全 文 ：植物生理学通讯 第42卷 第6期，2006年12月 1173
芋中多酚氧化酶的某些催化特性检测
何士敏* 严德兵** 李昌满 王慧超
涪陵师范学院生命科学系，重庆涪陵 408003
Detection of Some Catalytic Characteristics of Polyphenol Oxidase in Taro
[Colocasia esculenta (L.) Schott]
HE Shi-Min*, YAN De-Bing**, LI Chang-Man, WANG Hui-Chao
Department of Life Science, Fuling Teacher’s College, Fuling, Chongqing 408003, China
提要 芋中多酚氧化酶催化反应的最适 pH 为 7.6，最适温度为 10℃，以邻苯二酚为底物时的 Km=0.115 mol·L-1，Vmax=0.600
OD·min-1。硫脲和抗坏血酸完全抑制酶活性，抗坏血酸抑制表现出滞后性。SDS 对酶有激活作用。
关键词 芋；多酚氧化酶；催化特性
收稿 2006-07-13 修定　 2006-11-15
资助　 涪陵师范学院重点建设实验室项目。
*E-mail: heshimin5589@sina.com, Tel: 023-87807191
** 涪陵师范学院生命科学系 2002 级本科生。
芋[Colocasia esculenta (L.) Schott]，又称芋
头、芋艿，属天南星科多年生草本植物，作一
年生栽培。主产区在非洲、亚洲的中国和日本
等。芋头具有丰富的营养成分和疗效成分，口感
滑爽，香气普遍受欢迎，风味独特。芋头表皮
带毛，难以清除，人接触后易导致皮肤瘙痒，给
家庭食用带来不便，宜集中处理后制成鲜切产品
销售。有关鲜切芋头生理生化代谢过程的研究还
相当缺乏，制约了其产业化发展(王佳宏等2005；
姜绍通等2001)。多酚氧化酶(polyphenol oxidase,
PPO)是植物体中普遍存在的一类铜结合酶，其催
化多酚氧化成醌，醌再聚合成有色物质，从而引
起植物的褐变。PPO 酶促褐变与果蔬加工、组织
培养以及植物的抗病性关系密切，因此 PPO 的研
究有一定的实用价值(赵伶俐等 2005；陈艳乐等
2006)。从总体上讲，芋头 PPO 的报道甚少，本
文对其一些催化特性进行了检测，旨在为芋头
的栽培和产品加工中防止芋头酶促褐变提供参
考。
材料与方法
芋[Colocasia esculenta (L.) Schott]从重庆涪陵
市市场购得。制备 PPO 酶液时，选取新鲜芋头 5
个，洗净、去皮、擦干、剁碎，称取5 g 碎沫放入
研钵中，加入15 mL 0.2 mol·L-1 pH 7.6的磷酸缓
冲液，再加少许石英砂，冰浴研磨后用磷酸缓冲
液定容至 100 mL。转入离心管，以 2 578×g 离
心15 min，取上清液即为酶液(李敏等2005；邵
远志和李文2006)。选择测定波长时，取1 mL 0.2
mol·L-1 pH 6.8的磷酸缓冲液和1 mL 0.2 mol·L-1的
邻苯二酚溶液，迅速加入酶液 0.5 mL。立即混
合均匀，于波长 350~520 nm 范围内，用 U-1800
型紫外可见分光光度计(日立公司)每间隔10 nm测
定吸光值。选吸光值最大的波长为测定波长。
以邻苯二酚为底物时，芋的 PPO 催化反应产
物的最大吸收波长为410 nm。这与我们用扫描法
测定其反应产物的最大吸收峰为 410 nm 相一致，
也与陈乃富(2003)和杨颖等(2005)的结果一致。
用U-1800型紫外可见分光光度计测定PPO活
性时，取1 mL 0.2 mol·L-1的邻苯二酚溶液放入光
径为 1 cm 的比色皿中，再将 2 mL 酶液加入到 4
mL 0.2 mol·L-1 pH 7.6的磷酸缓冲液中，混合后取
1.5 mL 迅速注入比色皿中，于波长 410 nm 处测
定吸光值。以蒸馏水代替酶液作为空白对照。加
入酶液后记录 OD 值的变化，以反应初速度(最初
直线段)为酶活性，以DOD·min-1表示[参照陈乃富
(2003)和鲍金勇等(2005)文中的方法并做了修改]。
信息与资料 Imformation and Data
植物生理学通讯 第42卷 第6期，2006年12月1174
结果与讨论
1 pH 对 PPO 活性的影响
由图1可知，芋的PPO活性最适pH值为7.6，
在 pH 6.8 时有一小高峰。若测定时间延长，即
由原来的0~10 s 延长到 0~30 s，pH 6.8 的 PPO
活性大于pH 7.6的，因此不能认定芋的PPO活性
的最适pH值为6.8。因为pH 7.6下达到峰值的时
间比 pH 6.8 的短。芋的 PPO 对 pH 变化较敏感，
pH小于5.6或大于8.8时，其活性都基本上丧失。
2 温度对PPO活性的影响
由图 2 可知，芋头 P P O 不耐高温，其最适
温度为 10℃，0℃下有较高活性，高于 10℃时活
性迅速下降。这与李敏等(2005)和雷东锋等(2004)
在马铃薯中得到的 PPO 活性变化结果一致。
图2 温度对PPO活性的影响
图5 Eisenthal和Cornish-Bowden直线图
图1 pH对 PPO活性的影响
图3 底物浓度对PPO活性的影响
图4 酶浓度对PPO活性的影响
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3 PPO酶促反应动力学
由图3 可知，底物浓度对反应速率的影响呈
明显的双曲线特征。在做产物生成的时间扫描
时，见到产物生成后立即被还原，体系中颜色变
化为：无色—黄色—无色—红色，这可能是由于
酶液纯度不够所致，具体原因有待进一步研究。
在较低的酶浓度下，酶浓度与反应速率呈线性增
长(图 4)。由于计算酶活力的时间很短，因此我
们认为氧不是反应限制性因素，可近似地看成是
米氏方程所描述的单底物酶促反应动力学。用
Eisenthal和Cornish-Bowden直线性作图法对其作
图(Chazarra等 2001)，其相应的动力学参数Km=
0.115 mol·L-1，Vmax=0.600 OD·min-1 (图 5)，其动
力学方程为：v=(6.00×10-1·[S])/(0.115+[S])。其
中，v 为 PPO 酶促反应的速度，[S]为底物浓度。
4 抑制剂和激活剂对PPO活性的影响
由图 6 和图 7 可知：硫脲和抗坏血酸均强烈
抑制 PPO 活性，抗坏血酸的抑制程度高于硫脲且
表现出滞后性。此外，0.04~4.00 mmol·L-1 的十
二烷基磺酸钠(SDS)激活效果基本相当，且其活
性随着加入时间的长短变化并不明显(图8)。高浓
度 SDS 有明显的激活作用，但其随着时间的进程
表现出不稳定性，其原因尚不清楚，有待进一步
研究(Golan-Goldhirsh和Whitaker 1984)。
参考文献
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图6 硫脲对PPO活性的影响
图7 抗坏血酸对PPO活性的影响
图8 SDS对 PPO活性的影响
　　1: 对照；2: 0.04 mmol·L-1 SDS处理；3、4: 0.10 mmol·L-1
SDS 处理 0.5、9 min；5、6、7: 0.20 mmol·L-1 SDS 处理 0.5、
9、18 min；8、9、10: 0.40 mmol·L-1 SDS 处理 0.5、9、
18 min；11、12、13: 2.00 mmol·L-1 SDS 处理 0.5、9、18
min；14、15、16: 4.00 mmol·L-1 SDS 处理 0.5、9、18 min。