食品酶學(xué)脂肪氧合酶課件

第十一章脂肪氧合酶lipoxygenase,LOX亞油酸：氧氧化還原酶；EC1.3.11.12是催化含有順、順-1，4－戊二烯的多不飽和脂肪酸氧化的雙加氧酶第十一章脂肪氧合酶lipoxygenase,LOX廣泛存在于動(dòng)植物中結(jié)構(gòu)中含有非血紅素鐵，酶蛋白由單肽鏈組成專門(mén)催化具有順、順-1，4－戊二烯結(jié)構(gòu)的多不飽和脂肪酸的加氧反應(yīng)，形成具有共軛雙鍵的氫過(guò)氧化衍生物。植物中的底物主要是：亞油酸和亞麻酸動(dòng)物中的底物主要是：花生四烯酸廣泛存在于動(dòng)植物中一、脂肪氧合酶催化的反應(yīng)

脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分結(jié)構(gòu)一、脂肪氧合酶催化的反應(yīng)脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分結(jié)構(gòu)脂肪氧合酶對(duì)于它作用的底物具有特異性的要求，含有順，順－1，4－戊二烯的直鏈脂肪酸、脂肪酸酯和醇都有可能作為脂肪氧合酶的底物。脂肪氧合酶對(duì)于它作用的底物具有特異性的要求，含有順，順－1，最普通的底物是必需脂肪酸：亞油酸CH3（CH2）4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7COOH亞麻酸CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH花生四烯酸CH3(CH2)4(CH=CH-CH2)4(CH2)2COOH最普通的底物是必需脂肪酸：ω－6位具有雙鍵是必要的，順，順－1，4－戊二烯單位的亞甲基在ω－8位的脂肪酸異構(gòu)體（亞油酸）是脂肪氧合酶的最佳底物。在ω－3位增加一個(gè)順－雙鍵并不影響脂肪氧合酶對(duì)底物的作用，例如亞麻酸是脂肪氧合酶的良好底物。在脂肪酸的ω－10位和羧基之間增加雙鍵仍然可以作為脂肪氧合酶的底物，例如花生四烯酸(5，8，11，14－20四烯酸)和8，11，14－20三烯酸都是脂肪氧合酶的底物。ω－6位具有雙鍵是必要的，順，順－1，4－戊二烯單位的亞甲基脂肪氧合酶作用于亞油酸時(shí)，能產(chǎn)生亞油酸的13－L－和9－D－氫過(guò)氧化物衍生物。脂肪氧合酶作用于亞油酸時(shí)，能產(chǎn)生亞油酸的13－L－和9－D－反應(yīng)體系水溶液有機(jī)溶劑水溶劑助劑反應(yīng)體系水溶液二、脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步變化

如果將氫過(guò)氧化亞油酸看作為脂肪氧合酶的初期產(chǎn)物，那么它進(jìn)一步變化的產(chǎn)物將十分復(fù)雜的，氫過(guò)氧化亞油酸變化的可能途徑，它們包括：①氫過(guò)氧化亞油酸的還原，過(guò)氧化物酶體系參與這類反應(yīng)；②酶催化氫過(guò)氧化亞油酸異構(gòu)化成多羥基衍生物和酮：③氫過(guò)氧化亞油酸的環(huán)氧化，這類反應(yīng)發(fā)生在面粉－水懸濁液體系之中；二、脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步變化如果將氫過(guò)氧化亞④馬鈴薯中的酶催化氫過(guò)氧化亞油酸生成乙烯酸；⑤在無(wú)氧條件下，脂肪氧合酶催化氫過(guò)氧化亞油酸和亞油酸發(fā)生二聚反應(yīng)，同時(shí)生成戊烷和氧化二烯酸等產(chǎn)物；⑥氫過(guò)氧化亞油酸分解生成揮發(fā)性的醛和酮。④馬鈴薯中的酶催化氫過(guò)氧化亞油酸生成乙烯酸；氫過(guò)氧化亞油酸通過(guò)上述各種途徑可以產(chǎn)生數(shù)以百計(jì)的不同產(chǎn)物，因此，同一種脂肪氧合酶能同時(shí)以合乎需要和不合乎需要的方式影響食品的質(zhì)量，其中一些產(chǎn)物不會(huì)影響食品的感官質(zhì)量，它們的生成，從某種意義上講，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)減少了另一些有損于食品感官質(zhì)量的產(chǎn)物的生成。除了上述六種途徑外，氫過(guò)氧化亞油酸還能與食品中非脂肪成分作用，從而進(jìn)一步影響食品的質(zhì)量。氫過(guò)氧化亞油酸通過(guò)上述各種途徑可以產(chǎn)生數(shù)以百計(jì)的不同產(chǎn)物，因三、pH對(duì)脂肪氧合酶作用的影響脂肪氧合酶的最適pH一般在7.0～8.0，然而，在pH低于7時(shí)，酶活力下降的部分原因是脂肪氧合酶的底物亞油酸的溶解度下降，在酸性pH范圍內(nèi)亞油酸實(shí)際上是不溶解的。所以在pH低于7的環(huán)境條件下，影響反應(yīng)速率的主要因素應(yīng)該是亞油酸的溶解度及其在水中的分散狀態(tài)。三、pH對(duì)脂肪氧合酶作用的影響脂肪氧合酶的最適pH一般在7pH對(duì)大豆脂肪氧合酶活力的影響當(dāng)不使用吐溫20時(shí)(曲線B)，脂肪氧合酶的最適pH向堿性方向移動(dòng)到7.5，而且在整個(gè)pH范圍內(nèi)脂肪氧合酶的活力較低，在酸性pH范圍內(nèi)酶活力的下降尤為顯著；在pH為9時(shí)兩者的差別趨向于消失。當(dāng)使用吐溫20時(shí)(曲線A)，脂肪氧合酶的最適pH為7.0，酶活力在此pH值的兩側(cè)近乎對(duì)稱地下降；含吐溫20pH對(duì)大豆脂肪氧合酶活力的影響當(dāng)不使用吐溫20時(shí)(曲線B)，四、脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響

食品的質(zhì)量取決于它的色、香、味、質(zhì)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。脂肪氧合酶是食品原料中固有的一種酶，它的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響比較復(fù)雜，它既有助于提高一些質(zhì)量指標(biāo)，又能損害另一些質(zhì)量指標(biāo)。四、脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響食品的質(zhì)量取決于它的色1、脂肪氧合酶的作用對(duì)焙烤食品質(zhì)量的影響

脂肪氧合酶在焙烤工業(yè)中起著重要的作用。在面包等面制品的生產(chǎn)過(guò)程中，添加適量的脂肪氧合酶及大豆粉可使面粉中存在的少量不飽和脂肪酸氧化分解，生成具有芳香風(fēng)味的羰基化合物，從而能改進(jìn)面粉的顏色和焙烤質(zhì)量。1、脂肪氧合酶的作用對(duì)焙烤食品質(zhì)量的影響脂肪氧合酶在焙烤工（1）漂白面粉在面粉中加入1%含脂肪氧化酶活力的大豆粉，可改善面粉的顏色和焙烤質(zhì)量。脂肪氧合酶可通過(guò)偶合反應(yīng)導(dǎo)致胡蘿卜色素被漂白。（1）漂白面粉在面粉中加入1%含脂肪氧化酶活力的大豆粉，可改（2）強(qiáng)化面筋蛋白大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同時(shí)還具有氧化面筋蛋白質(zhì)的功能，從而對(duì)面團(tuán)和烘焙食品產(chǎn)生有益的影響。在面粉中加入脂肪和大豆粉后，脂肪經(jīng)脂肪氧合酶作用所生成的氫過(guò)氧化物起著氧化劑的作用。在后者的作用下，面筋蛋白質(zhì)的巰基(－SH)被氧化成－S－S－，這對(duì)于強(qiáng)化面團(tuán)中的蛋白質(zhì)，即面筋蛋白質(zhì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是必要的。（2）強(qiáng)化面筋蛋白大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同時(shí)還具有氧化脂肪氧合酶還具有另外一個(gè)重要功能就是通過(guò)面筋蛋白質(zhì)的氧化，防止脂肪的結(jié)合，增加面團(tuán)中游離脂肪的數(shù)量，這就保證了外加起酥脂肪能有效地改進(jìn)面包的體積和軟度。在游離脂肪釋出時(shí)所伴隨的面筋蛋白質(zhì)的氧化，對(duì)于改進(jìn)面團(tuán)的流變性質(zhì)是很重要的。在促使面筋蛋白質(zhì)氧化的過(guò)程中，氧化脂肪中間物也起重要的作用。（3）改進(jìn)面包的體積和軟度脂肪氧合酶還具有另外一個(gè)重要功能就是通過(guò)面筋蛋白質(zhì)的氧化，防2、脂肪氧合酶的作用對(duì)于食品顏色、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的影響脂肪氧合酶作用于不飽和脂肪酸及脂時(shí)產(chǎn)生的初期產(chǎn)物，在進(jìn)一步分解后生成的揮發(fā)性化合物對(duì)不同的食品的風(fēng)味產(chǎn)生截然不同的影響。2、脂肪氧合酶的作用對(duì)于食品顏色、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的影響脂肪氧合（1）對(duì)食品風(fēng)味的影響在一些水果和蔬菜中，例如番茄、豌豆、青刀豆、香蕉和黃瓜，這些揮發(fā)性化合物構(gòu)成了人們期望的風(fēng)味成分，然而在冷凍蔬菜和其他加工食品中，它們卻產(chǎn)生了不良的風(fēng)味。在谷類保藏過(guò)程中產(chǎn)生的不良風(fēng)味也與脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步分解有關(guān)。脂肪氧合酶還直接或間接地和肉類酸敗及高蛋白質(zhì)食品的不良風(fēng)味有關(guān)。（1）對(duì)食品風(fēng)味的影響在一些水果和蔬菜中，例如番茄、豌豆、青脂肪氧合酶作用的產(chǎn)物對(duì)維生素A及維生素A原的破壞；脂肪氧合酶的作用減少了食品中必需不飽和脂肪酸的含量；脂肪氧合酶作用的產(chǎn)物同蛋白質(zhì)的必需氨基酸作用，從而降低了蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能性質(zhì)。（2）對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)的影響脂肪氧合酶作用的產(chǎn)物對(duì)維生素A及維生素A原的破壞；（2）對(duì)食五、脂肪氧合酶的抑制脂肪氧合酶會(huì)產(chǎn)生兩種有害的副作用：一是造成有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的多不飽和脂肪酸損失，二是產(chǎn)生導(dǎo)致酸敗的氧化產(chǎn)物。在加工保藏期間產(chǎn)生不良的風(fēng)味或?qū)е率称吩谄渌矫娴馁|(zhì)量的下降，因此，很多情況下，采用各種方法使脂肪氧合酶失活是十分必要的：主要包括控制溫度和pH以及使用抗氧化劑。五、脂肪氧合酶的抑制脂肪氧合酶會(huì)產(chǎn)生兩種有害的副作用：一是控制食品加工時(shí)的溫度是使脂肪氧合酶失活的最有效手段。例如，在加工豆奶時(shí)，將未浸泡的脫殼大豆在加熱到80~100℃的熱水中研磨10分鐘就可以消除不良風(fēng)味。將食品材料調(diào)節(jié)到pH偏酸性再熱處理，也是使脂肪氧合酶失活的有效方法。例如，將大豆在pH3.88和水一起研磨，然后再燒煮，能使脂肪氧合酶變性。

控制食品加工時(shí)的溫度是使脂肪氧合酶失活的最有效手段。例如，在脂肪氧合酶的輔酶中含有Fe3+，F(xiàn)e2+為非活化態(tài)，所以通過(guò)降低Fe3+濃度可以抑制脂肪氧合酶的活性。通過(guò)對(duì)Fe3+的絡(luò)合或者還原使脂肪氧合酶活性降低。E-Fe3+E-Fe2+活化態(tài)非活化態(tài)脂肪氧合酶的輔酶中含有Fe3+，F(xiàn)e2+為非活化態(tài)，所以通許多研究工作說(shuō)明，酚類抗氧化劑能抑制脂肪氧合酶。為了避免食品在貯藏中發(fā)生酸敗，習(xí)慣上是添加茶多酚、維生素E或迷迭香等多酚類的抗氧化劑來(lái)防止脂肪氧化酶的作用。許多研究工作說(shuō)明，酚類抗氧化劑能抑制脂肪氧合酶。為了避免食品第十一章脂肪氧合酶lipoxygenase,LOX亞油酸：氧氧化還原酶；EC1.3.11.12是催化含有順、順-1，4－戊二烯的多不飽和脂肪酸氧化的雙加氧酶第十一章脂肪氧合酶lipoxygenase,LOX廣泛存在于動(dòng)植物中結(jié)構(gòu)中含有非血紅素鐵，酶蛋白由單肽鏈組成專門(mén)催化具有順、順-1，4－戊二烯結(jié)構(gòu)的多不飽和脂肪酸的加氧反應(yīng)，形成具有共軛雙鍵的氫過(guò)氧化衍生物。植物中的底物主要是：亞油酸和亞麻酸動(dòng)物中的底物主要是：花生四烯酸廣泛存在于動(dòng)植物中一、脂肪氧合酶催化的反應(yīng)

脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分結(jié)構(gòu)一、脂肪氧合酶催化的反應(yīng)脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分結(jié)構(gòu)脂肪氧合酶對(duì)于它作用的底物具有特異性的要求，含有順，順－1，4－戊二烯的直鏈脂肪酸、脂肪酸酯和醇都有可能作為脂肪氧合酶的底物。脂肪氧合酶對(duì)于它作用的底物具有特異性的要求，含有順，順－1，最普通的底物是必需脂肪酸：亞油酸CH3（CH2）4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7COOH亞麻酸CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH花生四烯酸CH3(CH2)4(CH=CH-CH2)4(CH2)2COOH最普通的底物是必需脂肪酸：ω－6位具有雙鍵是必要的，順，順－1，4－戊二烯單位的亞甲基在ω－8位的脂肪酸異構(gòu)體（亞油酸）是脂肪氧合酶的最佳底物。在ω－3位增加一個(gè)順－雙鍵并不影響脂肪氧合酶對(duì)底物的作用，例如亞麻酸是脂肪氧合酶的良好底物。在脂肪酸的ω－10位和羧基之間增加雙鍵仍然可以作為脂肪氧合酶的底物，例如花生四烯酸(5，8，11，14－20四烯酸)和8，11，14－20三烯酸都是脂肪氧合酶的底物。ω－6位具有雙鍵是必要的，順，順－1，4－戊二烯單位的亞甲基脂肪氧合酶作用于亞油酸時(shí)，能產(chǎn)生亞油酸的13－L－和9－D－氫過(guò)氧化物衍生物。脂肪氧合酶作用于亞油酸時(shí)，能產(chǎn)生亞油酸的13－L－和9－D－反應(yīng)體系水溶液有機(jī)溶劑水溶劑助劑反應(yīng)體系水溶液二、脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步變化

如果將氫過(guò)氧化亞油酸看作為脂肪氧合酶的初期產(chǎn)物，那么它進(jìn)一步變化的產(chǎn)物將十分復(fù)雜的，氫過(guò)氧化亞油酸變化的可能途徑，它們包括：①氫過(guò)氧化亞油酸的還原，過(guò)氧化物酶體系參與這類反應(yīng)；②酶催化氫過(guò)氧化亞油酸異構(gòu)化成多羥基衍生物和酮：③氫過(guò)氧化亞油酸的環(huán)氧化，這類反應(yīng)發(fā)生在面粉－水懸濁液體系之中；二、脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步變化如果將氫過(guò)氧化亞④馬鈴薯中的酶催化氫過(guò)氧化亞油酸生成乙烯酸；⑤在無(wú)氧條件下，脂肪氧合酶催化氫過(guò)氧化亞油酸和亞油酸發(fā)生二聚反應(yīng)，同時(shí)生成戊烷和氧化二烯酸等產(chǎn)物；⑥氫過(guò)氧化亞油酸分解生成揮發(fā)性的醛和酮。④馬鈴薯中的酶催化氫過(guò)氧化亞油酸生成乙烯酸；氫過(guò)氧化亞油酸通過(guò)上述各種途徑可以產(chǎn)生數(shù)以百計(jì)的不同產(chǎn)物，因此，同一種脂肪氧合酶能同時(shí)以合乎需要和不合乎需要的方式影響食品的質(zhì)量，其中一些產(chǎn)物不會(huì)影響食品的感官質(zhì)量，它們的生成，從某種意義上講，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)減少了另一些有損于食品感官質(zhì)量的產(chǎn)物的生成。除了上述六種途徑外，氫過(guò)氧化亞油酸還能與食品中非脂肪成分作用，從而進(jìn)一步影響食品的質(zhì)量。氫過(guò)氧化亞油酸通過(guò)上述各種途徑可以產(chǎn)生數(shù)以百計(jì)的不同產(chǎn)物，因三、pH對(duì)脂肪氧合酶作用的影響脂肪氧合酶的最適pH一般在7.0～8.0，然而，在pH低于7時(shí)，酶活力下降的部分原因是脂肪氧合酶的底物亞油酸的溶解度下降，在酸性pH范圍內(nèi)亞油酸實(shí)際上是不溶解的。所以在pH低于7的環(huán)境條件下，影響反應(yīng)速率的主要因素應(yīng)該是亞油酸的溶解度及其在水中的分散狀態(tài)。三、pH對(duì)脂肪氧合酶作用的影響脂肪氧合酶的最適pH一般在7pH對(duì)大豆脂肪氧合酶活力的影響當(dāng)不使用吐溫20時(shí)(曲線B)，脂肪氧合酶的最適pH向堿性方向移動(dòng)到7.5，而且在整個(gè)pH范圍內(nèi)脂肪氧合酶的活力較低，在酸性pH范圍內(nèi)酶活力的下降尤為顯著；在pH為9時(shí)兩者的差別趨向于消失。當(dāng)使用吐溫20時(shí)(曲線A)，脂肪氧合酶的最適pH為7.0，酶活力在此pH值的兩側(cè)近乎對(duì)稱地下降；含吐溫20pH對(duì)大豆脂肪氧合酶活力的影響當(dāng)不使用吐溫20時(shí)(曲線B)，四、脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響

食品的質(zhì)量取決于它的色、香、味、質(zhì)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。脂肪氧合酶是食品原料中固有的一種酶，它的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響比較復(fù)雜，它既有助于提高一些質(zhì)量指標(biāo)，又能損害另一些質(zhì)量指標(biāo)。四、脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響食品的質(zhì)量取決于它的色1、脂肪氧合酶的作用對(duì)焙烤食品質(zhì)量的影響

脂肪氧合酶在焙烤工業(yè)中起著重要的作用。在面包等面制品的生產(chǎn)過(guò)程中，添加適量的脂肪氧合酶及大豆粉可使面粉中存在的少量不飽和脂肪酸氧化分解，生成具有芳香風(fēng)味的羰基化合物，從而能改進(jìn)面粉的顏色和焙烤質(zhì)量。1、脂肪氧合酶的作用對(duì)焙烤食品質(zhì)量的影響脂肪氧合酶在焙烤工（1）漂白面粉在面粉中加入1%含脂肪氧化酶活力的大豆粉，可改善面粉的顏色和焙烤質(zhì)量。脂肪氧合酶可通過(guò)偶合反應(yīng)導(dǎo)致胡蘿卜色素被漂白。（1）漂白面粉在面粉中加入1%含脂肪氧化酶活力的大豆粉，可改（2）強(qiáng)化面筋蛋白大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同時(shí)還具有氧化面筋蛋白質(zhì)的功能，從而對(duì)面團(tuán)和烘焙食品產(chǎn)生有益的影響。在面粉中加入脂肪和大豆粉后，脂肪經(jīng)脂肪氧合酶作用所生成的氫過(guò)氧化物起著氧化劑的作用。在后者的作用下，面筋蛋白質(zhì)的巰基(－SH)被氧化成－S－S－，這對(duì)于強(qiáng)化面團(tuán)中的蛋白質(zhì)，即面筋蛋白質(zhì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是必要的。（2）強(qiáng)化面筋蛋白大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同時(shí)還具有氧化脂肪氧合酶還具有另外一個(gè)重要功能就是通過(guò)面筋蛋白質(zhì)的氧化，防止脂肪的結(jié)合，增加面團(tuán)中游離脂肪的數(shù)量，這就保證了外加起酥脂肪能有效地改進(jìn)面包的體積和軟度。在游離脂肪釋出時(shí)所伴隨的面筋蛋白質(zhì)的氧化，對(duì)于改進(jìn)面團(tuán)的流變性質(zhì)是很重要的。在促使面筋蛋白質(zhì)氧化的過(guò)程中，氧化脂肪中間物也起重要的作用。（3）改進(jìn)面包的體積和軟度脂肪氧合酶還具有另外一個(gè)重要功能就是通過(guò)面筋蛋白質(zhì)的氧化，防2、脂肪氧合酶的作用對(duì)于食品顏色、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的影響脂肪氧合酶作用于不飽和脂肪酸及脂時(shí)產(chǎn)生的初期產(chǎn)物，在進(jìn)一步分解后生成的揮發(fā)性化合物對(duì)不同的食品的風(fēng)味產(chǎn)生截然不同的影響。2、脂肪氧合酶的作用對(duì)于食品顏色、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的影響脂肪氧合（1）對(duì)食品風(fēng)味的影響在一些水果和蔬菜中，例如番茄、豌豆、青刀豆、香蕉和黃瓜，這些揮發(fā)性化合物構(gòu)成了人們期望的風(fēng)味成分，然而在冷凍蔬菜和其他加工食品中，它們卻產(chǎn)生了不良的風(fēng)味。在谷類保藏過(guò)程中產(chǎn)生的不良風(fēng)味也與脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步分解有關(guān)。脂肪氧合酶還直接或間接地和肉類酸敗及高蛋白質(zhì)食品的不良風(fēng)味有關(guān)。（1）對(duì)食品風(fēng)味的影響在一些水果和蔬菜中，例如番茄、豌豆、青脂肪氧合酶作用的產(chǎn)物對(duì)維生素A及維生素