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文檔簡介
酯酶的定義、來源及分類
R-O-R’+H2OR-H+R’-OH
酯酸醇甘油三酯+H2O甘油二酯(或甘油一酯脂或甘油)+脂肪酸
酯酶和脂酶同義嗎??酶?酶6.3酯酶目前一頁\總數一百頁\編于二點酯酶(esterase)是催化酯類中酯鍵裂解的酶類,反應可逆。水解時,產物為酸和醇類;合成時,把酸的羥基與醇的醇羥基縮合并脫水,產物為酯類及其它香味物質。R-O-R’+H2OR-O-H+R’-OH
酯酸醇目前二頁\總數一百頁\編于二點脂酶(Lipase,EC3.1.1.3)又叫甘油酯水解酶、脂酶,是酯酶中的一類,催化甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油。目前三頁\總數一百頁\編于二點酯酶分布和來源酯酶廣泛分布于植物、動物和微生物中動物胰臟酯酶和微生物酯酶是酯酶的主要來源。主要是真菌,12屬233種。其次是細菌。酯酶作為生物催化劑已經實現商品化,在食品、醫藥、化工等領域起著越來越重要的作用。羧酸酯水解酶、脂肪酶、磷酸酯水解酶應用最廣目前四頁\總數一百頁\編于二點羧基酯類()磷酸單酯()磷酸二酯()三磷酸單酯()硫酸酯()硫酯()動物源性酯酶反應性質類酯酶的分類()來源分類植物源性酯酶微生物源性酯酶對有機磷化合物作用A類B類C類目前五頁\總數一百頁\編于二點非特異性酶如羧酸酯水解酶作為以脂肪族和芳香族醇的羧酸酯為底物的酶可以作用于乙酸乙酯、丁酸乙酯、甘油三丁酸酯、乙酸苯酯;再如,乙酸酯水解酶是以乙酸酯為底物的酶可以作用于乙酸乙酯和乙酸苯酯。另外,依據酶對底物的特性,分為非特異性和特異性總稱本酯水解酶。目前六頁\總數一百頁\編于二點特異性酯酶分為醇特異性和酸特異性醇可以是一元醇或多元醇、脂肪族醇或芳香族醇;酸可以是有機酸或無機酸。如羧酸酯水解酶中有磷脂酶、葉綠素酶、乙酰膽堿酯酶、果膠酯酶等。目前七頁\總數一百頁\編于二點6.3.2.1酯化作用中酯酶的催化特性非極性溶劑適合于酯化合成,控制酯化系統中的水含量,有利于向合成方向進行,同時,維持微量的水也是促進酶活性的條件之一,在絕對無水的條件下合成反應一般也無法進行。及時移出反應產物可促進酯化反應繼續進行。酯酶的催化特性目前八頁\總數一百頁\編于二點
脂酶的催化特性脂酶的天然底物是不溶于水的,脂酶作為水解酶能作用于乳化的脂肪球,脂肪和水之間的界面是酶作用的部位。100ml甘油三油酸酯乳狀液中界面面積105㎝2胰脂酶作用于不溶解的甘油三酯時,酶活力和乳化液界面面積的關系B-甘油三丁酯O-甘油三油酸酯目前九頁\總數一百頁\編于二點酶反應速度是酶—底物絡合物濃度的函數在脂酶反應體系中,酶-底物絡合物的生成是由于酶吸附在底物與溶劑之間的界面上的結果,而不是由于酶分子結合底物的結果。隨著界面面積增加,更多的脂酶分子離開水相,開始裂開界面上的甘油三酯。當界面面積大到足以容納所有的脂酶分子時,它的進一步增加將不會再影響脂酶的活力。目前十頁\總數一百頁\編于二點脂酶的催化反應條件脂酶的催化反應最適pH和最適溫度隨底物、脂酶的純度、緩沖液和測定的方法不同而稍有改變。雖然大多數脂酶的最適pH在堿性范圍,即pH8~9,但是也有一些脂酶具有酸性的最適pH,如胰脂酶的最適pH為8~9。然而,由于底物、鹽和乳化劑的影響,它的最適pH甚至可以下降到6~7。不同的微生物脂酶的最適pH存在著很大的差異,它們的范圍為5.6~8.5。目前十一頁\總數一百頁\編于二點鹽對脂酶作用有影響膽酸鹽等具有乳化作用的鹽能增強脂酶的活力。重金屬的鹽類確切無疑地抑制脂酶的活力。氯化鈉對豬胰脂酶的作用是必需的。當NaCl的濃度增加到7mmol/L時,酶的活力達到最高值,超過這個濃度,酶的活力開始下降。鈣離子能激活大多數脂酶的作用,并且能增強胰脂酶的熱穩定性。目前十二頁\總數一百頁\編于二點6.3.2.3磷脂酶的催化特性酶A1水解1位健、酶A2水解2位健、酶C水解3位健、酶D水解4位健。目前十三頁\總數一百頁\編于二點6.4多酚氧化酶多酚氧化酶(鄰——二酚:氧氧化還原酶;E1,10,3,1)在植物界乃至動物界分布廣泛,由于其檢測方便,是被最早研究的幾類酶之一。目前十四頁\總數一百頁\編于二點引起食品酶促褐變的主要酶類果蔬食品在加工及貯藏過程中存在褐變反應,而褐變的原因有非酶性的和酶性的,多酚氧化酶是引起食品酶促褐變的主要酶類,因此研究多酚氧化酶的特性對制定食品的加工與保藏工藝有非常重要的意義。目前十五頁\總數一百頁\編于二點有害:新鮮、冷凍、干制和罐藏產品的褐變。有利:紅茶生產,黑葡萄干生產等三要素:底物、O2、酶目前十六頁\總數一百頁\編于二點6.4.1多酚氧化酶在自然界的分布(1)廣泛存在于自然界,植物、微生物及動物器官。植物品種不同,含量變化很大。果蔬中以橄欖含量最高。(2)PPO在植物細胞中分布取決于品種和年齡,果蔬而言還取決成熟度,如馬鈴薯,芽根﹥幼葉﹥成熟葉、莖葉。(3)PPO在果蔬的不同部分含量存在很大差異。大多數水果中PPO以結合狀態存在。葡萄皮中PPO活力高,葡萄成熟時PPO活力下降幅度最大。目前十七頁\總數一百頁\編于二點6.4.2PPO催化的反應及其作用底物6.4.2.1催化反應:兩類反應都需要有分子氧參加
(1)一元酚羥基化:蘑菇中單酚。
(2)鄰二酚氧化,生成鄰苯醌。目前十八頁\總數一百頁\編于二點
多酚氧化酶催化的氧化反應的最初產物鄰-醌將繼續變化①相互作用生成高分子量聚合物。②與氨基酸或蛋白質作用生成高分子絡合物。③氧化其氧化-還原電位較低的化合物,生成無色化合物——其中①②導致褐色素的生成,反應③的產物是無色的目前十九頁\總數一百頁\編于二點6.4.2.2作用底物(1)果蔬中四類
①兒茶素
②3,4-二羥基肉桂酸酯
③3,4-二羥基苯丙氨酸
④ 酪氨酸目前二十頁\總數一百頁\編于二點(2)特點PPO的最佳底物并非和酶同時存在于同一植物中。
PPO只能催化在對位上有一個大于-CH3的取代基的一元酚羥基化,即PPO對底物具有特異性要求。不同的品種果蔬,同一品種不同部位中PPO具有不同的底物特性。PPO在植株幼嫩階段及生長旺盛期活性最高。目前二十一頁\總數一百頁\編于二點6.4.3pH對多酚氧化酶活力的影響PPO的最適pH4-7之間波動。不同種類、不同品種、同一果蔬的不同部位,pH也有差異。酶的提取或分離方法對最適pH也有影響。測定酶活力時,采用的底物和緩沖液對酶最適pH有影響。有些情況下,PPO具有一個最適pH外,尚有第二個最適pH。目前二十二頁\總數一百頁\編于二點目前二十三頁\總數一百頁\編于二點6.4.4溫度對多酚氧化酶活力的影響酶活力最適溫度逐步先提高后降低,如桃中PPO,從3℃開始隨溫度升高,至37℃最高,后下降。不同底物表現出不同的PPO酶活力最適溫度:如馬鈴薯,底物為兒茶素,最適溫度22℃;底物為焦醅酚,最適溫度15-35℃,線性上升。熱失活溫度70-90℃/短時間。低溫狀態酶失活是可逆的。微量的多酚氧化酶也能導致果蔬褐變,冷凍食品生產中熱處理是必要的。目前二十四頁\總數一百頁\編于二點6.4.5多酚氧化酶抑制效應酶促褐變三因素:酶,底物,O2。為什么柑桔榨汁后不易發生褐變?目前二十五頁\總數一百頁\編于二點(1)對酶的抑制:PPO以銅為輔基的金屬蛋白,金屬螯合物,如抗壞血酸、檸檬酸、EDTA、果膠、氰化物。目前二十六頁\總數一百頁\編于二點(2)與酶催化生成的反應產物作用①同鄰二酚氧化產物醌作用的還原劑,如抗壞血酸、SO2、偏重亞硫酸鹽。②醌偶合劑:與醌作用,生成穩定的無色化合物,如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、偏重亞硫酸鹽。目前二十七頁\總數一百頁\編于二點(3)清除酶作用的底物與酚類底物作用的化合物:PVPP(聚乙烯吡咯烷酮)與酚強烈締合,消去底物。(無甲醛啤酒的生產)隔氧(4)熱燙處理(滅酶)目前二十八頁\總數一百頁\編于二點6.4.6光照強度與多酚氧化酶活性多酚氧化酶屬于植物體內的末端氧化酶系統,光照明顯促進了此酶的活性。不同光照條件下海帶體內酚類化合物含量的結果表明,在0-1200Lx(勒克斯)間,PPO隨光照強度增加而呈上升趨勢。在對玫瑰組織培養的研究中,采用不同的遮光處理(對照、單層膜、雙層膜),其結果也同樣證明在一定的光照強度變化幅度內,PPO活性和接種后的褐變率均隨光強增加而上升。目前二十九頁\總數一百頁\編于二點6.4.7多酚氧化酶的激活劑
多酚氧化酶的作用會導致食品褐變。長期以來,防止食品的酶促褐變是一個重要的研究課題。食品界在多酚氧化酶的抑制劑方面作了很多的研究工作,而對于它的激活劑相對地了解較少。目前三十頁\總數一百頁\編于二點陰離子洗滌劑,例如SDS(十二烷基磺酸鈉),能有效激活多酚氧化酶。若蘋果經PVP(聚乙烯毗咯烷酮)處理,其果皮的多酚氧化酶便會失活,但用SDS處理后又能將已失活的酶激活。SDS能激活以潛在的形式存在于粗提取液中的多酚氧化酶。目前三十一頁\總數一百頁\編于二點若用酸或尿素短時間地處理葡萄中的多酚氧化酶,能使酶可逆地激活;如果用酸處理作用時間較長,會導致酶不可逆地激活。另外Cu2+和底物3,4-二羥基苯丙氨酸對一些果蔬來源的多酚氧化酶也有激活作用。目前三十二頁\總數一百頁\編于二點6.5葡萄糖氧化酶(GOD)GlucoseOxidase,簡稱GOD,β-D-葡萄糖:氧氧化還原酶;)是一種需氧脫氫酶,能專一地氧化β-D-葡萄糖成為葡萄糖酸內酯和過氧化氫。目前三十三頁\總數一百頁\編于二點葡萄糖氧化酶的催化反應:
+O2→+H2O2目前三十四頁\總數一百頁\編于二點1928年由Muller首先從黑曲霉(Aspergillusniger)的無細胞提取液中發現葡萄糖氧化酶。隨后Kusai等、Pazur和Swobod-da等分別從青霉素(P.Variable)和黑曲霉中提純葡萄糖氧化酶。其他霉菌,像米曲霉和點青霉也能產生葡萄糖氧化酶,然而在高等植物和動物體內還沒有發現葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶現已從多種材料中提取純化予以結晶,并廣泛應用于食品、醫藥、臨床化學和分析化學等許多領域中。目前三十五頁\總數一百頁\編于二點6.5.1葡萄糖氧化酶的催化特異性葡萄糖氧化酶與其他大多數酶一樣,特異性非常嚴格。它對β-D-吡喃葡萄糖表現出高度的專一性。葡萄糖氧化酶底物分子C(1)上的羥基在酶的催化作用中起到重要作用,且羥基處在β-位時酶的活力比處在α-位時高約160倍。底物分子中的任何一點改變都會顯著降低其氧化速率。目前三十六頁\總數一百頁\編于二點表7-14葡萄糖氧化酶的底物特異性葡萄糖改性的位置化合物同β-D-葡萄糖的差別相對速率β-D-葡萄糖1001α-D-葡萄糖C(1)上OH的構型0.6411,5-脫水-D-葡萄糖醇C(1)上OH被H取代022-脫氧-D-葡萄糖C(2)上OH被H取代3.32D-甘露糖C(2)上OH的構型0.9822-O-甲基-D-葡萄糖C(2)上OH的H被甲基取代033-脫氧-D-葡萄糖C(3)上OH被H取代14D-半乳糖C(4)上OH的構型0.544-脫氧-D-葡萄糖C(4)上OH被H取代255-脫氧-D-葡萄糖C(5)上OH被H取代0.055L-葡萄糖C(5)上CH2OH的構型066-脫氧-D-葡萄糖C(6)上OH被H取代06木糖C(6)被H取代0.98目前三十七頁\總數一百頁\編于二點6.5.2葡萄糖氧化酶的分子組成及其作用機制葡萄糖氧化酶以黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)為輔基,每克分子酶含2克分子FAD,來源不同,其分子量亦有所差別。目前葡萄糖氧化酶的工業酶制劑主要來源于黑曲霉,因此黑曲霉葡萄糖氧化酶是這類酶中研究得最為徹底的一種。黑曲霉葡萄糖氧化酶分子量為16萬左右。目前三十八頁\總數一百頁\編于二點實驗數據證明,葡萄糖氧化酶催化的反應的速度同時取決于O2
和葡萄糖的濃度,反應遵循乒乓機制,可以用下面的圖表來表示:p141圖6-7圖中G和L分別代表β-D-葡萄糖和δ-D-葡萄糖酸內酯目前三十九頁\總數一百頁\編于二點也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反應:目前四十頁\總數一百頁\編于二點反應中,氧化態酶EFAD作為脫氫酶從β-D-葡萄糖分子中取走兩個氫原子形成還原態酶EFADH2和δ-D-葡萄糖酸內酯,隨后δ-D-葡萄糖酸內酯非酶水解成D-葡萄糖酸,同時還原態葡萄糖氧化酶被分子氧再氧化成氧化態葡萄糖氧化酶。如果反應體系中存在過氧化氫酶,那么H2O2被催化分解成H2O和O2。目前四十一頁\總數一百頁\編于二點6.5.3pH對葡萄糖氧化酶作用的影響葡萄糖氧化酶的最適pH值為5.6,在pH3.5~pH6.5之間保持良好的穩定性。結晶酶在pH3.5~7.6,40℃下穩定。沒有保護劑存在的情況下,pH大于8.0或小于2.0酶將迅速失活。酶的底物起著穩定酶的作用,例如,在pH8.1和不存在葡萄糖的條件下,10分鐘內酶活力損失90%;而在相同pH和存在葡萄糖的條件下,40分鐘內酶活力僅損失20%。目前四十二頁\總數一百頁\編于二點在實際工作中的特定環境下,低pH時也可以使用葡萄糖氧化酶。盡管在該環境下葡萄糖氧化酶的反應速度較慢,但它仍能起到催化作用。表7-15葡萄糖氧化酶的相對穩定性介質30℃時間(小時)0244872100可樂飲料pH2.610090877255葡萄飲料pH3.210093867966目前四十三頁\總數一百頁\編于二點6.5.4溫度對葡萄糖氧化酶作用的影響葡萄糖氧化酶的作用溫度范圍較寬,最適作用溫度為30~50℃,在低溫下有很好的穩定性。葡萄糖氧化酶催化反應需要氧的參與,反應溫度改變將導致反應體系中氧的濃度發生改變,從而影響酶活性。溫度升高時,反應體系中氧的溶解度下降,這就抵消了溫度升高對酶反應速度的影響。目前四十四頁\總數一百頁\編于二點6.5.5葡萄糖氧化酶的抑制劑葡萄糖氧化酶的抑制劑、Cu2+和其他巰基(-SH)螯合劑。甘露糖、果糖以及D-阿拉伯糖對葡萄糖氧化酶有比較明顯的競爭性抑制作用,因此不宜與其共同使用。氰化物和一氧化碳對酶沒有抑制作用。目前四十五頁\總數一百頁\編于二點6.5.6葡萄糖氧化酶在食品加工中的應用葡萄糖氧化酶的作用歸納起來不外乎四個方面:一是去葡萄糖,二是脫氧,三是殺菌,四是測定葡萄糖含量。目前四十六頁\總數一百頁\編于二點6.5.6.1蛋類食品的脫糖保鮮蛋清中含有0.5%~0.6%的葡萄糖,因此在蛋類制品加工和貯藏過程中,極易發生葡萄糖分子中的羰基與蛋白質分子的氨基結合生成黑蛋白的美拉德反應。美拉德反應不但導致食品中葡萄糖和游離氨基消失,還會使食品褐變、營養損失,風味也會發生變化,甚至產生有毒物質。在蛋制品加工過程中往往要先進行蛋清的脫糖處理,以防止食品因氧化而引起的品質下降和變質。目前四十七頁\總數一百頁\編于二點用葡萄糖氧化酶—過氧化氫酶體系將還原糖分子上的醛基轉變成羧基,這樣就消除了美拉德反應中的產物之一--------還原糖。反應中需要不斷地供給氧氣,因此使用葡萄糖氧化酶脫糖時應分次加入適量的H2O2溶液,這樣同葡萄糖氧化酶一起使用的過氧化氫酶就能分解H2O2,以補充反應所需要的氧。目前四十八頁\總數一百頁\編于二點另外,適當降低反應溫度可以保持乳狀液的穩定性,且由于溫度降低后氧在蛋品中的溶解度提高,酶反應速度不受影響。因此,目前食品工業優先選擇在低溫下完成蛋品的脫糖操作。脫糖處理后蛋清可保持原有色澤,且蛋腥味消失,起泡性和起泡穩定性均有明顯提高,凝膠強度也有所增加。目前四十九頁\總數一百頁\編于二點6.5.6.2防止食品氧化食品在運輸貯藏保存過程中,由于氧的作用,容易發生一系列不利于產品質量的化學反應,引起色、香、味的改變。例如,氧的存在容易引起花生、奶粉、餅干、油炸食品等富含油脂的食品發生氧化作用,引起油脂酸敗,產生不良風味而造成食品營養損失、變質。氧化也會引起去皮果蔬、果醬以及肉類發生褐變。另外氧的存在也為許多微生物生長創造了條件,導致食品風味品質下降。目前五十頁\總數一百頁\編于二點解決氧化問題的根本辦法是脫氧。葡萄糖氧化酶是一種理想的除氧保鮮劑,可有效防止食品因氧化而引起的質量下降和變質。罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的吸氧保鮮袋防止氧化,罐裝果汁、酒和水果罐頭等可以直接加入葡萄糖氧化酶以保持品質,另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐裝容器的氧化作用。目前五十一頁\總數一百頁\編于二點6.5.6.3殺菌由于葡萄糖氧化酶能去除氧,所以能防止好氣菌的生長繁殖;同時由于產生過氧化氫,也可起到殺菌的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情況下防止微生物的繁殖。目前五十二頁\總數一百頁\編于二點6.5.6.4葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用葡萄糖氧化酶能專一氧化葡萄糖,故可用于定量測定各種食品中的葡萄糖含量。目前利用固定化技術制成的葡萄糖氧化酶分析儀器已廣泛應用于發酵行業發酵液中殘糖(主要是葡萄糖)的測定,方法簡單、快速、準確。葡萄糖氧化酶也可用于測定食品中的果糖含量。需要指出的是,當用酶法測定樣品的果糖含量時,如果樣品中含有大量葡萄糖(葡萄糖含量/果糖含量>5),必須采用葡萄糖氧化酶先將樣品中的葡萄糖除去,否則測定的準確性就會降低。目前五十三頁\總數一百頁\編于二點五超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,簡稱)是一類含金屬的酶。目前五十四頁\總數一百頁\編于二點超氧化物歧化酶每克分子酶的氨基酸殘基數在300個左右,它在生物界分布極廣,廣泛存在于需氧生物、耐氧生物及某些厭氧微生物中。目前已知的SOD主要分為三類,即Cu-Zn-SOD,Mn-SOD和Fe-SOD。Cu-Zn-SOD主要存在于包括人類在內的所有高等真核生物中,在真核細胞的細胞漿中分子量約為32000左右,呈蘭綠色。目前五十五頁\總數一百頁\編于二點Mn-SOD在高等生物的線粒體及細菌中均有發現,來自原核細胞的分子量約為48000,來自真核細胞線粒體的分子量約為30000,呈粉紅色。Fe-SOD只存在于原核細胞,分子量約在38000左右,呈黃色。三類SOD可能具有不同的進化祖先。SOD存在于幾乎所有靠有氧呼吸的生物體內,從細菌、真菌、高等植物、高等動物直至人體均有存在。含SOD較高的天然植物有大蒜,其他如韭菜、大蔥、油菜、檸檬和番茄等也含有。目前五十六頁\總數一百頁\編于二點1催化機制超氧化物歧化酶的作用機制:催化超氧陰離子的歧化反應。O2ˉ+O2ˉ+2H
O2+H2O2根據衰老的自由基學說,老化是自由基產生和清除發生障礙的結果。在生物體內由于作用外界和內在的因素,瞬間能產生大量的自由基。在正常情況下,產生和清除處于平衡狀態。但隨著機體的衰老,清除內能逐漸減弱,這種平衡被打亂,多余的自由基就能通過多種渠道損害機體。目前五十七頁\總數一百頁\編于二點皺紋和老年斑是如何產生的?交聯聚合脂質過氧化物蛋白質導致膠原堅硬、長度縮短、失去膨脹力不溶性蛋白質氧自由基多價不飽和脂肪酸丙二醛與磷脂酰乙醇胺交聯氧化酶黃色色素棕褐色色素與蛋白質、胺類或脂類結合目前五十八頁\總數一百頁\編于二點超氧化物歧化酶是專一清除氧自由基的清除劑。SOD能清除O2ˉ,同時生成H2O2,H2O2可被過氧化氫酶清除生成H2O和O2。所以,SOD可清除機體代謝過程中所產生的過量O2ˉ,延緩由于自由基侵害而出現的衰老現象。目前五十九頁\總數一百頁\編于二點2理化性質當SOD受到外界各種因素,如溫度、pH、氰化物、變性劑和電離輻射等的影響,其分子結構和酶活性都會發生變化。目前六十頁\總數一百頁\編于二點2.1熱穩定性超氧化物歧化酶是一種金屬蛋白,它對熱表現出異常的穩定性。實驗證明,超氧化物歧化酶在55℃/15~30分鐘,60℃/10~25分鐘或65℃/10~15分鐘的條件下,酶活性的變化不大。加熱至75℃時,其酶活性幾乎不會喪失。在離子強度非常低時,即使加熱至95℃其酶活性喪失亦很小。目前六十一頁\總數一百頁\編于二點牛紅細胞中Cu-Zn-SOD的Tm為83℃,這是至今為止發現熱穩定性最高的球蛋白之一。室溫下保藏9個月,酶活存留率為60%;保藏一年為51.2%。SOD的熱穩定性有種族差異,如大鼠肝中的Mn-SOD不耐熱,但從人肝和雞肝得到的Mn-SOD卻很耐熱,即使在65~70℃加熱數分鐘,它的活性也喪失很少。目前六十二頁\總數一百頁\編于二點2.2pH的影響:pH的改變會引起酶蛋白與金屬輔因子結合狀態的改變。實驗表明,天然的Cu-Zn-SOD在pH3.6時,95%的Zn會脫落,在pH<6.0時,Cu的結合位點要移動,當pH>12.2時酶的構象會發生變化,但總的來說,SOD對pH并不敏感,通常在pH5.3~9.5范圍內對酶活性影響不大。目前六十三頁\總數一百頁\編于二點2.3對氰化物的敏感性實驗表明,不同種類的SOD對氰化物的敏感性是不同的。所有的Cu-Zn-SOD都對氰化物敏感,相反Mn-SOD卻抗氰化物。SOD的這個特性已用于臨床診斷。在大多數情況下,正常細胞和腫瘤細胞之間在Mn-SOD活性變化上有差異,腫瘤細胞內的SOD要比正常的低得多。因此能否把Mn-SOD的含量變化做為一個指標用于腫瘤診斷這是一項有意義的工作。目前六十四頁\總數一百頁\編于二點2.4金屬輔因子Cu-Zn-SOD中Cu與Zn的作用是不同的,Zn僅與酶分子的結構有關,而與催化活性無關,而Cu卻與催化活性有關。透析去Cu,則酶活性全部喪失,一旦重新加入,活性恢復。Mn和Fe與Cu一樣分別對Mn-SOD和Fe-SOD的催化活性具有作用。目前六十五頁\總數一百頁\編于二點2.5變性劑和還原劑在SOD的變性劑中,研究最多的是尿素、SDS和EDTA。實驗表明,牛血SOD在含有SDS、EDTA的6M尿素溶液中加熱,活性喪失很快。但在8M尿素溶液中SOD相當穩定。還原劑如巰基乙醇主要作用于-SH或二硫鍵,當加入巰基乙醇后SOD就會解聚。這已在人、牛和麥胚中的Cu-Zn-SOD中得到證實。SOD的解聚會導致酶活性的降低。目前六十六頁\總數一百頁\編于二點2.6電離輻射電離輻射會產生超氧陰離子,SOD能清除超氧陰離子,所以SOD具有抗輻射作用。實驗表明,SOD通過輻照后,除酶本身活性降低外,它的許多理化性質如電子圖譜、紫外吸收、電子核磁共振以及銅、鋅的含量等都會發生變化。Mn-SOD和Fe-SOD經電離輻射后,金屬輔助因子Mn和Fe會脫落,從而導致酶活性的喪失。目前六十七頁\總數一百頁\編于二點3生理功能
目前六十八頁\總數一百頁\編于二點3.1SOD是特殊的氧自由基清除劑隨著年齡的增長,人體免疫力的下降,特別是人在工作、生活中,精神緊張、憂郁、空氣污染、失眠等原因引發的代謝紊亂等,會導致體內氧自由基的增加和泛濫。當人體防氧化系統不足以與它相抗衡時,便誘發各種疾病,并加速了人體衰老。醫學研究證明,氧自由基使引發的疾病有100多種,如心臟病、肺氣腫、氧中毒、動脈硬化、中風、糖尿病、皮膚病、白內障、癌癥等。目前六十九頁\總數一百頁\編于二點而超氧化物歧化酶便是氧自由基的天然克星,國內外醫學界一致公認,超氧化物歧化酶是專一清除氧自由基的清除劑。SOD可清除機體代謝過程中所產生的過量O2ˉ,延緩由于自由基侵害而出現的衰老現象,如皮膚衰老和脂褐素沉淀的出現;可提高人體對那些由于自由基侵害而誘發的疾病的抵抗力,包括腫瘤、炎癥、肺氣腫、白內障和自身免疫疾病等;目前七十頁\總數一百頁\編于二點超氧化物歧化酶還可提高人體對自由基外界誘發因子的抵抗力,如煙霧、有毒化學品和有毒醫藥品等,增強機體對外界環境的適應力,還可減輕腫瘤患者在化療、放療時的疼痛及嚴重的副作用,如骨髓損傷和白細胞減少等;并可消除機體疲勞,增強對超負荷大運動量的適應力。目前七十一頁\總數一百頁\編于二點3.2SOD具有電腦業的防曬效果
在電離輻射的間接作用下,生物體內水分子經激發與電離后產生了包括超氧陰離子(O2ˉ)在內的氧自由基,而SOD是氧自由基專一清除劑,在照射前供給外源性SOD,可有抗輻射效果。紫外線的光量子能量高于可見光,但X-射線或γ-射線的光量子能量又比紫外線高得多。日光致使皮膚變黑,甚至產生炎癥。其主要原因就是氧的自由損害,因此經常使用SOD化妝品能有效防止機體免受電離輻射(尤其紫外線)的損害,SOD有明顯的防曬效果。目前七十二頁\總數一百頁\編于二點3.3SOD有明顯的抗炎效果
活性氧損害是引起炎癥的主要原因,SOD是氧自由基清除劑,故SOD可作為抗炎藥。大量研究表明SOD安全無副反應,也很少出現過敏癥狀。歐美國家已于1988年批準它作為一種臨床治療藥物。已在化妝品、牙膏和功能性食品中得到廣泛應用。但有些疾病患者如腎功能衰竭、尿毒癥、精神病及患孤獨癥的小孩,其血液中SOD濃度比正常人高很多,這種特殊人群不需補充而是要抑制或減少SOD。目前七十三頁\總數一百頁\編于二點4SOD在食品中的應用
目前七十四頁\總數一百頁\編于二點4.1SOD可制成口服液、化妝品使用SOD制作口服液試驗表明:SOD在小鼠模擬胃酸中37℃保溫150min,活力仍殘存81%;SOD在T=37℃,作用時間210min下對胃蛋白酶和胰酶的降解原,仍殘存82%和84%活力,SOD可透過小腸,即可為小腸吸收。因為SOD分子中不含色氨酸,芳香氨酸也很少,能抗胃蛋白酶水解。目前七十五頁\總數一百頁\編于二點皺紋是皮膚衰老的標志,皺紋的產生是由于自由基脂質過氧化反應發生在皮膚上,使真皮的膠原蛋白變性和交聯,導致膠原堅硬,長度縮短,使皮膚失去膨脹力而形成皺紋。并且皮膚在紫外光照射下會產生超氧自由基,而使皮膚變黑。SOD是超氧自由基的清除劑,經常使用添加SOD的化妝品,等于對機體不斷補充外源性SOD,能有效的防止或延緩皮膚衰老。目前七十六頁\總數一百頁\編于二點經臨床試驗證明,SOD化妝品具有抗衰老、抗皺、抗炎癥、防曬、去色素沉著、防止老年斑的形成等功效。長期使用可使皮膚富有彈性和光澤,青春常駐。添加SOD的化妝品種類有:化妝水、露、霜、洗面乳、沐浴液、護發素等系列化妝品。目前七十七頁\總數一百頁\編于二點4.2SOD作為抗氧化劑可防止氧化酶引起的食品變質及哈變等現象。目前七十八頁\總數一百頁\編于二點4.3作為食品營養強化劑可作為抗衰老功能食品的添加劑,如制成強化SOD的牛奶、飲料、口香糖等系列產品。在食品保健業中,目前已滲入超氧化物歧化酶的有蛋黃漿、中老年奶粉、可溶性咖啡、啤酒、SOD口服液等。目前七十九頁\總數一百頁\編于二點5過氧化物酶(Peroxidase)催化的反應:H2O2+AH22H2O+A[Cf:過氧化氫酶:AH2亦為過氧化氫]過氧化物酶廣泛存在于自然界,可分類如下:
含鐵過氧化物酶正鐵血紅素過氧化物酶
綠過氧化物酶
黃蛋白過氧化物酶目前八十頁\總數一百頁\編于二點5.1過氧化物酶在自然界的分布在植物細胞中以兩種形式存在:1)以可溶形式存在于細胞漿中2)以結合形式在細胞中與細胞壁、膜或細胞器相結合而存在一些化合物能誘導過氧化物酶的產生:赤霉素,苯基硼酸,乙烯目前八十一頁\總數一百頁\編于二點5.2過氧化物酶在食品加工中的作用過氧化物酶在植物生命循環中可能的作用:過氧化物酶和木質素的生物合成有關;過氧化物酶通過氧化吲哚乙酸參與植物生長調節;過氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指標;過氧化物酶可能與果蔬成熟時葉綠素的降解有關;一些果蔬中使胡蘿卜素褪色的酶具有過氧化物酶的特征。目前八十二頁\總數一百頁\編于二點過氧化物酶在果蔬加工和保藏中的主要的作用1)此酶活力與果蔬產品(特別是那些非酸性蔬菜,)在保藏期間形成的不良風味有關2)此酶屬于較耐熱的酶類,它在果蔬加工中常被用作熱處理是否充分的指標。目前八十三頁\總數一百頁\編于二點5.3過氧化物酶催化的反應能催化四類反應:1)有氫供體存在的條件下催化過氧化氫或氫過氧化物的分解,即過氧化活力2)氧化作用3)在沒有其他氫供體存在的條件下催化過氧化氫的分解4)羥基化作用目前八十四頁\總數一百頁\編于二點5.4過氧化物酶的最適pH和最適溫度果蔬最適pH說明葡萄5.4檸檬酸-磷酸緩沖液4.0~5.0硼酸緩沖液0.02mol/L5.0~6.0醋酸緩沖液0.1mol/L香蕉5.0~6.0粗提液經凝膠過濾色譜純化菠蘿4.2和緩沖液無關青刀豆5.0~5.4馬鈴薯5.0勻漿甘藍5.1~6.3勻漿花菜5.0~5.7勻漿目前八十五頁\總數一百頁\編于二點過氧化物酶的最適溫度不同來源的過氧化物酶在最適作用溫度上存在很大的差別.如馬鈴薯和花菜的過氧化物酶的最適溫度分別為55℃和35~40℃目前八十六頁\總數一百頁\編于二點5.5過氧化物酶的穩定性
過氧化物酶的熱失活特性
許多果蔬中的過氧化物酶的熱失活是一個雙相和部分可逆的過程.熱失活的雙相過程指的是過氧化物酶中含有不同的耐熱性質部分.其中不耐熱部分在熱處理時很快失活,而耐熱部分在同樣溫度下緩慢失活.目前八十七頁\總數一百頁\編于二點過氧化物酶失活的部分可逆過程熱失活的部分可逆過程指的是經熱處理后的酶液在室溫或較低溫度下保藏時,它的部分活性可以再生。目前八十八頁\總數一百頁\編于二點5.6過氧化物酶的應用
---酚類污染的處理酚類可被辣根過氧化物酶(HRP)清除。酚類可被氧化為含苯氧基的自由基,后者可進一步反應生成不同的聚合物或低聚物,它們的毒性低于酚類,而且這些產物因為溶解度低,很容易從水中移去。
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