极端高静压钝化多酚氧化酶分子机制研究

多酚氧化酶(PPO)是果蔬中耐压的内源酶。目前国内外高静压（high hydrostatic pressure,HHP）对PPO酶的钝化研究仅限1000MPa以下的压力，在不借助其它协同因素条件下，难以彻底钝化PPO酶，完全钝化PPO酶需1000MPa以上的极端高静压。然而，至今未见任何有关1000MPa以上极端高静压钝酶的研究报道。本项目以PPO酶为研究对象，利用1000MPa以上极端高静压对其进行处理，系统研究极端高静压对PPO酶活性、钝化动力学、酶变性以及酶结构变化的影响，探讨极端高静压钝化酶的机制，推动高静压技术在食品加工中应用，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。

高静压技术（HHP, treatment pressure≤700 MPa）可以较好的保持食品的营养和风味品质，是目前商业化最为成功的非热加工技术之一。然而，当处理压力低于700 MPa时（常用最高压力），该技术难以钝化那些较为耐受的内源酶，如多酚氧化酶（PPO）。本项目研制了极端高静压设备，研究了700 MPa以上处理压力对蘑菇PPO的钝化效果，应用一级动力学和两段式动力学模型分析了HHP对PPO的钝酶动力学；通过SDS-PAGE和Native-PAGE电泳、表面Zeta 电势、圆二色光谱、红外光谱、粒度分析、荧光光谱、表面巯基含量、紫外光谱、原子力显微镜和透射电子显微镜等检测分析手段，研究了HHP处理对蘑菇PPO分子结构的影响。结果表明：800 MPa一下处理压力对蘑菇PPO的钝化效果较差，当处理压力超过1000 MPa以后钝化率逐渐提高。PPO的活性经过1400 MPa和1600 MPa处理1 min后分别下降了90.4%和99.2%。CD光谱、荧光光谱、Zeta电势和表面巯基含量结果表明极端高静压改变了PPO的二级结构和三级结构。PPO分子粒径分析、原子力显微镜和透射电子显微镜观察结果表明PPO分子经过极端高静压处理后变得疏松和膨胀。当处理压力超过1000 MPa时，HHP钝化PPO可能是由于压力盒压制升温共同作用的结果，其中温度是主要因素。综合以上结果，提出了极端压力条件下HHP钝化蘑菇PPO的可能机制，即催化微环境的改变和分子的聚集是导致其失活的根本原因。极端高静压钝化酶的机制的初步明确，帮助我们更好的了解了HHP对酶活性与结构的影响，为极端压力条件下HHP对酶的影响提供重要基础数据和理论解释，有利推动HHP与极端高静压在食品加工中的合理应用。