食品酶学过氧化物酶

第十章过氧化物酶PEROXIDASE（POD）属氧化还原酶类,系统命名为EC1.11.1.7。当前第1页\共有36页\编于星期四\23点

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。当前第2页\共有36页\编于星期四\23点当前第3页\共有36页\编于星期四\23点一、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+AH2

2H2O+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当前第4页\共有36页\编于星期四\23点当前第5页\共有36页\编于星期四\23点1.2过氧化物酶（POD）分类（按辅基性质）（1）含铁过氧化物酶

①高铁血红素过氧化物酶：含有高铁血红素Ⅲ为辅基，存在于高等植物、动物和微生物中。②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）。当前第6页\共有36页\编于星期四\23点

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。当前第7页\共有36页\编于星期四\23点（2）黄素蛋白过氧化物酶:

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。当前第8页\共有36页\编于星期四\23点1.３分布：过氧化物酶在植物细胞中以两种形式存在：①以可溶形式存在于细胞浆中②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。当前第9页\共有36页\编于星期四\23点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/LNaCl(高离子强度)才能提取出来。当前第10页\共有36页\编于星期四\23点二、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)羟基化反应当前第11页\共有36页\编于星期四\23点1、POD催化过氧化反应过氧化反应表示如下：ROOH+AH2----H2O+ROH+AR为-H,-CH3,-C2H5;AH2

为氢供体（还原形式）；

A为氢供体（氧化形式）。当前第12页\共有36页\编于星期四\23点氢供体酚类(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。当前第13页\共有36页\编于星期四\23点愈创木酚联苯胺邻－联茴香胺邻苯二胺芳香族胺酚类化合物当前第14页\共有36页\编于星期四\23点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、二羟基富马酸、吲哚乙酸等二羟基富马酸二酮琥珀酸当前第15页\共有36页\编于星期四\23点3、过氧化氢分解无氢供体存在下可催化过氧化氢分解:

2H2O22H2O+O2POD当前第16页\共有36页\编于星期四\23点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。

当前第17页\共有36页\编于星期四\23点三、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。当前第18页\共有36页\编于星期四\23点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。当前第19页\共有36页\编于星期四\23点四、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。当前第20页\共有36页\编于星期四\23点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。当前第21页\共有36页\编于星期四\23点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－35～40℃当前第22页\共有36页\编于星期四\23点五、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。①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。当前第23页\共有36页\编于星期四\23点②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。当前第24页\共有36页\编于星期四\23点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⑴陡峭直线部分－酶的热不稳定部分⑵中间曲线部分－过渡区⑶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当前第25页\共有36页\编于星期四\23点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。当前第26页\共有36页\编于星期四\23点（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。当前第27页\共有36页\编于星期四\23点（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。当前第28页\共有36页\编于星期四\23点

（4）pH的影响在pH7时酶热失活的速度最低，在pH4.0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。当前第29页\共有36页\编于星期四\23点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。

当前第30页\共有36页\编于星期四\23点六、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：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显著失活当前第31页\共有36页\编于星期四\23点（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+H2O2→H2O+SO30.1-0.15%的焦亚硫酸盐能防止豌豆产生不良风味当前第32页\共有36页\编于星期四\23点七、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。当前第33页\共有36页\编于星期四\23点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。过氧化物酶当前第34页\共有36页\编于星期四\23点八、过氧