食品酶学-过氧化物酶

1、第十章 过氧化物酶,PEROXIDASE（POD）属氧化还原酶类 , 系统命名为 EC 1 . 1 1 . 1 . 7。,存在于各种动物、植物和微生物体内。 催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应。 过氧化物酶是由单一肽链与一个铁卟啉辅基结合构成的血红蛋白。 多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖基化蛋白。糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白构象的作用。,一、过氧化物酶作用方式及分类,1.1 过氧化物酶作用方式 催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应： H2O2+ AH22H2O+A,供氢体：酚类、胺类化合物、某些杂环化合物和一些无机离子,1.2 过氧化物酶（POD）分类（按辅基性质）（1）含铁过氧化物酶 高铁血红素过氧化物酶：含有高铁血红素为辅基，存在于高等植物、动物和微生物中。 绿过氧化物酶：辅基也含有一个铁原卟啉基团，存在于动物器官和牛乳中（乳过氧化物酶）。,这两组含铁过氧化物酶可用酸性丙酮处理区分：处理高铁血红素过氧化物酶时，高铁血红素和酶蛋白分离；处理绿过氧化物酶时，无类似结果。,http:/ 以黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)为辅基 ,存在于动物组织和微生物中。,1.分布：

2、 过氧化物酶在植物细胞中以两种形式存在：以可溶形式存在于细胞浆中以结合形式在细胞中与细胞壁或细胞器相结合 结合态酶可分成两种形式： 离子结合和共价结合结合形式不同，酶提取方式不同。,辣根是过氧化物酶最重要的一个来源。辣根中20%的过氧化物酶（POD）与细胞壁结合，用2mol/L NaCl(高离子强度)才能提取出来。,二、过氧化物酶催化的反应,POD能催化 4种类型的反应 :(1) 过氧化反应 (有氢供体存在)(2) 氧化反应 (3) 过氧化氢分解 (没有氢供体存在)(4) 羟基化反应,1 、POD催化过氧化反应,过氧化反应表示如下：ROOH+AH2 -H2O +ROH +A R为 -H, -CH3, -C2H5; AH2 为氢供体（还原形式）； A为氢供体（氧化形式）。,氢供体,酚类 (对甲酚、愈创木酚、间苯二酚 )；芳香胺类 (苯胺、联苯胺、邻苯二胺、邻联茴香胺 )；NADH和NADPH等。,愈创木酚,联苯胺,邻联茴香胺,邻苯二胺,芳香族胺,酚类化合物,2、氧化反应,POD在无过氧化氢存在的情况下催化的反应需要有O2 和辅助因子(Mn2+和酚)。底物：草酸、草酰乙酸、酮丙二酸、二羟基

3、富马酸、吲哚乙酸 等,二羟基富马酸,二酮琥珀酸,3、过氧化氢分解,无氢供体存在下可催化过氧化氢分解 : 2H2O2 2H2O+ O2,4、 POD的羟基化反应,从一元酚和氧生成邻二羟基酚，反应必须要有氢供体参加，例如二羟基富马酸。,三、 过氧化物酶的底物,主要指第一类反应中的过氧化物和氢供体1、过氧化物过氧化物底物主要是指过氧化氢高浓度的H2O2可使过氧化物酶失活，用过氧化氢酶消除过多的 H2O2又能使 POD恢复活性。不同来源的过氧化物酶其活力达到最高值时所需过氧化氢浓度时不同的。,2、氢供体过氧化物酶对于氢供体的特异性要求很高。不同来源的过氧化物酶对氢供体表现出不同的特异性。来自于同一种植物的可溶态和结合态过氧化物酶都具有不同的底物特异性。,四、 过氧化物酶的最适pH和最适温度,1、过氧化物酶的最适pH影响过氧化物酶最适pH的因素：酶的来源、同功酶的组成、氢供体底物和缓冲液。由于果蔬中过氧化物酶含有多种同功酶，而各同功酶的最适pH存在着差异，因此，试剂测定的最适pH往往具有较宽的范围。,同一种果蔬的可溶态和结合态过氧化物酶液可能具有不同的最适pH。在酸性条件下，过氧化物酶的热稳定性

4、较低。因为，在酸性条件下，血红素和蛋白质分离而导致过氧化物酶的酶蛋白质变性，但这种变性是可逆的，如果pH调整到合适的范围，酶活力还可以恢复。,2、过氧化物酶的最适温度 不同来源的过氧化物酶的最适温度差别很大马铃薯55花椰菜3540,五、 POD的热稳定性,过氧化物酶的热失活是一个双相和部分可逆的过程。 双相性：POD中含有不同的耐热性质部分，不耐热部分在热处理时很快地失活，而耐热部分在同样的温度缓慢地失活。, 可逆性：经热处理后的酶液在室温或较低温度下保藏，它的活力部分可以再生。 例如：辣根过氧化物酶在70加热1小时后，在30下再生的酶活力可达到处理前的30-40%，而在50下不能再生，如再降低到40时，酶活力又开始提高。,1、热处理中过氧化物酶的失活,过氧化物酶失活具有双相特征陡峭直线部分酶的热不稳定部分中间曲线部分过渡区平缓直线部分酶的耐热部分,在88热处理甜玉米中过氧化物酶的失活曲线,2、 影响过氧化物酶热失活的因素（1） 酶来源的影响不同来源的POD具有不同的耐热性。一般来说，植物中的POD活力越高，其耐热性也越高。同一果蔬产品来源的不同类型的酶，耐热性不同。不同 POD同功酶

5、的耐热性存在差异。酶的纯化程度也影响其热稳定性,粗酶比纯化酶热稳定性差。,（2）水分含量的影响 在低水分含量时，谷类中过氧化物酶的耐热性显著增加。例如：水分含量低于40%时，谷类中过氧化物酶的热稳定性与水分含量成反比。对于加工脱水果蔬有重要参考价值。,（3）化学物质的影响以辣根中过氧化物酶为例，加入羟高铁血红素能降低酶的热失活速度。糖能提高苹果和梨中过氧化物酶的热稳定性。在较低浓度范围内，盐会降低酶的热稳定性。,（4）pH的影响在pH7时酶热失活的速度最低，在pH 4.0和pH10时酶热失活的速度分别提高到8倍和2倍。（5）温度的影响当介质的pH被确定后，热处理的时间和温度是影响过氧化物酶失活的主要因素。温度确定，加热时间越长，导致酶失活后可能性越大。,3、POD活力的再生,经热处理失活的过氧化物酶，在常温下的保藏中，酶活力部分地恢复即酶的再生，这是过氧化物酶的一个特征。 从分子水平上说，血红素部分与脱辅基酶蛋白可以再结合, 形成活性酶。很可能是蛋白质部分和辅基部分在某种程度上并未完全破坏 ,导致酶活还能恢复。,六、化学试剂对过氧化物酶的影响,作用方式：(1) 直接作用于酶 Fe络合剂

6、：氰化物、叠氰化物和氟化物，能与血红素结合，为可逆抑制表面活性化合物：如单甘脂，卵磷脂等，使酶显著失活高分子聚合物：如果胶在pH5.5时，使POD显著失活,（2）作用于底物的化学试剂SO2和亚硫酸盐：SO2的作用仅仅是破坏H2O2 SO2+ H2O 2H2O+SO30.1-0.15%的焦亚硫酸盐能防止豌豆产生不良风味,七、 过氧化物酶活力的测定方法,分光光度法有氢供体存在的条件下过氧化物酶催化过氧化氢分解的同时形成了有色化合物H2O2和氢供体底物的浓度以及缓冲液的pH是确保反应的最高速度进行的重要因素。不同的氢供体在不同的波长下具有最高的吸光度，因此，测定过氧化物酶活力时，必须根据选用的氢供体底物选择波长。,经常使用的氢供体底物是愈创木酚。470nm邻苯二胺在过氧化物酶活力测定和同功酶检测上比愈创木酚更为灵敏。,八、过氧化物酶在食品加工中的应用,（1）氧化吲哚乙酸，参与植物生长调节。（2）过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标。（3）过氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关。（4）过氧化氢酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中常被当作热处理是否充分的指标。,（速冻蔬菜）,THANK YOU,

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