脂肪氧合酶的作用机理及对谷物陈化的影响研究进展-
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华东师范大学化工学院2020级《食品化学》课程试卷(含答案)__________学年第___学期考试类型:(闭卷)考试考试时间:90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题(50分,每题5分)1. 油脂中的晶型取决于熔化油脂冷却时的温度和速度。
()答案:正确解析:2. 由于冰的导热系数和热扩散系数都比水的大几倍,所以在相同温度条件下,组织材料的冻结速度要比解冻速度慢得多。
()答案:错误解析:冰的导热系数在0℃时近似为同温度下水的导热系数热量的4倍,冰的热扩散系数约为水的5倍,说明在同一环境中,冰比水能更迅速地改变自身的温度。
水和冰的传热上能系数和热扩散系数上的差异,导致在相同温度下组织材料冻结的速度比解冻的周期短速度快。
3. 维生素E有助于终止自由基,因而被用来防止肉类腌制中亚硝胺的合成。
()[昆明理工大学2018研]答案:错误解析:维生素E作为自由基清除剂可以很好地防止油脂氧化;维生素E 也可以有效的抑制肉类腌制品中的生成,但前者并不是后者的原因在于。
4. 做菜时如果不小心盐加多了,加点糖味道就会变淡些。
()[华中农业大学2018研]答案:正确解析:甜味对甜味具有减弱的作用,煮饭时如果盐放多了,加一点糖就会使咸味减弱。
5. 糖的水解反应和复合反应均是可逆反应。
()答案:错误解析:6. 果汁加工,橙汁在加工中要提高果胶酶的活性,而在苹果汁和葡萄汁加工中要降低果胶酶的活性。
()[浙江大学2018、2019研]答案:错误解析:7. 酮型酸败是含低级脂肪酸多的油脂,在酶等作用下,产生低级脂肪酸和甘油。
()答案:错误解析:8. 单糖都具有旋光性。
()[沈阳农业大学2017研]答案:错误解析:单糖中的二羟丙酮没有旋光性。
9. 酶促褐变对食品颜色产生不良影响,在食品加工中要尽量避免其发生。
()[华南农业大学2012研]答案:错误解析:10. 冷冻加工不会造成蛋白质变性。
食品加工中的脂肪氧化机理研究脂肪氧化是指脂肪被氧化过程中的化学反应。
在食品加工中,脂肪氧化是一个重要而又复杂的过程。
它既可以改善食品的口感和风味,又可以导致食品腐败和变质。
了解食品加工中的脂肪氧化机理对于保证食品的质量和安全至关重要。
一、脂肪氧化的基本过程脂肪氧化是指油脂中的脂肪分子与氧气发生反应的过程。
这个过程会导致油脂的质量下降,色泽变暗,产生恶臭气味,并且可能会产生有害的物质,如自由基和不饱和醛。
脂肪氧化的主要路径有三个:自由基链反应、引发反应和自动氧化反应。
二、影响脂肪氧化的因素1. 氧气浓度:氧气浓度对脂肪氧化的速度有着显著的影响。
较高的氧气浓度会加速脂肪氧化反应,提高食品的腐败速度。
2. 温度:温度是影响脂肪氧化速率的另一个重要因素。
较高的温度会导致脂肪氧化反应加速,加速食品的腐败过程。
3. 光照:光照也会对脂肪氧化产生影响。
紫外线可以促进脂肪氧化反应,加速食品的腐败。
因此,在食品加工和储存中应尽量避免阳光直射。
4. 水分:水分含量会影响脂肪氧化的速率。
较高的水分含量会加速脂肪氧化反应,导致食品早期腐败。
相反,较低的水分含量会减缓氧化速率。
5. 金属离子:某些金属离子在催化剂的作用下,加速脂肪氧化反应。
因此,食品加工过程中应避免金属盐的添加。
三、脂肪氧化对食品质量的影响1. 口感和风味的改变:脂肪氧化会导致食品口感变差,如产生腻味或油脂味。
同时,食品加工中的脂肪氧化也会导致食品的风味发生改变,如产生焦糊味和恶臭味。
2. 营养价值的降低:在脂肪氧化过程中,一些营养物质,如维生素E和不饱和脂肪酸,会被氧化失去。
这样会导致食品的营养价值下降。
3. 产生有害物质:脂肪氧化会产生一些有害物质,如有毒的自由基和不饱和醛。
这些物质对人体健康有一定的危害。
四、预防脂肪氧化的方法1. 避免暴露在光照和高温环境中:避免暴露在阳光下以及高温环境中可以减缓脂肪氧化反应的速率。
2. 添加抗氧化剂:食品加工过程中可以添加一些抗氧化剂,如维生素E和BHT,来延缓脂肪氧化的过程。
谷物贮藏过程中氧气浓度的模拟研究一、前言谷物是人类最重要的食物之一,因此其储存是我们生产和生活中不可或缺的一部分。
然而在储存过程中,谷物会受到虫害、发霉、变质等问题的困扰,导致经济损失和食品安全问题。
同时,在谷物贮藏过程中,氧气浓度也会对储存谷物的品质和安全产生影响。
本文将对谷物贮藏过程中氧气浓度的模拟研究进行探讨。
二、谷物贮藏过程中的氧气浓度1.氧气对谷物储存的作用氧气是维持麦粒营养代谢和呼吸作用的重要组成部分,同时也是得到呼吸所需的能量的来源。
在谷物储存过程中,氧气还具有促进酶活性、增加抗氧化能力等作用。
因此,恰当的氧气浓度有助于保持谷物的品质和营养价值。
2.氧气浓度对谷物贮藏的影响不同种类的谷物对氧气的需求量是不同的,在相同的贮藏条件下,氧气浓度过高或过低都会影响谷物的品质和贮存寿命。
当氧气浓度过低时,会抑制麦粒的新陈代谢和酶活性,促进马铃薯酶的产生,导致谷物品质下降。
而当氧气浓度过高时,会加速麦粒的老化和腐败,促进霉菌的生长,增加谷物的损失。
三、氧气浓度模拟实验1.实验目的本实验的目的是研究不同氧气浓度对谷物储存质量的影响,为谷物储存提供科学依据。
2.实验器材和试剂实验装置:模拟贮谷机、气体流量控制器、氧气传感器、温湿度传感器等;试剂:谷物(玉米、小麦)。
3.实验步骤(1)将谷物样品放入模拟贮谷机中,设置不同的氧气浓度(例如10%、15%、20%等);(2)启动模拟贮谷机,记录温度、湿度、氧气浓度等参数;(3)对不同氧气浓度下的谷物储存情况进行观察和比较。
四、结论本文探讨了在谷物贮藏过程中氧气浓度的模拟研究。
实验结果表明,在相同的贮藏条件下,不同氧气浓度对谷物的储存效果有明显差异。
因此,为了保持谷物的品质和营养价值,在谷物贮藏过程中应该恰当地控制氧气浓度。
这对于谷物储存和生产具有重要的意义。
某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷(含答案)__________学年第___学期考试类型:(闭卷)考试考试时间:90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题(100分,每题5分)1. 糖的有氧氧化形成ATP的方式有底物水平磷酸化和氧化磷酸化两种形式;而糖的无氧氧化形成ATP的方式只有底物水平磷酸化一种方式。
()答案:正确解析:2. 奇数碳原子的饱和脂酸经β氧化后全部生成乙酰CoA。
()答案:错误解析:奇数碳原子的饱和脂肪酸经最后一次β氧化后,生成产物为乙酰CoA和丙酰CoA。
3. 在脂酸从头合成过程中,乙酰CoA以苹果酸的形式从线粒体内转移到细胞液中。
()解析:脂肪酸从头合成中,将糖代谢生成的乙酰CoA从线粒体内转移到细胞液中的化合物是柠檬酸。
4. 糖原生物合成的关键酶是糖原合成酶,分解时的关键酶是糖原磷酸化酶。
()答案:正确解析:5. 有些蛋白质的内含肽是断裂的,需要经过反式拼接才能得到有功能的蛋白质。
()答案:正确解析:6. 丙酮酸脱氢酶系中电子传递方向为硫辛酸→FAD→NAD+。
()答案:正确解析:丙酮酸脱氢酶系中,二氢硫辛酸脱氢酶氧化二氢硫辛酸,并将氢交给其辅基FAD,FADH2再使NAD+还原,因此电子传递方向为硫辛酸→FAD→NAD+。
7. 葡萄糖激酶和己糖激酶在各种细胞中对葡萄糖的亲和力都是一样的。
()解析:葡萄糖激酶只存在于肝和胰腺β细胞,对葡萄糖的亲和力很低,Km值为12mmolL,而己糖激酶的Km值在10μmolL范围。
8. 酪氨酸可以代谢形成多巴、多巴胺(神经递质)、去甲肾上腺素、肾上腺素(激素),这四种统称儿茶酚胺类。
后三种称为儿茶酚胺,对心血管和神经系统有重要作用,儿茶酚胺为神经递质激素。
()答案:正确解析:9. 氨是有毒物质,必须在肾脏中合成尿素后排出体外。
()答案:错误解析:10. 在氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ的作用下,CO2和NH3合成氨甲酰磷酸。
脂肪氧合酶特性及其对食品品质的影响摘要:脂肪氧化酶广泛存在于植物和微生物中,由于其良好的功能性质可作为绿色添加剂用于改善食品品质。
本文介绍了脂肪氧合酶的结构特性和催化特性,还有其在面粉改良、延缓果实衰老和改善食品风味方面的应用关键词:LOX 结构特性催化特性面粉改良延缓果实衰老食品风味脂肪氧合酶(lipoxygenase, LOX, EC1, 13. 11. 12)又称脂肪氧化酶,属于氧化还原酶, 是一类含非血红素铁的蛋白质,能专一催化具有顺,顺-1,4-二烯结构的多不饱和脂肪酸,通过分子内加氧,形成具有共轭双键的氢过氧化衍生物[1],可导致果蔬加工制品产生不良的风味,也可以使油脂和含油食品在贮藏和加工过程中色、香、味发生劣变等。
但脂肪氧和酶作为绿色食品添加剂可改善小麦粉品质。
LOX 广泛存在于自然界中,在动物、植物、藻类、面包酵母、真菌和氛细菌中均有发现,并豆科植物中含量最高,其中在动物体内其底物主要是花生四稀酸,在植物中它的底物主要是亚油酸和亚麻酸。
1932年,Andre等发现大豆中的豆腥味主要由LOX引起[2],1947年Theorell等首次从大豆中提取了脂肪氧合酶结晶[3]。
而在1972年Chan[4]在国际会议上宣布每摩尔大豆脂肪氧合酶(LOX-1)含有1mol铁后,有关脂肪氧合酶的研究开始增多。
大豆中蛋白含量为40%左右成熟的种子中,脂肪氧合酶占总蛋白含量的1~2%。
大豆中的脂肪氧合酶活性高于其它植物中提取的脂肪氧合酶,从大豆中提取脂肪氧合酶的效率较高。
1.LOX结构特性大豆LOX 是一种单一的多肽链蛋白质,其相对分子质量94 000~97 000,等电点范围从pH5.70 到pH6.20,每个酶分子均含有一个铁原子。
研究表明,大豆LOX有四种同工酶,即LOX-1,-2,-3a 和-3b[5]。
目前已研究出三种脂肪氧合酶的晶体结构,包括一种鼠网织红细胞中的脂肪氧合酶和两种大豆脂肪氧合酶同工酶。
脂肪氧合酶的作用机理及对谷物陈化的影响研究进展摘要:脂肪氧合酶(LOX)广泛存在于生物中,并且具有不同种类的底物位置特异性,可以形成具有不同位置特异性的氢过氧化脂肪酸,进而生成具有不同生物活性的物质。
本文综述了脂肪氧合酶的作用机理、对谷物陈化的影响及其抑制方法的研究进展,对谷物食品加工有一定的指导意义。
关键词:脂肪氧合酶;作用机理;谷物陈化;适口性脂肪氧合酶(Lipoxygenase,LOX,EC 1.13.11.12),又称脂肪氧化酶(Lipoxidase)或胡萝卜素氧化酶(Carotene Oxidase),分子量范围一般在9000~100000之间(汪晓明等,2013)。
LOX是一种含非血红素铁的蛋白,酶蛋白由单肽链组成,它专门催化具有顺,顺-1,4-戊二烯结构的不饱和脂肪酸及其酯的氢过氧化作用,通过分子内加氧,形成具有共轭双键的氢过氧化衍生物(Andreou A et al., 2009)。
LOX广泛存在于各种动物、植物、真菌以及少数海生生物中,在豆类中具有较高的活力,尤其以大豆中的活力为最高,LOX占大豆总蛋白含量的1%-2%(S. Nanda et al,. 2003)。
在植物中其底物主要是亚油酸(Linoleic acid)和亚麻酸(Lionlenic acid),在动物体内其底物主要是花生四烯酸(arachidonic acid)。
据脂肪氧合酶氧化花生四烯酸位置特异性,可将脂肪氧合酶分为5-LOX,8-LOX,12-LOX和l5-LOX。
大豆脂肪氧合酶LOX-1属于15-LOX,它已被广泛应用于同类脂肪氧合酶功能和性质模型(何婷等,2008)。
本文结合国内外文献资料综述了脂肪氧合酶的作用机理以及对食品品质的影响,对食品的加工贮藏有着重要的指导意义。
1 脂肪氧合酶的同工酶1970年,Christopher等利用离子交换层析法将脂肪氧合酶分离成Ⅰ型和Ⅱ型两个组分,两组分在许多性质上都不同,如酶活最适pH、热稳定性、Ca2+相关性、等电点、底物专一性等。
脂氧合酶的作用脂氧合酶(Lipoxygenase)是一类存在于动植物细胞中的酶,它在脂质代谢过程中起着重要的调控作用。
脂氧合酶能够催化不饱和脂肪酸的氧化反应,产生一系列生物活性产物,参与调节细胞生理功能和疾病发生发展过程。
本文将详细介绍脂氧合酶的结构、分类、催化机制以及其在人体生理和病理过程中的作用。
一、脂氧合酶的结构脂氧合酶是一种铁血红素依赖性非水溶性蛋白质。
它通常由多个亚基组成,每个亚基都含有一个铁离子。
根据其亚基数目和结构特征,脂氧合酶可分为5型:5-LOX、12-LOX、15-LOX、8-LOX和9-LOX。
其中,5-LOX主要存在于白细胞中,参与调节炎症反应;12-LOX主要存在于血小板和肺组织中,参与血小板聚集和血管收缩;15-LOX主要存在于肝脏和肾脏中,参与调节炎症反应和细胞凋亡;8-LOX主要存在于真菌中,参与抗真菌作用;9-LOX主要存在于植物中,参与植物的生长发育。
二、脂氧合酶的催化机制脂氧合酶能够将不饱和脂肪酸(如花生四烯酸、亚油酸等)催化为相应的过氧化产物。
其催化机制可以分为两个步骤:氧化反应和环化反应。
在氧化反应中,脂氧合酶首先将底物的双键上的氢原子转移给铁离子,形成一个自由基中间体。
然后,这个自由基中间体会与分子氧结合,形成过渡态。
最后,过渡态会裂解生成一个过氧基自由基。
在环化反应中,过氧基自由基会与底物的另一个双键发生反应,形成一个环状产物。
同时,在这个反应过程中还会释放出一定量的能量。
三、脂氧合酶的生理作用脂氧合酶在人体生理过程中发挥着重要的调控作用。
它参与了多种生理过程,包括炎症反应、血小板聚集、细胞增殖和细胞凋亡等。
1.炎症反应调节:脂氧合酶参与了炎症反应的调节过程。
在炎症反应中,5-LOX在白细胞中催化花生四烯酸生成白三烯,从而引发一系列的免疫反应和组织损伤。
2.血小板聚集:12-LOX参与了血小板聚集和血管收缩的过程。
在血小板激活时,12-LOX催化花生四烯酸生成12-HETE,从而促进血小板聚集和血栓形成。
脂肪酸合成酶(FAS)基因的研究进展以及日粮成分对其表达的调控随着人们生活水平的提高, 对动物性产品的品质提出了“低脂高蛋白且无各种有毒有害物质残留”的新要求。
为此,营养学家们开始把研究重点转移到体脂沉积的营养调控上。
自从1957年,脂肪酸合成酶由S.J.Wakil等人在鹅肝匀浆中首次发现以来,人们对脂肪酸生物合成途径进行了大量研究,初步阐明了脂肪酸合成规律,并在此基础上从分子生物学水平对脂肪酸合成酶,尤其是脂肪酸合成酶的基因表达进行了探索性的研究。
脂肪酸合成酶在动物体脂生成、沉积中发挥重要作用。
熊文中等发现,猪脂肪组织中脂肪酸合成酶活性与胴体脂肪量、胴体的脂肪率呈极显著正相关。
还发现脂肪酸合成酶是一种新的肿瘤标志物,癌细胞的生长依赖于脂肪酸合成酶的活性,许多肿瘤如乳腺癌、前列腺癌等都有脂肪酸合成酶的高度表达。
人的脂肪酸合成酶基因位于17q25、牛的位于19q22、鸡的位于18号染色体上,正常情况下,在肝和脂肪组织中表达。
随着分子生物学的迅速发展,人们对脂肪酸合成酶进行了大量深入的研究。
1 动物体脂合成的调控动物体脂一方面靠直接摄入,更多的则是在体内自身合成。
脂肪酸合成酶是体内合成脂肪途径中一个关键酶,它通过催化乙酰CoA和丙二酰CoA而生成长链脂肪酸。
通过对能量物质体内生化代谢途径进行分析可以发现,在能量代谢中,乙酰CoA是一个重要而又特殊的物质,主要能量物质碳水化合物、脂肪以及部分氨基酸的初级代谢终产物都是乙酰CoA,其可进入三羧酸循环进行完全氧化,为生物细胞提供能量来源;同时,乙酰CoA也是合成脂肪的起点,先羧化为丙二酰CoA,再由脂肪酸合成酶进行一系列的反应合成为脂肪酸,完成合成脂肪的主要工作。
实际上乙酰CoA是个能量汇集点,能量物质摄入体内后被氧化产生能量还是合成脂肪,均在乙酰CoA这个“关节点”进行分配。
该分配的比率取决于这两大通路的“通畅”程度。
任一通路被阻滞或去阻滞都会影响生能和生脂的分配,造成体脂水平的变化。
脂肪氧合酶的作用机理及对谷物陈化的影响研究进展摘要:脂肪氧合酶(LOX)广泛存在于生物中,并且具有不同种类的底物位置特异性,可以形成具有不同位置特异性的氢过氧化脂肪酸,进而生成具有不同生物活性的物质。
本文综述了脂肪氧合酶的作用机理、对谷物陈化的影响及其抑制方法的研究进展,对谷物食品加工有一定的指导意义。
关键词:脂肪氧合酶;作用机理;谷物陈化;适口性脂肪氧合酶(Lipoxygenase,LOX,EC 1.13.11.12),又称脂肪氧化酶(Lipoxidase)或胡萝卜素氧化酶(Carotene Oxidase),分子量范围一般在9000~100000之间(汪晓明等,2013)。
LOX是一种含非血红素铁的蛋白,酶蛋白由单肽链组成,它专门催化具有顺,顺-1,4-戊二烯结构的不饱和脂肪酸及其酯的氢过氧化作用,通过分子内加氧,形成具有共轭双键的氢过氧化衍生物(Andreou A et al., 2009)。
LOX广泛存在于各种动物、植物、真菌以及少数海生生物中,在豆类中具有较高的活力,尤其以大豆中的活力为最高,LOX占大豆总蛋白含量的1%-2%(S. Nanda et al,. 2003)。
在植物中其底物主要是亚油酸(Linoleic acid)和亚麻酸(Lionlenic acid),在动物体内其底物主要是花生四烯酸(arachidonic acid)。
据脂肪氧合酶氧化花生四烯酸位置特异性,可将脂肪氧合酶分为5-LOX,8-LOX,12-LOX和l5-LOX。
大豆脂肪氧合酶LOX-1属于15-LOX,它已被广泛应用于同类脂肪氧合酶功能和性质模型(何婷等,2008)。
本文结合国内外文献资料综述了脂肪氧合酶的作用机理以及对食品品质的影响,对食品的加工贮藏有着重要的指导意义。
1 脂肪氧合酶的同工酶1970年,Christopher等利用离子交换层析法将脂肪氧合酶分离成Ⅰ型和Ⅱ型两个组分,两组分在许多性质上都不同,如酶活最适pH、热稳定性、Ca2+相关性、等电点、底物专一性等。
大豆脂肪氧合酶有四种电泳类型,LOX-1主要出现在层析法分离的Ⅰ型中,也正是最早被Theorell分离结晶的那一种。
LOX-2和LOX-3出现在Ⅱ型中。
层析法的不断改进又将LOX-3分离成3a和3b两种,这两者在许多性质上相似。
LOX的几种同工酶的性质比较见表1(蔡琨,2004)。
表1 几种脂肪氧合酶同工酶性质比较LOX-1LOX-2LOX-3a LOX-3b最适pH 9 6.8 7 7Ca2+相关性激活激活抑制抑制热稳定性热稳定受热易失活受热易失活受热易失活等电点 5.70 5.85 5.95 6.20二硫键数 4 4 3 3含巯基数 4 4.2 5.6或6 5.9底物特性阴离子底物酯化底物单氧化物单氧化物生成氢过氧化物类型13位9或13位9或13位9或13位2 脂肪氧合酶的作用机理脂肪氧合酶分子中含有金属原子(非血红素铁),运用物理方法研究该金属原子的性质和环境,发现其处于一种八面体配位环境中。
在一定的条件下,例如在脂肪酸氢过氧化物存在时,铁原子可以从高自旋的Fe2+静态转变为具有催化活性的高自旋的Fe3+态。
在绝大多数脂肪氧合酶接触催化反应中,铁在Fe2+和Fe3+之间变动,但铁原子一般不会离开大豆脂肪氧合酶(蔡琨,2004)。
脂肪氧合酶途径,简称LOX途径,是脂肪酸氧化的途径之一。
LOX途径是指多不饱和脂肪酸在有氧条件下经脂氧合酶催化生成氢过氧化物,再经一系列不同的酶的作用最终生成具有一定生理功能的化合物,是铁催化单电子的氧化还原反应(陈艳君,2008)。
大豆脂肪氧合酶是研究脂肪氧合酶最好的模型,本文介绍了过氧化和自由基两种作用机制。
2.1 自由基机制脂肪氧合酶反应包括三个连续反应:(1)从双等位亚甲基中立体选择性移去氢原子;(2)在与Z,E-二烯结合中,游离自由基发生重排;(3)立体特异性接入氧,氢过氧化自由基还原为相应阴离子。
从立体化学角度考虑,每个阶段可通过不同途径进行。
图1 脂肪氧合酶的自由基氧化机理(Hartmut K et al., 1999)黄友如等(2008)采用电子顺磁共振技术研究了大豆脂肪氧合酶催化亚油酸氧化与大豆蛋白相互作用过程中自由基的迁移,表明大豆蛋白聚集体的形成与脂肪氧合酶催化亚油酸诱导产生的自由基有关,借助于电子自旋共振(ESR)证实了导致大豆蛋白聚集体形成的自由基由氧化亚油酸到大豆蛋白的迁移,并确定了部分自由基的类型。
2.2 过氧化机制LOX的作用机制可用大豆脂肪氧合酶的同工酶LOX-1 作用于通常底物亚油酸(ROOH)来解释(Srinivasulu S.,1996)。
酶处在未活化状态时,酶分子中的Fe以还原态Fe2+存在。
酶与微量的13-S-亚油酸氢过氧化物作用即激发为活化态,此时酶分子中的Fe以氧化态Fe3+存在。
活化态脂肪氧合酶作用于亚油酸的第一步是从C11立体有择地取走一个氢,这是整个酶反应的限速步骤。
在图中所指出的同工酶LOX-1作用机制中,酶取走了H,产生黄色的亚油酸自由基-酶络合物,同时,脂肪氧合酶分子中的Fe从三价氧化态变成二价还原态(曹慧等,2001)。
接下来的反应可分为两种途径:(1)在有氧条件下,O2 接到亚油酸自由基—酶络合物上去,有可能伴随着发生O2被活化成O2·的过程,O2通过反面机制接到亚油酸分子上被取走的H的相反一侧。
氢过氧化亚油酸游离基从酶分子中的Fe 上取走一个电子并从介质中得到一个质子形成13-S-亚油酸氢过氧化物,同时酶中的铁转变为三价态,继续参与反应。
在13-S-亚油酸氢过氧化物形成时,双键从C12移到C11,构型从顺式转变成反式。
在pH9时,大豆脂肪氧合酶的同工酶LOX-1以亚油酸为底物的主要产物是13-S-ROOH。
此外,还可能产生其它三种异构体:13-R-ROOH、9-R-ROOH和9-S-ROOH。
除了酶的特异性外,还有许多其它因素决定了脂肪氧合酶作用的产物究竟是哪一种异构体或哪几种异构体及其比例。
(2)在无氧条件下,亚油酸自由基-酶络合物分解成亚油酸自由基和酶(E-Fe2+),后者同13-S-ROOH 作用产生自由基RO·和OH·,同时酶中的铁变为三价。
亚油酸自由基同RO·和OH·作用生成二聚体、氧代二烯酸和正戊烷等(刘欣,2007)。
理论上讲,在脂肪氧合酶催化过程中,氧原子可以加在顺,顺-1,4-戊二烯系统的任一末端,所以当以亚油酸为底物时,其氧化产物有9-或13-氢过氧化亚油酸(LA-HPOD)。
酶的来源及反应条件的选择决定了反应产物中9-与13-HPOD 异构体比例。
许多研究表明,在一般的水相反应体系中,大豆LOX-1催化生成的产物中13-HPOD的比例为70~96%,13-HPOD在任何pH值时都能生成,在有Tween 20存在的情况下,当pH值大于8.5时,基本不会生成9-HPOD;当pH值低于8.5时,随着pH值的降低,产物中9-HPOD的比例线性增加,至pH 6,9-HPOD 在产物中的比例增大到25%左右。
Gardner和Weisleder在玉米中发现了一种只催化产生9-HPOD异构体的脂肪氧合酶。
Iacazio等利用大豆脂肪氧合酶(LOX-1)合成了亚油酸13S-HPOD,反应在pH 9.0的硼酸盐缓冲液中进行,1小时后氢过氧化物产率达80%,经HPLC分析,产物中13S-HPOD占95%。
(生吉萍,1999)3 脂肪氧合酶对谷物陈化及其适口性的影响在米种的贮藏期间,因其存在有多种LOX 而表现为很多生物物理性质和生物化学性质的改变,包括种子发芽率下降、不同细胞器膜完整性的丧失和遗传性质等改变(Kapoor et al., 2011)。
谷物贮藏期间质量的恶化问题同样存在于玉米(Orak H et al., 2010)、大豆、胡椒当中(Kaewnaree et al., 2011)。
研究谷物在贮藏过程中的变化后,有学者提出禾本科作物水稻稻谷陈化变质是由多元不饱和脂肪酸酶促降解所致(Choudhury NH et al., 1980)。
稻谷中含有2% - 3% 的脂质,在贮藏的过程中,由于脂质的降解,导致游离脂肪酸含量的迅速上升,从而使得稻谷败坏加速(Shin MG et al., 1986)。
而谷物中LOX 能进一步催化不饱和脂肪酸过氧化生成脂氢过氧化物,如活性氧、丙二醛、羟基壬烯酸,这些物质可以通过和赖氨酸、半胱氨酸巯基、组氨酸咪唑基等反应而导致细胞蛋白损伤(Xiaozhao Xu et al., 2013)。
活性氧会导致大分子和细胞的结构改变从而不能维持其原有的性质(WU Q et al., 2012),这些性质的改变会导致谷物营养品质的下降并影响种子的发芽率(Kaewnaree et al., 2011)。
脂质的降解是导致其谷物品质下降的主要原因,而脂氧合酶是脂质降解的关键酶。
Zhang Ying等研究三个分别缺乏LOX同工酶LOX-1、LOX-2和LOX-3的水稻品种,以正常的水稻品种作为对照,在黑暗环境中放置42个月,并进行加速老化处理,发现含有LOX-1、LOX-2的品种在贮藏后品质下降明显,并且发芽率也有所下降,表明LOX-1、LOX-2与种子的贮藏稳定性有较大关系;此外,缺乏LOX-3的品种其虫害减小,表明LOX-3在水稻抗虫性方面可能发挥很重要的作用(Zhang Ying t al., 2007)。
理论上讲,LOX 的缺失可以明显地阻止脂质过氧化作用,减缓贮藏粮食氧化变质的速度,保持清新气味,提高耐贮性。
因此,科学家们从贮藏粮食本身出发,利用分子生物学的方法,来敲除脂肪氧合酶,最终得到耐储藏的品种(Dhaliwal Y S et al., 1991)。
1993 年,Suzuki 等首次采用LOX 的单克隆抗体技术结合酶活测定发现泰国水稻品种DawDam 是一种防止稻米陈化LOX-3 的缺失体材料,提高耐贮性贮藏试验也证明,LOX-3 的缺失可以有效地防止稻米陈化,提高耐贮性。
粮食安全是全球性的战略问题,而粮食贮备是其的重要环节。
为保证粮食作物储藏期间的品质,而选择合适的包装材料、微波处理以及较低贮藏温度、湿度和适宜的通气条件,投资大,且不利于全球的资源利用和环境保护,通过基因工程方法提高谷物自身耐贮特性是一条行之有效的方法(汪晓鸣和陆兆新,2013)。
有研究表明LOX-1上3号染色体上有三个基因片段Os03g0699700,Os03g0700400 和Os03g0700700与稻谷种子的陈化有关系(Shirasawa K et al.,2008)。
由于LOX主要存在于糊粉层,故有研究者分别使用基本组分基因CaMV35S和主要存在于糊粉层的特定性基因Oleosin-18作为载体,使用RNA干涉技术抑制了基因Os03g0700400(即r9-LOX)的表达,结果发现,转基因的的水稻种子在贮藏过程中脂肪酸的减少量比非转基因的低,且其贮藏之后水稻种子的发芽率增加,生长情况明显好转。