多酚氧化酶
1 多酚氧化酶的概念
植物多酚氧化酶是一类多基因家族表达的产物，是含Cu元素的膜结合蛋白，具有基团专一性，主要与植物色素的生成及其产品的色变有关。

多酚氧化酶最早发现于1895年，1937年KubOwitz在实验室中第1次分离出多酚氧化酶。

1907年Bertrand等从小麦麸皮中发现多酚氧化酶(酪氨酸酶，TyrOsinase)的存在。

多酚氧化酶是一种蛋白体，在茶树生命活动和茶叶加工过程中参与一系列由酶促活动而引起的化学变化，故又被称为生物催化剂。

茶叶中的酶较为复杂，种类很多，包括氧化还原酶、水解酶、裂解酶、磷酸化酶、移换酶和同工异构酶等几大类。

酶蛋白具有一般蛋白质的特性，在高温或低温条件下有易变性失活的特点。

各类酶均有其活性的最适温度范围，一般在30C～50℃范围内酶活性最强。

酶若失活、变性，则就丧失了催化能力。

酶的催化作用具有专一性，如多酚氧化酶，只能使茶多酚物质氧化，聚合成茶多酚的氧化产物茶黄素、茶红素和茶褐素等;蛋白酶只能促使蛋白质分解为氨基酸。

茶叶加工就是利用酶具有的这种特性，用技术手段钝化或激发酶的活性，使其沿着茶类所需的要求发生酶促反应而获得各类茶特有的色香味。

如绿茶加工过程中的杀青就是利用高温钝化酶的活性，在短时间内制止由酶引起的一系列化学变化，形成绿叶绿汤的品质特点。

红茶加工过程中的发酵就是激化酶的活性，促使茶多酚物质在多酚氧化酶的催化下发生氧化聚合反应，生成茶黄素、茶红素等氧化产物，形成红茶红叶红汤的品质特点。

2 多酚氧化酶的分布
多酚氧化酶是一种由核基因编码的质体酶，普遍存在于植物、真菌、昆虫的质体中，即主要存在于叶绿体、黄色体和白色体等的内膜上。

植物多酚氧化酶广泛存在于植物体的各种器官和组织中。

各种器官和组织中PPO分布是不均匀的，具有时间和空间特异性，幼嫩部位的PPO活性较高，成熟或衰老部位活性较低。

另外，环境胁迫、化学药品也能诱导PPO的表达，植株组织受到机械损伤或病虫害的侵染，该部位的PPO活性也将上升。

对于小麦，从植株幼苗到成熟籽粒都含有PPO，但是其活性和种类有差异，籽粒中的PPO主要存在于麸皮中。

不同生物体、同一生物体的不同部位和不同发育时期PPO的含量和种类均有所不同。

20世纪60年代以来，研究者们曾从不同的植物中分离出PPO，其中以茶叶、葡萄、荔枝及番茄等中的PPO含量较为丰富，而小麦等禾谷类作物中PPO不是太丰富。

虽然几乎所有的质体中都包含PPO，但在某些组织中很难检测到PPO的活性，如C4植物的维管束鞘细胞和保卫细胞的质体。

3 多酚氧化酶的生理生化特性及功能
高等植物组织发生褐变主要是PPO活动的结果。

PPO催化单酚羟基化为O﹣二酚，二羟酚氧化为O﹣醌，醌聚合并与细胞内蛋白质的氨基酸反应，产生黑色或褐色色素沉淀，最终导致水果、蔬菜等经济作物外观和风味变差，营养价值下降，造成经济损失。

但关于PPO 的生理功能问题，至今尚未有一个比较明确的认识。

目前研究比较多的都集中在它与植物抗病性的关系上。

多酚氧化酶位于质体的类囊体膜上，作为氧化还原酶，被认为与呼吸链末端的电子传递有关，能消除氧自由基的伤害，从而达到抗病的目的。

随着研究的深入，人们还逐步发现了多酚氧化酶的其他生理功能。

PPO参与植物色素的生成；还与植物抗逆、生长发育有关，可能促进已烯代谢；在光合作用中，可能在叶绿体内起着能量转换作用，传递光还原产生的分子氧；与植物的抗病虫等方面相关，大多数研究表明，PPO与植物的免疫抗性有关，如烟草对炭疽病、黄瓜对黑星病、苹果对轮纹病、棉苗对枯萎病、水稻对白叶枯病以
及番茄对小昆虫的抗性等。

免疫性是通过诱导一些与防御相关蛋白的形成或增加其活性来获得的，PPO就是其中很重要的一种蛋白。

一些水果受到损伤时，受伤部位常出现褐变现象，其原因可能是，当细胞受到破坏时细胞结构部分解体，PPO与底物接触，多酚氧化酶氧化为O﹣醌，O﹣醌次生反应所产生的黑色素痂可阻止感染扩散。

因此，可以说PPO还可促进伤口的愈合。

植物体受到损伤或病原入侵时植物体内PPO活性升高，有2种可能的方式，一是潜伏态的PPO转化为活性态，二是受刺激部位PPO基因的表达增强。

多酚氧化酶还能进行去甲基化反应，这对于木质素降解是相当重要的。

大量研究表明，PPO与植物抗病性密切相关，PPO活性的升高是植物自身防御功能的体现，即是植物抵抗病原入侵和扩展的一种保护反应。

目前，人们对多酚氧化酶在植物体内的功能了解仍不多，还有待进一步的研究。

4 植物PPO的研究现状及展望
PPO与抗病性的关系人们已进行了广泛的研究。

植物在抵御病原微生物的侵染过程中，抗性相关酶发挥了重要作用，这主要包括了酚类代谢系统中的一些酶和病原相关蛋白家族PPO通过催化木质素及醌类化合物形成，构成保护性屏蔽而使细胞免受病菌的侵害，也可以通过形成醌类物质直接发挥抗病作用。

目前已比较成功的有:黄瓜对黑星病的抗性，苹果对轮纹病的抗性，香蕉对束顶病的抗性，柠檬对流胶病的抗性，甘薯对蔓割病的抗性，水稻对白叶枯病的抗性等等。

茶叶中所有化学成分中，儿茶素与多酚氧化酶尤为重要，除绿茶、黄茶外，各种茶叶的加工都是基于儿茶素在多酚氧化酶催化下的氧化作用，即所谓的"发酵"过程。

有的学者在红碎茶加工中，利用茶幼果作为外源PPO的载体，以一定比例用于红碎茶加工过程，结果发现能明显提高成茶的TF含量，减少TB含量。

还有的学者进行了内源酶发酵研究，以期望能在茶饮料中有所应用，改善滋味。

多酚氧化酶是引起果蔬酶促褐变的主要酶类，PPO催化果蔬原料中的内源性多酚物质氧化生成黑色素，严重影响制品的营养，风味及外观品质。

这些情况对生产者与消费者均是不希望看到的，仅在少数几种食品的生产中，人们利用了PPO的作用，如茶叶、咖啡、黑葡萄中的多酚氧化酶。