超高压作用下酶构象变化及对哈密瓜汁中POD、PPO、LOX酶钝化效果研究.docxVIP

超高压作用下酶构象变化及对哈密瓜汁中POD、PPO、LOX酶钝化效果研究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着人们生活水平的提高，对食品的品质和安全性提出了更高要求。传统的食品加工技术，如热处理，虽然能有效杀菌和灭酶，但往往会导致食品营养成分损失、风味改变以及热敏性物质的破坏。因此，非热加工技术作为一种新兴的食品加工方式，逐渐受到广泛关注。超高压技术作为非热加工技术的重要代表，具有独特的优势，在食品加工领域展现出巨大的应用潜力。

超高压技术（Ultra-HighPressureTechnology，UHP），又称高静压技术（HighHydrostaticPressureTechnology，HHP），是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，在100MPa以上的超高压力下处理一定时间，从而达到杀菌、灭酶和改善食品功能特性等目的。其基本原理基于帕斯卡原理，即压力能够瞬间均匀地传递到整个样品，与样品的尺寸和体积无关，使整个样品受到均匀处理，不存在压力梯度；同时遵循LeChatelier原理，反应平衡朝着减小系统外加作用力影响的方向移动，促使反应朝着体积减小的方向进行，包括化学反应平衡以及分子构象的可能变化。

在食品加工中，超高压技术具有多方面的应用。在保鲜方面，超高压处理可以使微生物的形态结构、生物化学反应、遗传物质以及细胞膜发生多方面的变化，有效杀灭细菌、病毒和寄生虫等有害微生物，从而延长食品的保质期，且能较好地保持食品的原始风味和营养价值，减少化学添加剂的使用。例如在肉制品加工中，超高压处理可以改善肉的嫩度和风味，减少微生物污染，延长货架期；在乳制品加工中，超高压处理能使牛奶中的蛋白质结构发生变化，更易被人体吸收，同时降低细菌数量，延长保质期。在食品制造方面，超高压处理可以改变食品的质构，如使肉制品的嫩度和韧性、果蔬的脆度等得到改善；还能保持食品的原有色泽，防止食品褐变，提高食品的风味保持性，使其在常温下保持较长的风味稳定性。

哈密瓜素有“瓜中之王”的美称，含有大量碳水化合物、脂肪、蛋白质、多种维生素（如维生素B1、维生素B2、维生素C、胡萝卜素等）、尼克酸等营养物质以及钾、钙、磷、铁等矿物质。经常食用富含胡萝卜素的哈密瓜可降低患白内障的风险，其含有的抗氧化剂能有效增强细胞抗防晒能力，减少皮肤黑色素形成。哈密瓜除鲜果销售外，常被加工成哈密瓜汁。哈密瓜汁因其甜美清香的特点深受消费者喜爱，其独特香气成为评价哈密瓜汁品质的重要指标。然而，哈密瓜属热敏性瓜果，传统的热杀菌方式虽能杀灭微生物，但当哈密瓜汁经100°C加热时，会产生似煮熟南瓜的味道，严重破坏其品质，使其失去加工价值。因此，寻找一种既能有效杀菌灭酶，又能最大程度保留哈密瓜汁原有风味和营养成分的加工技术至关重要，超高压技术应运而生。

酶在食品的品质变化中起着关键作用。哈密瓜汁中的酶，如过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和果胶甲酯酶（PME）等，会导致果汁的褐变、浑浊和营养成分的降解，影响果汁的品质和货架期。过氧化物酶能催化过氧化氢参与的氧化反应，导致食品色泽和风味的改变；多酚氧化酶可催化酚类物质氧化成醌类，进而聚合形成褐色素，引起果汁褐变；果胶甲酯酶能催化果胶甲酯水解，影响果汁的澄清度和稳定性。研究超高压对酶构象的影响，有助于深入理解超高压灭酶的作用机制。超高压作用于酶时，会使维持酶蛋白三级结构的盐键、疏水键以及氢键等各种次级键被破坏，导致酶蛋白三级结构崩溃，使酶活性中心的氨基酸组成发生改变或丧失活性中心，从而改变其催化活性。通过探究超高压对哈密瓜汁中酶的钝化效果，可以确定超高压处理的最佳工艺参数，为超高压技术在哈密瓜汁加工中的实际应用提供科学依据，实现哈密瓜汁的高效、优质加工，满足消费者对高品质果汁的需求，同时也有助于推动哈密瓜产业的发展，提高其经济效益和市场竞争力。

1.2国内外研究现状

超高压技术作为一种极具潜力的非热加工技术，在食品加工领域的研究与应用日益广泛，国内外众多学者围绕其对食品品质、微生物以及酶的影响展开了深入探究。

在国外，超高压技术的研究起步较早。自19世纪末该技术被提出后，经过多年发展，已取得了诸多重要成果。20世纪90年代，日本率先将超高压技术应用于食品工业，推出了超高压处理的草莓酱、苹果酱等产品。此后，欧美国家也纷纷加大对超高压技术的研究投入。美国、英国、德国、加拿大等国对超高压食品加工原理、方法及应用前景进行了广泛研究。目前，国外在果汁、果酱、午餐肉、乳蛋白制品、鱼糜鱼糕等鱼肉制品、牛肉制品、甲壳类等产品的超高压加工方面开展了系列研究，部分成果已实现产业化应用。例如，美国的FresherSaferFoods公司应用超高压技术