基于PPO酶促诱发苹果多酚非酶聚合机理及其褐变相关性研究

我国是苹果汁生产和出口大国，但褐变控制一直是我国浓缩苹果汁出口障碍的瓶颈与难点。针对与果汁褐变密切相关的苹果多酚聚合机理尚未明晰，本课题以苹果清汁为模型，采用多酚氧化酶（PPO）氧化绿原酸形成邻醌为切入点，选择苹果中与褐变高度相关的表儿茶酚、儿茶酚及根皮苷为研究对象，模拟苹果汁加工体系，研究酶促催化邻醌诱发苹果多酚非酶聚合的机理；采用HPLC-UV、LC-MS、 LC-MS/ MS 和 NMR等多种分析手段，解析多酚聚合物的化学结构，尤其是创新性利用可控硫解技术，与大孔吸附、凝胶过滤色谱及高效液相色谱等多级分离纯化相结合，分析多酚高聚物的化学组成，并进一步阐明多酚聚合物及聚合体系与果汁褐变的相关性。本课题探索性提出酶促诱发是苹果多酚非酶聚合形成褐色物质关键因素，探究酶促与非酶偶联机制，阐明苹果多酚引发果汁褐变的化学反应路径，为有效控制苹果汁褐变提供科学理论依据和崭新思路。

为建立苹果清汁多酚非酶褐变模型，我们采用乳清分离蛋白澄清果汁，发现乳清分离蛋白同时具有澄清与抗褐变作用；研究并揭示了乳清分离蛋白褐变抑制机理，该项成果应用于苹果汁生产，可获得澄清苹果汁的同时显著提高果汁的色值；微波处理是一种新型食品加工技术，本课题应用微波处理取代传统热处理，可快速有效的控制果汁褐变的同时降低果汁生产的能耗；为建立苹果清汁多酚非酶褐变模型，我们采用离子交换树脂脱去氨基酸等含氮化合物，从而避免羰氨反应引起的非酶褐变的干扰，而羰氨反应引起的非酶褐变也是影响果汁褐变的重要因素，采用离子交换树脂脱氨基酸技术，可从根本上解决羰氨反应引起的果汁褐变。.以PPO酶促诱发多酚形成邻醌为切入点，以往研究只集中于环境因素对PPO活性影响，而我们研究发现不同底物对PPO特性产生重大影响，为此，我们以绿原酸、儿茶素、表儿茶素和根皮苷为多酚底物，研究不同苹果多酚对PPO催化特性的影响，为PPO酶促诱发苹果多酚非酶褐变研究提供理论依据，为苹果汁生产中能准确控制褐变提供理论与技术支持。.分别以绿原酸、儿茶素、表儿茶素和根皮苷为研究对象，探究了苹果多酚自身在PPO酶促诱发下非酶聚合与褐变的相关性，发现诱发体系对多酚非酶褐变影响存在较大的差异：其中酶促诱发的温度对儿茶素非酶褐变无显著性影响，而酶促诱发时间、诱发体系pH以及PPO酶活对其非酶褐变影响显著；对于儿茶素，酶促诱发时间和温度对体系非酶褐变没有显著影响，而酶促诱发pH值及酶活对非酶褐变有显著性影响；对于根皮苷参与的非酶褐变，酶促诱发温度、时间、pH以及酶促等因素都影响其非酶褐变。在研究中我们有新的发现，PPO诱发绿原酸体系无沉淀产生，而儿茶素、表儿茶素、根皮苷体系，多酚聚合导致模拟果汁体系出现后浑浊，再次证明多酚非酶褐变与果汁后浑浊直接相关，由于果汁后浑浊产生，果汁在贮藏后期色值反而有所提升。.以往研究都以绿原酸邻醌作为诱发因子，基于此，本课题以绿原酸邻醌为诱发基质，研究了绿原酸邻醌诱发儿茶素、表儿茶素和根皮苷非酶聚合与褐变，研究有重大发现：绿原酸邻醌诱发儿茶素、表儿茶素非酶聚合的速率反而低于多酚自身聚合的速率，说明绿原酸邻醌诱发作用较弱，而果汁酶促诱发的非酶褐变主要是自身诱发的结果；另外，绿原酸邻醌对根皮苷无诱发作用，且根皮苷自身也无聚合作用，说明根皮苷十分稳定，而其他邻醌对其无诱发作用。