果胶结构调控多酚氧化酶催化儿茶素氧化的机制研究：从分子构象到酶促褐变控制

《Food Hydrocolloids》：Multifunctional gelatin-based hydrogels regulated by sugar alcohols and hydrophobic oil droplets: Structural design and sustained release of different bioactives

本研究发现果胶结构（特别是HG/RG-I比例）通过空间位阻、亲和相互作用和聚集行为显著影响PPO催化儿茶素氧化的动力学过程。高HG果胶形成致密疏水网络限制底物接近，而低HG果胶通过氢键作用促进有序聚集，为通过果胶结构调控食品酶促褐变提供了新策略。

　　

Highlight

单糖组成与分子量分布

为阐明PG处理引起的结构变化，我们比较了不同酶解程度果胶样品的半乳糖醛酸（GalA）、中性糖比例及计算糖比值（表1）。GalA是P0（80.62%）的主要单糖，随着PG降解程度增加，其比例从P10（62.84%）逐步下降至P200（36.03%），表明HG主链被大量切割。值得注意的是，中性糖总比例显著增加，特别是阿拉伯糖和半乳糖，这证实了RG-I区域的相对富集。（Rha+Gal+Ara）/GalA比值从P0的0.24上升至P200的1.77，而（Ara+Gal）/Rha比值从2.39下降至1.67，说明PG处理不仅降解了HG，还导致了RG-I区域的部分去分支化。

分子量分布结果显示（图1A），未经处理的果胶（P0）显示出较高的重均分子量（M_w）和数均分子量（M_n），分别为437.8 kDa和128.5 kDa，多分散指数（PDI）为3.41，表明其分子量分布较宽。随着PG处理强度增加，M_w和M_n显著降低，P200的M_w和M_n分别降至46.2 kDa和21.3 kDa。同时，PDI值先升高后降低，表明酶解初期产生更多不同大小的片段，而深度酶解后片段大小趋于均一。尺寸排阻色谱（SEC）图谱（图1B）显示P0有一个主峰和一个肩峰，分别对应高分子量组分和低分子量组分。PG处理导致主峰向低保留时间移动且峰强度减弱，同时低分子量组分比例增加，这直观反映了HG区域的降解和分子量的降低。

结论

本研究通过PG选择性降解果胶，阐明了果胶结构特征对多酚酶促氧化的影响。逐步的HG降解降低了分子量并增加了羟基/羧基的暴露，导致结构从紧凑网络向更松弛的基质转变。动力学分析表明，果胶结构，特别是HG比例和RG-I构象，关键地调控了PPO的催化行为。