多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)广泛存在于果蔬食品中,在氧气存在下,可以催化酚类物质生成黑色或褐色物质,从而破坏食品的感官品质和营养品质。低温等离子体作为一种新兴的食品非热加工技术,逐渐被用于食品杀菌领域,目前关于酶活钝化的研究鲜有报道,尤其在等离子体钝化褐变酶PPO和POD的机制及减缓果蔬酶促褐变的研究方面比较缺乏。因此,本课题以引起果蔬褐变的PPO和POD为研究对象,综合等离子体物理学、食品酶学、分子生物学等技术手段,从钝化动力学、酶分子结构及形态变化、苹果汁应用分析等几个方面,研究低温等离子体活性氧化效应与PPO和POD酶活及酶结构之间的响应关系,揭示低温等离子体处理对PPO和POD的钝化机制,并实现在苹果汁品质维持方面的应用,为开发果蔬褐变等离子体控制技术及工程化应用提供理论基础和科学依据。主要研究结果如下:(1)低温等离子体活性氧化效应表征。发射光谱(OES)的特征谱线、p H和电导率的变化表明,等离子体组分具有复杂性,在气相和液相水平产生了大量的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)。(2)低温等离子体处理对PPO和POD酶活性的影响分析。等离子体活性成分可以显著地抑制PPO和POD,酶活下降速率呈现先快后慢的趋势。动力学方程模拟表明,威布尔模型为介质阻挡放电(DBD)等离子体抑制PPO的最佳模型。(3)低温等离子体处理对PPO和POD酶结构的影响分析。圆二色光谱显示,活性成分破坏了PPO和POD的二级结构,表现为α-螺旋结构下降,β-折叠结构上升。紫外吸收光谱和内源荧光发射光谱表明等离子体活性成分诱导POD分子展开,芳香氨基酸周围微环境的亲水性增强,及POD活性中心血红素的降解。同步荧光光谱表明等离子体对PPO的荧光强度发生了淬灭作用,证实了活性成分的作用位点更接近于色氨酸。3D荧光光谱进一步揭示了等离子体破坏了PPO分子的多肽链骨架。原子力显微镜(AFM)结果表明,等离子体微射流诱导POD分子先解聚再聚集,而DBD等离子体诱导PPO分子先聚集再解聚,从分子层面揭示了等离子体处理对PPO和POD的作用机制不同。以上结果表明等离子体通过破环PPO和POD的空间构象从而影响酶活。(4)低温等离子体预处理在苹果汁品质维持上的应用。等离子体预处理可以降低苹果汁PPO和POD的酶活力,长时间(130 s和170 s)处理能够明显地抑制苹果汁的褐变程度,提高总酚含量和抗氧化活性,可溶性固形物含量发生轻微的变化,p H的下降和可滴定酸的上升呈现差异显著性。皮尔森相关性分析表明,等离子体在抑制苹果汁酶促褐变、提高色泽品质、保持营养品质方面呈现强相关性。进一步证明了等离子体技术在苹果汁加工过程中,抑制酶促褐变、保持品质方面的可行性和高效性。