多酚氧化酶的性质及其应用
摘要：我们都了解很多水果切开放置一段时间后，它的表面会变黑。
不只是水果，蔬菜都会发生这种情况。
发生这种变化的原因主要是这些食物中含有多酚氧化酶。
本文论述了多酚氧化酶的酶学性质和它对果蔬类食品的影响，以及如何利用它的酶学性质加以控制。
关键词：多酚氧化酶性质抑制
The Properties and Applications of Polyphenol Oxidase
Abstract: it is known to us all that many fruits are cut off over a period of time,it's surface will turn black.Not only will fruits take place that,but also vegetables will happen.The reason why It happens is that these foods contain polyphenol oxidase.This paper tells about the Properties of Polyphenol Oxidase and the Influences of fruit and vegetable ,and how to use it to control the enzymatic properties.
Key words: polyphenol oxidase; property; inhibition
1．多酚氧化酶的概念
多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）是自然界中分布极广的一种金属蛋白酶，普遍存在于植物、真菌、昆虫的质体中，甚至在土壤中腐烂的植物残渣上都可以检测到多酚氧化酶的活性。
由于其检测方便，是被最早研究的几类酶之一。
多酚氧化酶又称儿茶酚氧化酶，酪氨酸酶，苯酚酶，甲酚酶，邻苯二酚氧化还原酶，是六大类酶中的第一大类氧化还原酶[1] 2．多酚氧化酶的种类及分布
多酚氧化酶可分为三大类：单酚单氧化酶(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)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.
（2）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（3）存在:植物、果蔬的叶绿体、线粒体,马铃薯块茎分布广泛
3．果蔬中多酚氧化酶的褐变机理
多酚氧化酶是一种含有Cu2+离子的结构蛋白，可以催化酚类上的羟基，使之转化为醌或催化多酚类变为氧合醌。
因为醌类具有较强的电化学性质，会发生自动氧化、蛋白质的亲核聚合反应及一些二级反应，而这些反应都会导致酶促褐变反应的发生[3]。
多酚氧化酶是一种加氧酶，它催化酚的选择性羟基化，羟基化产物继续氧化生成邻-苯醌。
然后再进一步通过非酶氧化反应,聚合成黑色素(melanin)，反应图如下：
4. 果蔬加工中酶促褐变的防止方法
人们通过对PPO研究发现许多条件能影响酶促褐变的发生。
必需具备的条件有三个：底物(多酚类物质)、氧和多酚氧化酶。
这三个条件缺一不可[4]。
有些果蔬如桔子、柠檬、西瓜等，由于不含多酚氧化酶，所以不会发生酶促褐变。
但是如前所述，PPO分布广泛，酶促褐变也很普遍，因此控制褐变的发生条件，从而控制、抑制褐变显得十分重要，实际操作中以下几个方面来防治褐变[5]
4.1 加热钝化酶活性
75～95℃、5～7S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。
4.2 螯合酶促作用的金属离子
金属（铁、铜、锡、铝等）离子是多酚氧化酶的激活剂。
Fe3+、Fe2+、Cu2+能促进褐变主要是因为铁和铜不仅能和酚类化合物反应形成褐色物质，而且能催化还原酮类的氧化。
柠檬酸对Cu2+有螯合作用。
EDTA是一种金属离子螯合剂，可阻止金属离子对褐变反应的促进作用，但其与作用对象有关，有的效果则不明显。
4.3 酸处理法
多数酚酶最适pH＝6～7，pH < 3失活(高酸性环境会使酶蛋白上的铜离子解离
下来，导致PPO逐渐失活，酶活性趋于最低。
)
常用的酸有：柠檬酸、苹果酸、磷酸、抗坏血酸、混合酸。
柠檬酸可降低pH，还可络合酚酶辅基Cu2+，但单独用效果不大。
常与抗坏酸、亚硫酸合用。
实践证明：0.5%柠檬酸+ 0.3%抗坏血酸效果好。
抗坏血酸不但能降低体系pH，而且具有还原剂的作用，可将体系中的醌类及其衍生物还原成酚，并通过自身氧化来减少体系的含氧量。
4.4 酶活抑制剂
亚硫酸类是酚酶抑制剂。
常用的有：二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、低亚硫酸钠(Na2S 2O4如：在蘑菇、马铃薯、桃、苹果等加工中，常用二氧化硫及亚硫酸盐类作护色剂。
实验表明：10ppm可抑制酚酶活性，但有挥发损失，还与醛类加成等。
实际应用300ppm，残留< 20 ppm。
在微酸性（pH＝6）时，抑制酚酶的效果最好。
防止原因有三： a.抑制酶活性 b.将醌还原为酚 c.与醌加成，防止聚合
4.5 驱氧
(1)通过沸水烫漂、抽真空（93kPa，5～15min）、高浓度抗坏血酸溶液浸泡、气调包装
设计等均可达到驱除食品内氧气的目的，从而抑制酶褐变的发生。
(2)控制氧气含量用抽空处理技术或添加去氧剂等方法：用2%食盐+0.2%柠檬酸+0.06%偏
重亚硫酸钠溶液作抽空液，在500mmHg的真空度抽空5～10min,可取得良好的护色效果5.多酚氧化酶在果蔬中的生理作用
（1）起氧的缓冲作用
（2）为抵抗病原菌提供一定程度的保护作用
（3）酚类物质氧化产物与细胞成分的相互作用，使组织不易受虫害侵噬。
（4）酶活性的降低标志着果实达成熟阶段，适口性增加，种子积累开始[6]
6.应用前景
6.1 多酚氧化酶的作用与红茶颜色、香气品质的形成有关
多酚氧化酶主要促使儿茶素物质（达30%干基含量）氧化成茶黄素，过氧化物酶的作用则使之产生茶红素，茶黄素/茶黄素的比值大，则红茶品质
6.2 茶色素是一类茶多酚氧化物的产物，具有生理活性。
在临床上已经用于防治心脏病、高血压等心血管疾病，还具有抗癌、抗变、抗菌、抗病毒等功效。
6.3 有色果酒加工中与多酚氧化酶的作用
内源多酚氧化酶与外缘多酚氧化酶用于红葡萄酒酿造工艺中，色素的增加与牢固性
6.4 果汁与果酱加工中应用多酚氧化酶
通常以抑制多酚氧化酶活性为主，控制色素的形成。
但是，在无色花青素存在突出的加工体系中，会适度通过多酚氧化酶的活性，间接促使花青素的氧化，让众产品的颜色平衡，不至于在产品贮存中缓慢氧化加深颜色和形成浑浊。
6.5 PPO可以提高作物产量
因为受伤或衰老会导致黑色素的形成，负调节PPO能大量提高作物的质量。
参考文献
[1] 胡春和.多酚氧化酶的研究现状[J]：中国高新技术企业，2009.03:73-75.
[2] 张莉，陈乃富.多酚氧化酶的酶学性质及其应用研究[J]·安徽农学通，2006(12):29-30
[3] 王曼玲，胡中立，周明全，宋运淳.植物多酚氧化酶的研究进展[J] ·植物学通报，2005，(02):215-222.
[4] 韩涛，李丽萍.果实和蔬菜中PPO的作用.北京农学院学报，1998，13(2):117一124
[5] 胡瑞波，田纪春.小麦多酚氧化酶研究进展[J] ·麦类作物学报，2004，(01):81-85.
[6]刀客巴巴.多酚氧化酶及其在食品工业中的应用，2008.。