荔枝果皮漆酶介导的单宁缩合与果皮褐变的关系研究

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荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是原产于我国的具有较高经济价值的亚热带水果,但果实采摘后会以极快的速度发生褐变,导致保质期变短,影响销售。尽管国内外对荔枝果皮褐变机理进行了大量研究,但仍未能提出令人满意的解释。本文从荔枝果皮单宁缩合反应入手,从荔枝果皮中分离纯化出高活力漆酶(Laccase,LAC),通过体外反应体系研究LAC在单宁缩合及延长过程中的作用,一方面,探讨荔枝果皮LAC催化的表儿茶素((-)-Epicatechin,EC)与花色素苷(或其它单宁类物质)协同氧化反应与缩合单宁(亦称原花青素)聚合体的形成之间的关系;另一方面,探讨单宁的缩合过程与果皮褐变的关系。取得的主要研究结果如下:1、使用70%丙酮提取采后淮枝(Litchi chinensis Sonn.cv.Huaizhi)果皮中的可提取多酚(EPP),经利用高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)和LC-MS检测确定其成分为矢车菊素-3-O-芸香糖苷(Cyanidin-3-O-rutinoside,Cy3R)、芦丁糖苷(Rutin hydrate,Rutin)、表儿茶素(原花青素单体,Epicatechin,EC),以及原花青素A2、B1、B2、C1、B型二聚体、A/B复合型三聚体等多种原花青素低聚物。原花青素低聚物的含量随着果皮褐变而下降,与果皮褐变程度呈显著的负相关。2、以采后淮枝果皮为材料,通过初提、硫酸铵分步盐析、DEAE-Sepharose离子交换柱层析和Sephadex G-200凝胶过滤层析分离后获得高纯度LAC,分子量为116k Da。利用HPLC分析该酶对各种单宁单体标准品和荔枝果皮天然底物的酶动力学特性,明确EC为LAC在荔枝果皮内的最适底物。3、利用HPLC和LC-MS分析体外酶促反应发现,LAC可催化EC、二聚体、三聚体缩合成原花青素低聚物,还能催化原花青素进一步延长,形成聚合度更高的缩合单宁。4、利用HPLC和LC-MS分析体外反应产物发现,LAC催化Cy3R和EC形成表儿茶素-花色素苷二聚物。LAC催化Rutin和EC反应形成表儿茶素-芦丁糖苷二聚体。5、通过酶学动力学分析发现,Cy3R对LAC催化EC反应具有竞争性抑制作用,而Rutin对LAC催化EC反应具有非竞争性抑制作用。另一方面,Cy3R和Rutin可作为底物参与酶催化EC的氧化聚合反应,第二底物的加入,促使反应后期EC反应,生成更多的沉淀。综上所述,荔枝果皮内既有产生由EC缩合而成的原花青素均聚体,也有与Cy3R或Rutin形成的杂聚体,以原花青素均聚体为主。LAC催化原花青素缩合,催化EC与其他酚类物质形成杂聚体高聚物,是荔枝果皮褐变的重要原因。
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