半胱氨酸希夫碱化合物对橄榄酶促褐变代谢的调控机理

Chinese olive fruits are easy to lose water, browning and perishing during post-harvest storage or processing, which will greatly descend their edible characteristics and despreciate their merchandise value, and also demage the fruits and vegetables exports market. Therefore, it is very urgent to prevent enzymatic browning and microbic perishing of fruits and vegetables. This problem has arisen the interest of many scholars. In continuing our research of polyphenoloxidase (PPO) inhibitors, we have screened many PPO inhibitors which can inhibit enzymatic browning of fruits and vegetables. Among them, cysteine is a very strong inhibitor, but it is unstable and easy to be oxidated. We have successfully synthesized a series of systeine schiff bases which not only possess the function groups for inhibiting PPO activity, but also have aromatic groups for antimicrobial activity and preservative effects, and are very stable. In this project, our research focus on the following: to clone the gene of Chinese olive pro-polyphenol oxidase (Pr-PPO); to study the mechanism of zymogen activation; to research the inhibitory kinetics and mechanism of systeine schiff bases on the PPO; to investigate the binding site and mode of systeine Schiff bases on the PPO; to study the antimicrobial and preservative mechanism of systeine schiff bases. Our aim is to elucidate the mechanism of systeine schiff bases on fruit and vegetable preservation, to broaden their application bounds, which has both theoretical and practical significance.

橄榄果实在采后贮存和加工过程中较易失水、褐变、腐烂，大大降低食用品质和商品价值，也对我国果蔬的出口造成重大的损失。因此，采用有效的手段控制果蔬酶促褐变和腐烂，已引起国内外学者的关注。我们前期研究工作中，筛选到多系列的引起果蔬酶促褐变的多酚氧化酶（PPO）抑制剂。其中，半胱氨酸效果显著，但不稳定易被氧化，我们通过有机合成技术，成功合成系列的半胱氨酸希夫碱类化合物，此类化合物具有抑制PPO的功能基团、也具有抗菌防腐效应的芳香族基团，且稳定性好。本课题立项通过克隆橄榄多酚氧化酶原（Pr-PPO）基因，研究酶原激活机理，探讨半胱氨酸希夫碱类化合物对橄榄PPO的抑制动力学及作用机理、效应物对酶的作用方式、位点，以及与酶结合的分子机理；探索半胱氨酸希夫碱类化合物的抗菌机制。阐明半胱氨酸希夫碱类化合物在果蔬保鲜中的应用，拓宽了其应用范围，具有较好的理论意义和较大实际应用价值。

橄榄果实在采后贮存和加工过程中较易失水、褐变、腐烂，大大降低食用品质和商品价值，也对我国果蔬的出口造成重大的损失。因此，采用有效的手段控制果蔬酶促褐变和腐烂，已引起国内外学者的关注。在本项目研究中，我们以长营橄榄果cDNA为模板，利用PCR技术，成功克隆得到含1821个核苷酸，编码606个氨基酸的多酚氧化酶（PPO）编码区序列。系统地研究了该酶在橄榄褐变的发生发展中的作用，橄榄的果实褐变与其内在的活性氧代谢、PPO的存在形式和活性变化直接相关。因此，筛选出引起果蔬酶促褐变的PPO抑制剂且具有抑菌效应的新型效应物对橄榄的保鲜抗褐变具有重要应用价值。由于半胱氨酸效果显著，但其不稳定易被氧化，我们通过有机合成技术，成功合成系列的半胱氨酸希夫碱类化合物，此类化合物具有抑制PPO的功能基团、也具有抗菌防腐效应的芳香族基团，且稳定性好。因此，我们重点设计合成了一系列半胱氨酸希夫碱化合物，研究其对橄榄PPO的抑制效应及对引起橄榄腐败真菌的抑菌作用，全面阐述半胱氨酸希夫碱类化合物的抗酶促褐变及保鲜作用的分子机制，探讨半胱氨酸希夫碱类化合物对橄榄PPO的抑制动力学及作用机理、效应物对酶的作用方式、位点，以及与酶结合的分子机理；探索半胱氨酸希夫碱类化合物的抗菌机制。阐明半胱氨酸希夫碱类化合物在果蔬保鲜中的应用，拓宽了其应用范围。此外，我们还深入地探讨了芳香族化合物、肉桂酸、肉桂醛、咖啡酸正庚酯等效应物对橄榄PPO及酪氨酸酶的抑制作用和抑制分子机理、抑制动力学及作用机理、效应物对酶的作用方式、位点，以及与酶结合的分子机理。本课题研究的成果已正式发表了10篇研究论文，其中SCI收录论文9篇，国内核心刊物1篇。多次参加国内学术会议交流，共发表15篇会议论文。申报国家发明专利3项。圆满地完成了研究计划目标。