氧化还原酶类型和作用

1、1氧化还原酶类型和作用2主要内容 1 多酚氧化酶 2 葡萄糖氧化酶 3 过氧化物酶 4 脂肪氧合酶 5 超氧化物歧化酶31 多酚氧化酶多酚氧化酶广泛存在于各种植物中，是一种含铜的酶；其简称PPO，能作用于羟基处在邻位的二酚和三酚类化合物，生成相应的醌，它也能作用于单酚，将其转变为邻-二酚；是引起食品酶促褐变的主要酶类。4一、多酚氧化酶的分类和自然界的分布多酚氧化酶的共同特征是能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌。在广义上，多酚氧化酶可分为三大类：单酚氧化酶(酪氨酸酶tyrosinase,EC.1.14.18.1)、双酚氧化酶(儿茶酚氧化酶catechol oxidse,EC.1.10.3.2

2、)和漆酶(对苯二酚氧化酶 laccase,EC.1.10.3.1)。在这三大类多酚氧化酶中，儿茶酚酶主要分布在植物中，微生物中的多酚氧化酶主要包括漆酶和酪氨酸酶。1、多酚氧化酶的分类52、植物中多酚氧化酶分布多酚氧化酶在桃,苹果,香蕉,荔枝,马铃薯,莲藕和莴苣中的含量也是相当高,然而它对这些果实起着不需宜的作用,易引起褐变,造成变质和腐烂,对于新鲜果实的保藏带来极大困难；多酚氧化酶是植物中最受注意的一种酶,在葡萄,洋李,无花果,枣,茶叶和咖啡豆中含量很高,它在这些果实中起着人们期望的作用；胡椒中不存在多酚氧化酶；存在:植物、果蔬的叶绿体、线粒体,马铃薯块茎分布广泛6多酚氧化酶在植物中的含量随品

3、种不同而有很大变化，在众多的水果和蔬菜中，橄榄中的多酚氧化酶活力最高。多酚氧化酶的活力分布还取决于果蔬的成熟度。在绿叶中，很大一部分酶活力集中在叶绿体中，在马铃薯块茎中，几乎集中在亚细胞中；在新采收的苹果中，多酚氧化酶几乎全部存在于叶绿体和线粒体中。果蔬中不同的部位的多酚氧化酶含量差别很大，例如葡萄皮中的酶活力比果肉中高。7二、多酚氧化酶催化反应 及其作用底物1.催化反应多酚氧化酶可以催化两种不同类型的反应：一元酚羟基化，生成相应的邻二羟基化合物；邻二酚氧化，生成邻醌类物质8羟基化氧化反应9多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻醌将继续变化： 相互作用生成高分子量聚合物。 与氨基酸或蛋白质作用生

4、成高分子络合物。 氧化那些氧化还原电位较低的化合物，生成无色化合物。 其中导致褐色素的生成，反应的产物是无色的。10多酚氧化酶的作用下氧化形成不稳定的邻-苯醌类化合物,然后再进一步通过非酶氧化反应,聚合成黑色素(melanin)。酶促褐变色素的形成112.作用底物水果、蔬菜中底物为： 一元酚类 邻二酚类（对位二酚也可） （间位二酚不作底物） 如： 水果中的儿茶酚 OH OH 土豆中的酪氨酸 HO CH2CHCOOH NH212重要的天然底物13三、影响多酚氧化酶的因素对酶活力的影响(1)适宜pH：47 (2)不同种类，甚至同一种果蔬中的不同品种得到的多酚氧化酶，也有不同的最适pH(3)果蔬的不

5、同部位得到的多酚氧化酶,最适pH也有差异(4)酶的提取或分离的方法对它的最适pH也有影响(5)测定酶活力时所采用的底物和缓冲液对酶的最适pH也有影响(6)大多数多酚氧化酶只有一个最适pH,在一些情况下, 有第二个最适pH142.温度对多酚氧化酶活力影响不同种类、品种、部位的多酚氧化酶有不同的热稳定性，通常最适温度在常温加热易使酶失活低温下多酚氧化酶的活力也有明显的下降，但活性下降比较缓慢15多酚氧化酶的活性形式是含铜的酶单体的寡聚体，激活剂的作用是使酶蛋白以一定的聚合度存在，才有生物活性。SDS、 Cu2+ 、酸、尿素等3.激活剂164.抑制剂金属螯合剂：氰化物、一氧化碳、二巯基丙醇、叠氮化合

6、物、抗坏血酸、柠檬酸等；竞争性抑制剂：芳香族羧酸；与氧化产物醌作用的还原剂：抗坏血酸、二氧化硫、亚硫酸盐等；醌偶合剂：半胱氨酸；与酚类底物作用的化合物：聚乙烯吡咯烷酮。17四、酶促褐变的定义酶促褐变:较浅色的水果、蔬菜在受到机械性损伤（削皮、切片、压伤、虫咬、磨浆、捣碎）及处于异常环境变化（受冻、受热等），在酶促（催化）下氧化而呈褐色，称为酶促褐变18多酚氧化酶的作用导致香蕉,苹果,桃,马铃薯,蘑菇,虾发生非需宜的褐变和人的黑斑形成；当邻苯醌与蛋白质中赖氨酸残基的-氨基反应,可引起蛋白质的营养价值和溶解度下降,同样由于褐变反应也将会造成食品的质地和风味的变化；19实例：土豆的褐变20褐变防止方

7、法酶促褐变的三个条件，缺一不可。 即：酚酶、多酚类物质、氧气 除去多酚类物质困难，不现实。 一般为 降低酚酶活性、驱氧 21（一）、对酶活的抑制(1)加热钝化酶活性7595、57S的加热处理，可使大部分酶活性丧失。常用的方法有：漂烫、巴氏杀菌 加工中，必须严格控制时间和温度。加热温度过高，加热时间过长，可抑制酶褐变，但会影响食品品质；加热不足，不能抑制酶褐变。微波加热，热穿透力强，迅速均匀，不影响风味。22(2)加入抑制剂抗坏血酸、SO2或亚硫酸盐金属螯合剂其他抑制剂：CO、高浓度的糖类物质、高浓度的NaCl等23(3)控制pH多数酚酶最适pH47，pH 3中等质量：需要纯化：76三、过氧化物

8、酶催化的反应 （一） 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771 、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）。78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、O-二茴香基二胺)；还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NADH2)及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH2)等。792、氧化反应POD在无氢过氧化物存在的

9、情况下催化的反应；需要有O2 和辅助因子(Mn2+和酚)。底物：草酸盐、草酰乙酸盐、酮基丙二酸盐、二羟基延胡索酸、吲哚乙酸 (IAA)等803、过氧化氢反应无氢供体存在下可催化过氧化氢分解 : 2H2O2 2H2O+ O2POD814、 POD的羟基化反应单酚与 O2 反应, 产生 O-二羟基酚反应必须要有氢供体参加82（二）过氧化物酶催化反应的机制过氧化物酶的催化机制可以归纳为如下过程：E+H2O2 E- （a）E-+AH2 E- +AH （b）E-+AH2 E+AH +AH （c）83四、过氧化物酶的底物过氧化物：H2O2；氢供体：愈创木酚、联苯胺、邻联茴香胺、邻苯二胺等84五、过氧化物酶

10、的性质过氧化物酶的最适pH酶的来源、同工酶的组成、底物和缓冲液等过氧化物酶的最适温度酶的来源、同工酶的组成、缓冲液的pH、酶的纯化程度等化学试剂对过氧化物酶的影响直接作用于酶的化学试剂：Fe络合剂、表面活性剂作用于底物的化学试剂：SO2、亚硫酸盐85过氧化物酶的热稳定性热处理中过氧化物酶的失活：双相过程部分可逆的过程；86 低温对过氧化物酶的影响 过氧化物酶冷冻增活效应：蔬菜热烫后，会有一些残余活力或再生活力被允许留在被保藏的产品中，残余酶活力在冰冻保藏后，质量比酶完全失活时要高。速冻蔬菜能否永久保藏？87影响过氧化物酶热稳定性的因素：同酶的来源有关；同热处理的参数有关（pH、时间、温度、水分

11、含量）。88？经热烫的罐装或冷冻蔬菜在保藏期间产生的不良风味的原因？89六、过氧化物酶的应用（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。90脂肪氧合酶(Lipoxygenase，LOX)的系统名为亚油酸：氧 氧化还原酶；参与植物生长、发育、成熟、衰老的各个过程，特别是成熟衰老过程中自由基的产生以及乙烯的生物合成。6.4 脂肪氧合酶（Lipoxygenase，LOX）91一、脂肪氧合酶催化的反应LOX的结构

12、中含有非血红素铁，能专一催化含顺，顺1，4戊二烯的直链脂肪酸、脂肪酸酯、醇，通过分子加氧，形成具有共扼双键的氢过氧化衍生物。脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分结构92最普通的底物是必需脂肪酸：亚油酸 CH3(CH2)4CHCHCH2CHCH(CH2)7COOH 亚麻酸CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH 花生四烯酸CH3(CH2)4(CH=CH-CH2)4(CH2)2COOH 93 脂肪氧合酶作用于亚油酸时，能产生亚油酸的13L和9D氢过氧化物衍生物。94二、脂肪氧合酶作用初产物的进一步转变 氢过氧化亚油酸的还原； 酶催化氢过氧化亚油酸异构化； 氢过氧化亚油酸的环氧化；95 马铃薯中催化氢

13、过氧化亚油酸生成乙烯醚； 在无氧条件下，催化氢过氧化亚油酸和亚油酸发生二聚化反应； 氢过氧化亚油酸分解。96三、脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响（一）脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响改进面粉的颜色和焙烤质量漂白面粉强化面筋蛋白改进面包的体积和软度97（二）对食品颜色、风味和营养的影响（1）对食品风味的影响 在一些水果和蔬菜中，构成期望的风味成分; 在冷冻蔬菜和其他加工食品中，产生不良的风味。 在谷类保藏过程中产生的不良风味。 直接或间接地和肉类酸败及高蛋白质食品的不良风味有关。98（2）脂肪氧合酶对食品营养的影响作用的产物对维生素A及维生素A原的破坏；减少了食品中必需不饱和脂肪酸的含量；作

14、用的产物同蛋白质的必需氨基酸作用，从而降低了蛋白质的营养价值及功能性质。99（三）LOX的抑制脂肪氧合酶会产生两种有害的副作用：一是造成有营养价值的多不饱和脂肪酸损失；二是产生导致酸败的氧化产物。100脂肪氧合酶失活方法：控制食品加工时的温度；将食品材料调节到pH偏酸性再热处理；油脂抗氧化剂能抑制脂肪氧合酶，如BHT、TBHQ等；酚类抗氧化剂：茶多酚、VE、迷迭香等；降低Fe3+浓度。101人为什么衰老？导致细胞衰老的原因？什么是自由基？自由基引起机体衰老的主要机制 ？如何有效清除过量自由基，达到延缓衰老的目的？为什么要补充SOD？6.5 超氧化物歧化酶（ Superoxide dismuta

15、se，SOD ）102 哪些人需要SOD？25岁以上，不愿过早看到皱纹，皮肤松驰的健康男女；希望35岁以上依然青春的健康人；希望更年期推后的中年妇女；希望50岁以上不被心脑血管病骚扰的人；希望60岁以上不想得老年性痴呆和老年性白内障的人；希望能够健康地活到120岁的人；已被自由基伤害而失去健康的患病人；尤其适合：易疲劳，亚健康人群，放化疗期间的肿瘤病人及各类慢性病患者。103一、SOD的分类SOD是一种含金属的酶SOD-金属酶锰型铁型铜锌型104Cu-Zn-SOD存在于包括人类在内的所有高等真核生物中，动物SOD呈蓝绿色，植物SOD呈白色。Mn-SOD存在于高等生物的线粒体及细菌中，呈粉红色。

16、Fe-SOD存在于原核细胞，呈黄褐色。105二、SOD催化的反应催化超氧阴离子的歧化反应。106三、SOD的性质热稳定性超氧化物歧化酶是一种金属蛋白，它对热表现出异常的稳定性。离子强度低，稳定性高。107pH的影响pH的改变会引起酶蛋白与金属辅因子结合状态的改变。天然的Cu-Zn-SOD在时，95%的Zn会脱落，在时，Cu的结合位点要移动，当时酶的构象会发生变化。但总的来说，SOD对pH并不敏感，通常在范围内对酶活性影响不大。108对氰化物的敏感性不同种类的SOD对氰化物的敏感性不同：所有的Cu-Zn-SOD都对氰化物敏感；Mn-SOD却抗氰化物。109金属辅因子Cu-Zn-SOD中Cu与Zn

17、的作用是不同的，Zn仅与酶分子的结构有关，而与催化活性无关，而Cu却与催化活性有关。Mn和Fe分别对Mn-SOD和Fe-SOD的催化活性具有作用。110变性剂和还原剂变性剂：尿素、SDS和EDTA。牛血SOD在含有SDS、EDTA的6M尿素溶液中加热，活性丧失很快。但在8M尿素溶液中SOD相当稳定。 还原剂如巯基乙醇主要作用于-SH或二硫键，当加入巯基乙醇后SOD就会解聚。111电离辐射SOD通过辐照后，除酶本身活性降低外，许多理化性质以及铜、锌的含量等都会发生变化。Mn-SOD和Fe-SOD经电离辐射后，金属辅助因子Mn和Fe会脱落，从而导致酶活性的丧失。112SOD十大功效1，清除自由基，

18、提高免疫力，改善睡眠，增强记忆力，延缓衰老 2，有效降低血脂，血压，胆固醇，血粘度，预防老年性痴呆 3，增强肝胆功能 4，预防老年性白内障，提高视力 5，对糖尿病有明显的辅助治疗作用 6，调节女性生理周期，推迟更年期，防治前列腺炎 7，提高关节活动能力，防治骨性关节炎，类风湿性关节炎 8，有效预防肿瘤，癌症的发生发展 9，防治黑色素的形成，美白祛斑，祛皱，祛痘 10，增强创伤愈合能力 113四、SOD在各产业中的应用40% 在食品中的应用 30% 在化妆品中的应用 20% 在医药中的应用 10%其它领域的应用 114SOD在食品中的应用方向：1作为保健食品的功效因子或食品营养强化剂 2制成多种剂型的SOD或复合型食品 3以富含SOD的原料加工制成保健食品 115SOD保健食品的功效：抗炎症 抗衰老 滋养保健及美容 抗辐射 抗肿瘤 抗自身免疫性疾病 SODSOD（超氧化物歧化酶）高效、安全的功能因子 116SOD发展前景 SOD是唯一