極端高靜壓鈍化多酚氧化酶分子機制研究

《極端高靜壓鈍化多酚氧化酶分子機制研究》是依託中國農業大學，由胡小松擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：極端高靜壓鈍化多酚氧化酶分子機制研究
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：胡小松
• 項目類別：面上項目

項目摘要

多酚氧化酶(PPO)是果蔬中耐壓的內源酶。目前國內外高靜壓（high hydrostatic pressure,HHP）對PPO酶的鈍化研究僅限1000MPa以下的壓力，在不藉助其它協同因素條件下，難以徹底鈍化PPO酶，完全鈍化PPO酶需1000MPa以上的極端高靜壓。然而，至今未見任何有關1000MPa以上極端高靜壓鈍酶的研究報導。本項目以PPO酶為研究對象，利用1000MPa以上極端高靜壓對其進行處理，系統研究極端高靜壓對PPO酶活性、鈍化動力學、酶變性以及酶結構變化的影響，探討極端高靜壓鈍化酶的機制，推動高靜壓技術在食品加工中套用，具有重要的理論研究意義和實際套用價值。

結題摘要

高靜壓技術（HHP, treatment pressure≤700 MPa）可以較好的保持食品的營養和風味品質，是目前商業化最為成功的非熱加工技術之一。然而，當處理壓力低於700 MPa時（常用最高壓力），該技術難以鈍化那些較為耐受的內源酶，如多酚氧化酶（PPO）。本項目研製了極端高靜壓設備，研究了700 MPa以上處理壓力對蘑菇PPO的鈍化效果，套用一級動力學和兩段式動力學模型分析了HHP對PPO的鈍酶動力學；通過SDS-PAGE和Native-PAGE電泳、表面Zeta 電勢、圓二色光譜、紅外光譜、粒度分析、螢光光譜、表面巰基含量、紫外光譜、原子力顯微鏡和透射電子顯微鏡等檢測分析手段，研究了HHP處理對蘑菇PPO分子結構的影響。結果表明：800 MPa一下處理壓力對蘑菇PPO的鈍化效果較差，當處理壓力超過1000 MPa以後鈍化率逐漸提高。PPO的活性經過1400 MPa和1600 MPa處理1 min後分別下降了90.4%和99.2%。CD光譜、螢光光譜、Zeta電勢和表面巰基含量結果表明極端高靜壓改變了PPO的二級結構和三級結構。PPO分子粒徑分析、原子力顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察結果表明PPO分子經過極端高靜壓處理後變得疏鬆和膨脹。當處理壓力超過1000 MPa時，HHP鈍化PPO可能是由於壓力盒壓制升溫共同作用的結果，其中溫度是主要因素。綜合以上結果，提出了極端壓力條件下HHP鈍化蘑菇PPO的可能機制，即催化微環境的改變和分子的聚集是導致其失活的根本原因。極端高靜壓鈍化酶的機制的初步明確，幫助我們更好的了解了HHP對酶活性與結構的影響，為極端壓力條件下HHP對酶的影響提供重要基礎數據和理論解釋，有利推動HHP與極端高靜壓在食品加工中的合理套用。