性状态
6.1.2.2
存在形态
可溶态 活性状态
杏子
13
水 果 种 类 桃 甜樱桃 可溶态多酚氧化酶 占总的酶活力（%） 20~30 15~17
苹果
8~15
为什么受伤的组织表面才会褐变？
HO COOH HO N H 无色化合物
快
O 蛋白质 O 黑色素 _ 蛋白质
O
较慢
O N H 黑色素
O
6.1.4 影响多酚氧化酶活性的因素
6.1.4.1 底物
OH OH
OH
OH
OH OH
CH3
OH
（ ）
（ ）
（ ）
（）
酚酶对邻羟基型结构的作用快于一元酚，对位 二酚也可被利用，但间位二酚则不能作为底物。
6.1.3.1 一元酚羟基化，生成相应的 邻---二羟基化合物
OH OH O
OH
O
OH
OH
+
CH3
+O
2
+
CH3
+ H2O
6.1.3.2
OH
邻-二酚氧化，生成邻-醌
O OH O
2
+ O2
+ 2H2O
氧化产物邻-醌 （1）或相互作用生成高分子量聚合物； （2）或与氨基酸或蛋白质反应形成高分子络合物. 这两个反应均导致褐色素的生成，色素的分子
区域化：多酚氧化酶定位在细胞的质体（内囊 体）中，底物定位在液泡中，正常情况下二者分 离 当植物受到伤害时，二者接触相互作用 酶促褐变：使底物氧化产生醌，醌自发聚合并 与蛋白质的氨基酸残基侧链基团反应产生黑色或 褐色物质，使组织发生褐变。
6.1.3
多酚氧化酶催化的反应
• 多酚氧化酶以铜离子为辅基，它催化两类完全不 同的反应，这两类反应都需要有分子氧参加：
有的是黄素蛋白，含铁、含铜蛋白
有的包含细胞色素等
氧化还原酶及在食品加工中的控制及应用 有利
有害
6.1 多酚氧化酶
(Polyphenol Oxidase ，简称PPO )
6.1.1 多酚氧化酶的种类
多酚氧化酶是一类催化酚类化合物氧化从而产生 褐色产物的酶，根据其底物特异性的不同，可分为： 1、单酚氧化酶 2、双酚氧化酶 酪氨酸酶 (EC 1.14.18.1) 儿茶酚酶 (EC 1.10.3.1)
RH2 + O2 = R + H2O2
主要特征： 产物之一为H2O2
需要黄素核苷酸（FAD或FMN）为辅酶 例葡萄糖氧化酶
b. 催化底物脱氢，并氧化生成H2O
2RH2+O2=2R+2H2O
主要特征
有的含金属 有的以细胞色素为辅助因子 例多酚氧化酶、细胞色素氧化酶
过氧化物酶
催化以H2O2为氧化剂的氧化还原反应,
6.1.4.4
化学试剂
1 激活剂
• 阴离子洗涤剂，例如十二烷基磺酸钠（SDS）， 是多酚氧化酶的典型的激活剂。 • 用酸或尿素处理葡萄中的多酚氧化酶，能使酶可 逆地激活；
2 抑制剂
（1）金属螯合剂 （2）竞争性抑制剂 （3）与氧化产物醌作用的还原剂 （4）醌偶合剂 （5）与酚类底物作用的化合物
脱氢酶类
催化的反应伴有H原子的转移，直接从底物上脱氢，
催化反应通式：
RH2 + R’ = R + R’H2
这类酶需要辅酶I（NAD+或CoI表示）或辅 酶II（NADP+或CoII表示）起受氢体或供氢体 的转氢作用。
氧化酶类
催化的反应有氧分子直接参与
a. 催化底物脱氢，氧化生成H2O2，又称需氧脱氢酶
食品中常用的氧化还原酶
• 脱氢酶类 • 氧化酶类 • 过氧化物酶 • 氧合酶类 如乳酸脱氢酶（E.C.1.1.1.27） 如多酚氧化酶（E.C.1.10.3.1） 葡萄糖氧化酶（E.C.1.1.3.4） 如过氧化氢酶（E.C.1.11.1.6） 辣根过氧化物酶（E.C.1.11.1.7） 如脂肪氧合酶（E.C.1.13.1.13）
3、对-苯二胺和醌醇氧化酶
漆酶 (EC 1.10.3.2)
OH HO O OH OH OH HO | | O CO CH CH OH | OH OH 儿茶素 HO CH2 OH
NH2 CH COOH
3,4--二羟基苯丙氨酸
NH2 COOH OH HO CH2 酪氨酸 CH COOH
绿原酸
6.1.2
酪氨酸酶
CH2 CHCOOH HO 酪氨酸 NH2
+O 慢
HO HO 多巴
CH2 CHCOOH NH2
+O 快
O O 多巴醌 +O
CH2 CHCOOH NH2 快
HO + CO2 HO N H 5,6- 二羟基吲哚 快 +O O N H 5,6-吲哚醌 慢
O COOH O 多巴色素 H N +O N H
第6章
氧化还原酶类
(oxido-reductases)
氧化还原酶的作用
• 催化H、O原子或电子从一底物向另一底 物转移的反应。 • 作用：氧化产能、 解毒、形成生理活性物 质。 • 在食品生产实践中，应用仅次于水解酶
分类
• 系统分类中，亚类的 分类是按照作用的底 物的基团来分类：如 1.1作用于CHOH 1.2作用于C＝O 1.3作用于HC＝CH • 生物学研究中常用的 氧化还原酶如 脱氢酶类 氧化酶类 过氧化物酶类 氧合酶类
担负H2O2与过氧物的分解与转化
H2O2 + R’ = R’O + H2O
主要特征
有的以血红素为辅基 有的以FAD为辅基
有的是含硒、铜、铁、锌
例过氧化物酶、SOD
氧合酶
和氧化酶的不同：它们催化氧原子直接参入有机
分子，其中有的在反应过程中伴随羟基的形成， 故又称羟化酶。
RH2 + O2 = R（OH）
量愈高，颜色愈暗——多酚氧化酶间接酶促褐变。
6.1.3.3 酶促褐变色素的形成
• 在植物中，多酚氧化酶作用的基本底物是酪氨酸 • 首先酪氨酸羟化成邻二酚——多巴，并进一步氧化 成多巴醌，再进一步环化生成红色的色素——多巴 色素；再经一系列的重排、脱羧和自发氧化，分别 生成5，6-二羟基吲哚和吲哚醌，吲哚醌是黑色素最 简单的单体形式，可自动聚合生成相对分子质量高、 有色的黑色素。
6.1.4.2 pH
最适pH随来源和选用的底物而不同， 多为pH4~7。
6.1.4.3 温度
随来源不同而异, 25 ℃ 37℃; 属于不耐热的酶，在大多数情况下，在组织中或在溶液 中的酶在70℃ 90℃下热处理短时间，足以使它部分或全 部地不可逆失活。 在低温下（通常为0℃以下冰冻状态），果蔬中PPO会 发生可逆的失活，当解冻后，酶活力会恢复 。