大蒜源H2S抑制双孢蘑菇酪氨酸酶褐变的机制：亲核攻击导致催化铜柔性环塌陷与硫醇过硫化

为解决果蔬褐变问题，沈阳农业大学团队开展大蒜源H2S抑制酪氨酸酶(TY)的机制研究。通过分子动力学模拟和光谱分析，发现H2S通过亲核攻击破坏TY柔性环结构并诱导Cys83过硫化，显著延缓双孢蘑菇褐变。该研究为天然TY抑制剂开发提供新思路，发表于《Food Chemistry》。

　　

研究背景
双孢蘑菇（Agaricus bisporus）因富含酪氨酸酶(TY)和多酚类物质，采后极易发生酶促褐变，导致商品价值骤降。传统无机H₂S供体（如Na₂S）虽能抑制褐变，但存在硫残留风险。大蒜中的有机硫化物（如二烯丙基三硫醚DATS）在还原型谷胱甘肽(GSH)作用下可缓释H₂S，但其抑制TY的分子机制尚不明确。

研究方法
沈阳农业大学团队采用多尺度技术：1）实时监测无机/有机H₂S供体对TY活性的剂量效应；2）圆二色谱(CD)和荧光热力学分析TY构象变化；3）基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS/MS)鉴定Cys83过硫化修饰；4）分子对接与动力学模拟解析H₂S与TY的相互作用；5）紫外-可见光谱(UV-Vis)和电子舌(E-tongue)评估蘑菇匀浆褐变抑制效果。

研究结果
1. 实时监测揭示H₂S抑制TY活性
DATS在GSH存在时释放H₂S效率最高（含Sn⁰），使TY活性降低76.3%，强于无机供体Na₂S（62.1%）。

2. 构象变化分析
CD显示H₂S使TY的α-螺旋含量减少18.7%，分子动力学模拟表明CuA-CuB距离扩大0.34 ?，导致催化中心柔性环塌陷。

3. 过硫化修饰鉴定
MALDI-TOF-MS/MS检测到Cys83的-SSH修饰（质荷比偏移+31.97 Da），阻断底物通道。

4. 实际应用验证
0.5 mM DATS处理使蘑菇匀浆褐变指数下降64.2%，同时维持挥发性风味物质（如1-辛烯-3-醇）含量。

结论与意义
该研究首次提出“亲核攻击-柔性环塌陷-过硫化”的TY抑制新机制：H₂S通过1）破坏TY氢键网络，2）诱导Cys83过硫化，3）扩大铜活性中心距离，三重作用不可逆抑制TY。相比传统铜螯合剂，大蒜源H₂S供体具有安全、高效的优势，为开发新型果蔬保鲜剂提供理论依据。研究结果发表于《Food Chemistry》，被列为2024年农业化学领域突破性进展。