多酚氧化酶的性質及其應用研究

馬勝男 王寧

摘要：多酚氧化酶在食品加工生產中具有一定的有益作用。闡述多酚氧化酶的類型、反應機理和底物，總結影響多酚氧化酶活力的主要因素，介紹多酚氧化酶在果蔬生產、茶加工中的應用現狀及前景，以期為進一步研究和應用多酚氧化酶提供參考。

關鍵詞：多酚氧化酶;性質;影響因素;應用

中圖分類號：TS255.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2020）05-0066-02

多酚氧化酶又稱作兒茶酚氧化酶、酪氨酸酶、鄰苯二酚氧化還原酶等，是一種金屬蛋白酶，屬于六大類酶中的第一大類氧化還原酶，普遍存在于植物、真菌、昆蟲質體中，在腐爛植物殘渣上也檢測到其活性成分。多酚氧化酶易使食品發生腐敗變質現象，影響食品品質。但多酚氧化酶在食品加工生產中也具有一定的有益作用，例如：催化氧化兒茶素類物質形成茶黃素類色素，改善茶葉的色澤和風味;根據花生霉變過程會使多酚氧化酶活力逐漸下降的原理，判定花生是否霉變;利用沒有毒副作用的漆酶改善飲料、啤酒的風味和品質。此外，多酚氧化酶在食用菌研究方面也具有重要作用。

1 多酚氧化酶的類型

多酚氧化酶包括單酚氧化酶、雙酚氧化酶和漆酶。1） 酪氨酸酶是一種單酚氧化酶，存在于人體內，具有調控黑色素生成的作用，廣泛應用于美容抗氧化防衰老領域。2） 植物中的雙酚氧化酶主要是兒茶酚氧化酶，存在于香蕉、蘋果、馬鈴薯、紅薯等暴露在空氣中的切口處，新摘菌類中，以及揉捻后的茶葉中等。兒茶酚氧化酶暴露在空氣中會催化各種酚類氧化成醌，發生褐變反應，導致食品腐敗變質。3） 漆酶最早在漆樹液中被發現，其存在于多種高等植物的細胞壁中，如茶葉的嫩芽等。應用于實際生產的漆酶主要來源于細菌、真菌，大多數真菌能分泌漆酶。國內對漆酶的應用研究主要集中在分解木質素、紙漿漂白、染料廢水脫色、降解環境中有毒物質等方面。

2 多酚氧化酶催化反應與作用底物

2.1 催化機制

多酚氧化酶是一種含銅的酶，其催化反應主要有兩種：一是一元酚羥基化，生成鄰二羥基化合物;二是鄰二酚氧化生成鄰醌。

2.2 酶促褐變

酶促褐變是指酚類物質在有氧條件下形成醌，使食品發生腐敗變質現象，縮短食品的保質期，影響其銷售與流通。酚類物質與酶在胞內分布于不同區域，避免直接接觸。但高溫、壓力等因素破壞膜系統后，這種區域化分布被打破，酶與底物相互接觸導致果蔬發生酶促褐變。大部分褐變發生在顏色較淺的水果和蔬菜中，如香蕉、蘋果、桃子、李子、葡萄、馬鈴薯、紅薯等。在切割、破碎、削皮或組織受到破壞時，細胞膜破裂，酚類物質與酶接觸發生酶促褐變反應。

2.3 底物

水果和蔬菜中含有大量的酚類物質，其中只有小部分是多酚氧化酶的底物。多酚氧化酶最重要的天然底物有兒茶素、3，4-二羥基肉桂酸酯、酪氨酸等。不同類型的多酚氧化酶具有不同的底物特異性，同一品種果蔬植物中不同部位的多酚氧化酶也具有不同的底物專一性。

3 影響多酚氧化酶活力的因素

3.1 pH

pH對多酚氧化酶活力的影響較為直接，尤其是最適pH，有些果蔬還有第二最適pH。果蔬種類、提取部位、提取方法等都會對多酚氧化酶的最適pH造成影響。

3.2 溫度

溫度對多酚氧化酶活力的影響分為溫度升高酶活性升高、溫度升高活性酶降低兩種情況。植物體的組織結構有差異，因此溫度也不相同。低溫條件下多酚氧化酶易失活，但這種失活是可逆的，溫度回升時便會恢復。

3.3 激活劑

當前關于激活劑的研究較少。有些物質能夠有效激活多酚氧化酶，如陰離子激活劑。有些食品加工需要激活多酚氧化酶，如SDS能激活以潛在形式存在于粗提取液中的多酚氧化酶，但酸處理法的處理時間不宜過長，以免酶活性過度激活。

3.4 抑制劑

與激活劑相比，關于多酚氧化酶抑制劑的研究相對較多，也較為深入。1） 金屬鰲合劑。多酚氧化酶是以金屬銅作為輔基的金屬酶，因此許多金屬螯合劑如氰化物、一氧化碳、二巰基丙醇、疊氮化合物等，對多酚氧化酶都有抑制作用。在這類抑制劑中，抗壞血酸和檸檬酸可用于食品加工和保藏，如檸檬酸與亞硫酸可防止脫皮馬鈴薯褐變，蘋果酸可用作酶的鈍化劑。2） 競爭性抑制劑。競爭性抑制劑的結構類型與某些中間產物類似，可起到競爭抑制作用。3） 還原劑。還原劑通過與氧化產物作用使醌被還原，起到有效阻斷作用，抑制酶促褐變。還原劑在抑制過程中會被消耗，但同時會使蛋白酶的含量增加，而蛋白酶可以降低褐變發生的概率。4） 與酚類底物作用的化合物。不溶性物質與酚類化合物發生締合，能夠消除酶反應底物。還有些酶能催化酚類化合物，將酶底物轉變成酶抑制劑。

4 防止果蔬酶促褐變的方法

1） 隔絕氧氣。可采用糖漬或鹽漬的方法去除氧氣。真空保藏、充氮、氣調保藏也可有效抑制褐變。2）低溫處理。低溫貯藏可使果蔬的褐變現象減輕。在果蔬加工中，預冷處理也能抑制酶促褐變的發生。3） 控制pH。避免酶的最適pH會大大降低酶促褐變的發生，如在果蔬加工中加入酸味劑。4） 高溫抑制酶活性。大多數酶在高溫下都難以存活，多酚氧化酶活性也受高溫影響。5） 加入抑制劑。抑制劑必須無毒無害，保證消費者食用安全。

5 多酚氧化酶在食品加工中的應用

5.1 果蔬生產

為防止多酚氧化酶引起的果蔬酶促褐變，可用一些物理或化學的方法來抑制其產生。隨著現代生物技術的不斷發展完善，一些生物方法逐漸用于控制多酚氧化酶的活性。

5.2 茶葉加工

多酚氧化酶與茶葉的品質形成有關，在茶葉加工生產中可以根據需要鈍化或激發酶的活性。綠茶生產中，多酚氧化酶的褐變會影響其色澤和新鮮程度，一般采用高溫鈍化法來保證綠茶品質。而紅茶生產中，多酚氧化酶能催化兒茶素類物質產生茶黃素類色素，改善茶葉的色澤和香味，所以需要激活酶的活性或加入外源多酚氧化酶。

6 結語

當前，多酚氧化酶因其獨特的性質而廣泛應用于果蔬、茶葉生產等領域，但關于其性質和應用發展的研究較少。隨著對酶工程的不斷探索和生物技術水平的逐漸提高，關于多酚氧化酶性質、作用機理等的研究將不斷深入，其應用將不再局限于食品領域，在其他生產制造領域和生物研究方面也會取得突出成果，促進我國食品、醫學等行業的發展。

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