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课题来源与背景
本项目得到了福建省高校产学合作科技重大项目“酪氨酸酶抑制剂生物保鲜剂在果蔬上的应用研究”(项目编号:2010N5013)的资助,研究起止时间为2010年3月至2013年2月。本项目旨在研发“酪氨酸酶抑制剂”生物保鲜剂的有效配方,为果蔬采后保鲜提供一种无毒无害的安全保鲜剂配方。从生化酶学角度阐明果蔬发生酶褐变的分子机理,通过化学合成方法合成系列的酪氨酸酶抑制剂以及从天然植物中提取酪氨酸酶抑制剂,寻找高效无毒的生物保鲜剂,应用于果蔬采后的防褐变保鲜,以达到防止果蔬发生酶褐变又有抑菌作用的效果。
我国果蔬保鲜技术还比较落后,即使市场对热带水果鲜果的需求量不断增加,却始终跳不出“丰产欠收”、“果贱伤农”的怪圈。果蔬发生酶褐变必须同时具备三个条件即酪氨酸酶(又名多酚氧化酶)、多酚类化合物和氧,防止酶褐变比较有效的是抑制酪氨酸酶的活性,其次是防止果蔬原料与氧的接触。酪氨酸酶(EC 1.14.18.1,tyrosinase)又称多酚氧化酶、儿茶酚氧化酶等,是一种含铜的金属酶,广泛分布于微生物、动植物及人体中。
酪氨酸酶在生物体中具有重要的生理功能,除了形成动物皮肤中的黑色素外,还与果蔬的褐变密切相关果蔬的褐变严重的影响了其商品价值,造成一定的经济损失。因此,对酪氨酸酶抑制剂的研究将为防止果蔬褐变提供有力的理论及实际应用。
②技术原理及性能指标 本课题从化学合成新的化合物、商品化合物和天然植物组织中提取等三方面筛选酪氨酸酶抑制剂。合成了缩氨基硫脲类系列化合物和3,4-二羟基苯甲酸烷基酯等化合物,商品化合物有肉桂酸甲酯、呋喃化合物、苯丙酸、L-半胱氨酸等,从腰果壳、凤凰木、叶下珠、秋茄等植物组织中提取酪氨酸酶抑制剂。研究这些抑制剂对酪氨酸酶二酚酶的半抑制率,抑制机理以及抑制类型,发现这些抑制剂对酪氨酸酶均有很好的抑制效果。
从这些抑制剂中筛选出抗褐变的水果保鲜剂,对乌叶荔枝进行保鲜实验,取得了良好的实验结果,采用了三种配方的保鲜剂对荔枝进行处理,结果表明第7天,保鲜组的效果明显比对照组好,褐变及病害果比对照组少。
同时,酪氨酸酶抑制剂的配方作用在蔬菜保鲜中,对白花菜、花椰菜和包菜进行保鲜实验,取得了良好的实验结果,表明,在经过保鲜剂处理后的白花菜、萝卜、花椰菜和包菜明显比对照组新鲜,褐变度减少。
与此同时,该“酪氨酸酶抑制剂”保鲜剂还进行了白花菜和生菜的保鲜中试实验,取得了很好的效果,这为保鲜剂的产业化提供了可靠的基础。
技术的创造性与先进性 酪氨酸酶抑制剂作为果蔬保鲜剂,其独特的生物学特质有望通过抑制果蔬中酪氨酸酶的酶促褐变使得采后果蔬的褐变度减少,从而得到保鲜的效果。因此将酪氨酸酶抑制剂应用于果蔬保鲜的研究是一种创造性的思维。从生化酶学角度阐明鲜切果蔬发生酶褐变的分子机理,以特效的酪氨酸酶抑制剂作为果蔬保鲜剂达到防止酶褐变又有抑菌作用效果。从天然可食植物提取酪氨酸酶抑制剂,合成了新颖的酪氨酸酶抑制剂缩氨基硫脲系列化合物和3,4-二羟基苯甲酸烷基酯等化合物,探讨了其对酪氨酸酶的抑制作用机理,是本研究的基础,具有科学性及先进性。
本研究将合成的酪氨酸酶抑制剂应用在白花菜、生菜、荔枝、龙眼等果蔬的保鲜中,毒副作用小,对保鲜后果蔬质量、品味、口感没有影响,易被社会接受。
技术的成熟程度,适用范围和安全性 成功的从天然植物中提取酪氨酸酶抑制剂,同时合成了系列的缩氨基硫脲类化合物和3,4-二羟基苯甲酸烷基酯。研究这些化合物对酪氨酸酶的抑制作用机理的方法成熟可靠。
同时将这些化合物应用在白花菜、生菜、荔枝和龙眼等果蔬的保鲜中,得到了很好的效果,说明我们研究的“酪氨酸酶抑制剂”生物保鲜剂毒副作用小,是安全的,可以适用多种水果、蔬菜的保鲜护色作用,应用简便、成本低廉、经济效益高。
应用情况及存在的问题
本课题从化学合成新的化合物、商品化合物和天然植物组织中提取等三方面筛选酪氨酸酶抑制剂。合成了缩氨基硫脲类系列化合物和3,4-二羟基苯甲酸烷基酯等化合物,商品化合物有肉桂酸甲酯、呋喃化合物、苯丙酸、L-半胱氨酸等,从腰果壳、凤凰木、叶下珠、秋茄等植物组织中提取酪氨酸酶抑制剂。研究这些抑制剂对酪氨酸酶二酚酶的半抑制率,抑制机理以及抑制类型,发现这些抑制剂对酪氨酸酶均有很好的抑制效果。同时将筛选出来的“酪氨酸酶抑制剂”生物保鲜剂应用在白花菜、生菜、荔枝和龙眼等果蔬的保鲜中,得到了很好的效果,这为保鲜剂的产业化提供了可靠的基础。
本项目的研究共发表15篇论文,其中被SCI收录10篇,JCR一区文章6篇,授权发明专利1项。“酪氨酸酶抑制剂”生物保鲜剂由本实验室制备得到的,由于缺乏产业化设施,产业化还存在比较大的问题。
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