理论教育 pH对多酚氧化酶活性的影响

pH对多酚氧化酶活性的影响

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在过酸过碱的pH环境下,酶活性部位的质子异变基团的电离变化可能破坏了活性位点的最适环境,影响酶与底物的结合以及催化反应。菠菜PPO只有一个最适pH,为8左右,当pH低于6则几乎没有活性。然而,对于PPO的单酚酶活性,以对甲酚为底物,最适pH为7.5。底物性质是活性测定中的另一个变量,这可能会显著影响酶的最适pH。对于苹果、草莓和樱桃的PPO在加入SDS后所表现的最适pH变化,并非PPO潜伏形式激活所致。

pH对多酚氧化酶活性的影响

在过酸过碱的pH环境下,酶活性部位的质子异变基团的电离变化可能破坏了活性位点的最适环境,影响酶与底物的结合以及催化反应。此外,pH所引起的蛋白质不可逆变性或底物稳定性降低,也可能影响酶的催化活性。相关报道称,试验中pH条件会影响PPO动力学表现,因为pH会诱导酶的构象变化(Jiménez-Atiénzar and Cabanes et al.,2004).

虽然不同植物来源的PPO其最适pH变化很大,但总体限于4.0~8.0。以4-甲基邻苯二酚为底物,樱桃草莓PPO有一个狭窄的最适pH值范围,并以pH 4.5为最佳。某些水果,包括杏仁、杏、桃和李子,其PPO最大活性一般在pH 5左右。其中杏与李的PPO可以在一个较宽的酸性pH范围内表现出最大的活性。苹果葡萄PPO其最适pH在3.5~4.5内变化(Ni Eidhin and Murphy et al.,2006),而对于其他水果,它们的最适pH远高于3.5。然而,由于葡萄的品种差异,PPO最适pH变化范围在3.5~7.3(Fortea and López-Miranda et al.,2009)。其他学者对苹果PPO的最适pH进行过测定,发现苹果PPO只有一个最适pH,范围为4.5~5。另一些学者则观察到两个最适pH的存在,分别为5和7(Rocha and Morais,2001)。

亚热带水果如龙眼、菠萝,其PPO是在近中性pH值时最活跃(Jiang,1999)。而在猕猴桃中,当pH为8,以(+)儿茶素为底物时,PPO活性最大(Park and Luh,1985)。蔬菜PPO最适pH也取决于植物来源。生菜PPO最佳pH为5~8,范围较宽(Park and Luh,1985;Gawlik-Dziki and Złotek et al.,2008)。菠菜PPO只有一个最适pH,为8左右,当pH低于6则几乎没有活性。pH值对茄子中二酚酶和单酚酶活性影响明显不同(Perez-Gilabert and García Carmona,2000)。对于二酚酶活性而言,以4-甲基邻苯二酚和叔丁基邻苯二酚为底物,PPO最适pH为5.0和6.5。然而,对于PPO的单酚酶活性,以对甲酚为底物,最适pH为7.5。

一些PPO显示两个最适pH范围,如马铃薯小麦。马铃薯PPO活性最适pH为4.5~5.0和6.0~6.5,且均以绿原酸、邻苯二酚为底物。这是由于酶-底物复合物存在两个电离状态或体系中存在两个不同pKs,因为在电泳实验中,只有一个电泳活性带被观察到(Sanchez-Ferrer and Laveda et al.,1993)。植物中PPO同工酶的存在也可能表现出不同的最适pH,例如,采用DEAE-纤维素柱从猕猴桃中分离获得两个PPO组分,以邻苯二酚为底物时,分别在pH为6.8和7.3表现最佳活性(Park and Luh,1985);从红薯中纯化的两个同工酶在氧化绿原酸时最适pH分别为5.4和6.7;有学者在香蕉花蕾提取液中两个PPO同工酶氧化多巴胺的最适pH分别为5.5和6.8(Gooding and Bird et al.,2001)。(www.daowen.com)

最适pH受多个试验因素如提取方法、温度和酚类底物的性质以及使用过程中的缓冲系统影响。这也使研究者通过改变方法和底物来获得可靠数据变得困难。未经任何纯化工艺所提取到的橄榄PPO具有广泛的最适pH 5.5~7.5,而经丙酮粉纯化后的橄榄PPO有单一最适pH值4.5(Toscano and Colarieti et al.,2003;Segovia-Bravo and Jarén-Galán et al.,2007)。底物性质是活性测定中的另一个变量,这可能会显著影响酶的最适pH。例如,茶叶PPO以焦性没食子酸为底物时,在pH为5.7时有最大活性,以4-甲基邻苯二酚为底物时,最适pH为5.0。PPO最佳pH也依赖底物差异。这种变化可以归结于在酸碱条件下底物与酶活性位点结合能力存在差异。

PPO的最适pH在加入调节剂如SDS后,也会发生变化。在SDS存在的情况下,苹果PPO活性随pH的变化而变化。不考虑底物,加入3.5 mmol/L的SDS,苹果PPO活性在酸性条件下受抑制,在pH值大于5时开始活跃(Ni Eidhin and Murphy et al.,2006);该体系中,当酶反应底物发生变化时,如从4-甲基邻苯二酚变为叔丁基邻苯二酚,最适pH升高。这种类似情况也发生在樱桃、桃、草莓和蚕豆的PPO中,即SDS的存在会导致酶最适pH升高。对于苹果、草莓和樱桃的PPO在加入SDS后所表现的最适pH变化,并非PPO潜伏形式激活所致。与此相反,在蚕豆和桃内PPO存在潜伏形式,加入SDS会成倍激活该形式(Laveda and Núñez-Delicado et al.,2000)。PPO在潜伏态和SDS激活态下,最佳pH的变化是由于带负电荷的SDS与酶的相互作用引起酶解离情况的灵敏变化。

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