肉桂酸衍生物对双孢蘑菇酪氨酸酶抗酶褐变及保鲜的作用机理

Agaricus bisporus is one of the most important farm products in our country. Agaricus bisporus which are also one of the most vulnerable to browning, aging and rotting vegetables are prone to browning after harvest due to their physiological activities and organizational structure characteristics, and they often bring huge losses to the production. Thus, it is important to search an efficient and simple preservation method in order to inhibit mushroom browning. It is also important to the development of mushroom production. This has attracted the attention of scholars as it is a subject of great economic significance. In our study, for the target with tyrosinase inhibitor, the inhibitory kinetics and anti-browning mechanism of cinnamic acid derivatives on tyrosinase of Agaricus bisporus will be thoroughly investigated; inhibition type and inhibitory mechanism will also be elucidated; the antimicrobial effects on corresponding disease pathogen will be studied. Furthermore, the structure-activity relationship research on anti-browning and anti-microbial effects of cinnamic acid derivatives will be carried out. Then, novel cinnamic acid derivatives which are more hydrophilic, safe and potent will be designed and synthesized by introducing hydroxyl, carboxyl and glycosylation and other functional groups into specific site of the generating structure. Therefore, it will obtain more safe and low toxicity and efficient food preservation which has a better solubility combining with toxicological experiment. This research will provide important theory basis of novel anti-enzymatic browning and anti-decaying preservation.

双孢蘑菇是我国重要的农产品之一，但蘑菇采收后由于自身生理活动和组织结构上的特性，很容易发生褐变，也是最易褐变老化和腐烂的蔬菜之一，常因此给生产带来巨大损失。寻找一种高效、简单的保鲜方法抑制蘑菇褐变，对蘑菇生产发展至关重要，是一个具有重大经济意义的课题，已引起国内外学者的关注。本课题拟通过研究双孢蘑菇在储存过程中的酶促褐变机理，以酪氨酸酶为靶标，从酶抑制剂角度出发，设计和筛选安全低毒的肉桂酸衍生物，系统研究其对酪氨酸酶的抑制作用机理，阐明抑制剂对酶的作用方式、作用位点以及与酶结合的分子机制，同时研究此类化合物对引起蘑菇腐败的病原菌的抑菌作用，揭示其抗酶促褐变和抑菌作用的构效关系，并进一步对该类化合物结构进行化学修饰改造，在母核结构特定位点引入羟基、羧基和糖基等官能团，结合毒理实验，以期获得更安全低毒高效，且具有更好溶解性的保鲜剂。该研究成果为新型的抗酶促褐变保鲜剂的设计开发提供新的思路。

双孢蘑菇是我国重要的农产品之一，但蘑菇采收后由于自身生理活动和组织结构上的特性，很容易发生褐变，也是最易褐变老化和腐烂的蔬菜之一，常因此给生产带来巨大损失。寻找一种高效、简单的保鲜方法抑制蘑菇褐变，对蘑菇生产发展至关重要。本课题通过研究双孢蘑菇在储存过程中的酶促褐变机理，以酪氨酸酶为靶标，从酶抑制剂角度出发，研究了肉桂酸衍生物及肉桂醛衍生物对蘑菇酪氨酸酶的抑制作用，构建了抑制动力学模型，阐明了抑制剂对酶的作用方式、作用位点以及与酶结合的分子机制，获得了化合物与酪氨酸酶的构效关系；研究了双孢蘑菇分别在25oC和4oC，80%RH贮藏过程中的生理变化情况；通过小鼠急性毒理实验及细胞毒性实验对化合物的安全性进行了评价，从中筛选出了对双孢蘑菇进行保鲜的最佳药物为4-甲氧基肉桂酸，最佳的药物浓度为100 μmol/L。进一步研究阐明了4-甲氧基肉桂酸延缓双孢蘑菇褐变的可能机理为：在4-甲氧基肉桂酸处理后，延缓了蘑菇的呼吸强度，保持较高的活性氧清除酶活性和内源性抗氧化物质含量，减少丙二醛和超氧阴离子产生速率，控制脂氧合酶活性，减少膜脂过氧化产物的生成，从而延缓细胞膜透性增加，较好的保持细胞膜的完整性，延缓细胞膜区室化功能的丧失，阻止组织中多酚氧化酶和过氧化物酶与底物的接触，从而延缓双孢蘑菇褐变的发生。同时对腐烂双孢蘑菇中外生和内生细菌、真菌进行了筛选，从中分离鉴定得到6株细菌和8株真菌，测定了肉桂酸及衍生物对其的抑制作用，研究结果表明肉桂酸及衍生物对这些菌株有不同程度的抑制作用。在此基础上进一步以肉桂酸为基础合成得到几种带有不同取代基的肉桂酸衍生物及一系列肉桂酸烷基酯类化合物，通过质谱分析、核磁共振光谱分析对它们的分子结构进行解析，分析测定了它们对蘑菇酪氨酸酶的抑制作用，结果显示这些化合物对蘑菇酪氨酸酶均有不同程度的抑制作用。本课题深入研究和探索了肉桂酸衍生物在蘑菇保鲜中的应用，拓宽了肉桂酸衍生物的应用范围，研究成果为新型的抗酶促褐变保鲜剂的设计开发提供新的思路。