多酚氧化酶(PPO)是一类含铜的氧化还原酶,广泛存在于动物,植物,真菌及细菌中。PPO在果蔬酶促褐变中起着重要作用,它主要通过催化单羟基酚羟基化为邻位双酚,将邻位双酚氧化为醌,醌又进一步聚集形成褐色素。除颜色变化外,酶促褐变还将引起果蔬营养品质劣变并导致其市场价值下降。能否有效抑制PPO的活性直接关系到食品加工与保藏后的品质优劣及其经济价值。因此,钝化PPO以控制果蔬褐变意义重大。目前对PPO的研究主要集中于酶学特性及活性抑制等方面,关于PPO钝化机理及有机酸结合物理方法抑制PPO活性及果蔬褐变的研究还很少。因此,本论文开展以下三个部分的研究:首先探讨常用加工手段如有机酸处理和热加工对PPO的钝化机理,在此基础上研究不同酸性条件下PPO的重折叠性及其对常用物理方法如热、高压及超声钝化PPO的影响,最后将所研究的有效手段运用于果蔬如梨泥和鲜切山药,考察其酶活及相关品质变化。本文的主要内容如下:(1)肉桂酸、柠檬酸、苹果酸对PPO具有不同的抑制机理。肉桂酸为PPO的可逆抑制剂,抑制类型为混合型抑制。苹果酸和柠檬酸作为酸化剂使体系pH的降低是其起抑制作用的主要原因。肉桂酸可通过与PPO活性中心附近的组氨酸形成π–π堆积嵌入到PPO的疏水空腔并使PPO二级结构发生重排。在热处理过程中,高温短时和中温长时均能有效钝化PPO。热处理使PPO二级结构发生重排,三级结构被破坏。PPO的失活率与其内源荧光光谱的红移呈正相关性。通过45、55和65°C热处理不同时间得到的具有相同活性的PPO样品其构象及微观结构存在差异,PPO分子在中温条件下发生变形而高温下易形成大的聚集态,这表明相同活性的PPO可能以多种形态存在。(2)酸性条件能够增强物理方法如热和超声对PPO的钝化效果。酸性pH下PPO构象逐渐展开,pH≥4.0条件下PPO活性下降并发生轻微去折叠现象,调回pH 6.8后PPO活性得到恢复且其构象具有重折叠性,但pH≤4.0时PPO发生严重失活及变性,活性及构象变化均不可逆。酸性条件会增强PPO对热的敏感性,其钝化模型符合两相动力学,酸热结合使PPO构象发生更大改变。单独苹果酸(10、20、30 mM)或超声波处理都无法有效钝化PPO,但两者结合的钝化效果明显强于单独使用的效果之和。超声波处理打散PPO分子群,苹果酸结合超声波处理使PPO分子构象及表面微观结构发生更大变化。(3)有机酸结合高压或热加工能更好的抑制果蔬产品褐变和保持果蔬品质。其中柠檬酸能有效抑制PPO和过氧化物酶活性及梨泥褐变,添加柠檬酸(2%,w/w)能使梨泥的总酚含量(TPC)和氧自由基吸收能力(ORAC)提高约50%。酸化处理增强了热和高压对梨氧化酶的钝化效果。在氧化酶等量失活条件下,热处理后的酸化梨泥其色泽略好于高压处理后的梨泥。对于鲜切山药,80°C热处理及50°C联合肉桂酸处理均能够有效抑制鲜切山药褐变。与80°C热处理相比,50°C联合肉桂酸处理的鲜切山药具有更好的营养品质,主要表现在更高的总酚含量及抗氧化性方面,此外,联合处理能更好地维持鲜切山药的质构特性。