多酚氧化酶
《多酚氧化酶》课件
多酚氧化酶的结构复杂，具有多种催化中心和结构域，可分解和转化多种多酚衍生物，从而 维持生物体内的代谢稳态。
多酚氧化酶的研究历程
发现与发展
自1895年发现多酚氧化酶以来，近年来的研究为人们 阐明了其重要的生物学意义。
研究方法与技术
分子生物学、结构生物学、基因工程等现代技术的广 泛应用推动了多酚氧化酶研究的突破。
先驱科学家
众多科学家如斯沃布、韦尔奇和西川等，通过不懈努
多酚氧化酶的生物学功能
1
动物中的多酚氧化酶
2
多酚氧化酶在动物体内具有多种生理和生化 功能，如消除活性氧、保护细胞膜完整性等。
植物中的多酚氧化酶
多酚氧化酶在植物体内发挥着重要作用，参 与调节植物生长发育和适应环境变化等方面。
多酚氧化酶与健康
Hale Waihona Puke 多酚氧化酶与抗氧化剂多酚氧化酶可作为一种新的生物诊断手段和治疗方 法，如在疗法耐受性上有着很高的应用价值。
总结
1 多酚氧化酶的作用与意义
多酚氧化酶是一种重要的保护酶，具有多种生物学意义。
2 多酚氧化酶的前景与挑战
多酚氧化酶在医学、工业和农业等领域有广泛的应用前景，但也存在着一些挑战和问题。
多酚氧化酶是一种重要的抗氧化剂，在人体内发挥抗氧 化防腐作用，有助于维护身体健康。
多酚氧化酶与疾病
多酚氧化酶在疾病的发生和过程中也扮演着重要角色， 在癌症、心血管病、神经退行性疾病等方面有着显著的 生物学效应。
多酚氧化酶的应用
工业上的应用 医学上的应用
多酚氧化酶的氧化反应可以用于造纸、染料、食品 等行业。
多酚氧化酶
多酚氧化酶是一类重要的酶，具有重要的生物学意义和广泛的应用。
什么是多酚氧化酶
多酚氧化酶6页
多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）是自然界中分布极广的一种金属蛋白酶，普遍存在于植物、真菌、昆虫的质体中，甚至在土壤中腐烂的植物残渣上都可以检测到多酚氧化酶的活性。
由于其检测方便，是被最早研究的几类酶之一。
自1883年Yoghid发现日本漆树液汁变硬可能和某种活性物质相关，1938年Keilin D.和Mann G.研究了蘑菇多酚氧化酶的提取和纯化，得到多酚氧化酶并将这类酶称为polyphenol oxidase。
多酚氧化酶又称儿茶酚氧化酶，酪氨酸酶，苯酚酶，甲酚酶，邻苯二酚氧化还原酶，是六大类酶中的第一大类氧化还原酶。
多酚氧化酶的共同特征是能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌。
在广义上，多酚氧化酶可分为三大类：单酚单氧化酶(酪氨酸酶tyrosinase,EC.1.14.18.1)、双酚氧化酶(儿茶酚氧化酶catechol oxidse,EC.1.10.3.2)和漆酶(laccase,EC.1.10.3.1)。
在这三大类多酚氧化酶中，儿茶酚酶主要分布在植物中，微生物中的多酚氧化酶主要包括漆酶和酪氨酸酶。
现在大部分文献所说的多酚氧化酶一般是儿茶酚氧化酶和漆酶的统称。
编辑本段二、多酚氧化酶在自然界的分布1植物中的多酚氧化酶及作用在植物(如苹果、荔枝、菠菜、马铃薯、豆类、茶叶、桑叶、烟草等)组织中，PPO是与内囊体膜结合在一起的，天然状态无活性，但将组织匀浆或损伤后PPO被活化，从而表现出活性。
在果蔬细胞组织中，PPO存在的位置因原料的种类、品种及成熟度的不同而有差异，绿叶中PPO活性大部分存在于叶绿体内[7]；马铃薯块茎中几乎所有的亚细胞部分都含有PPO，含量大约与蛋白质部分相同[8]；在茶叶中的PPO 分为游离态和束缚态，前者主要存在于细胞液中属可溶态PPO，而后者则主要存在于叶绿体、线粒体等细胞器中，与这些细胞器的膜系统或其他特异部位结合呈不溶态[9]，ThanarajS.N.(1990)研究了茶树新梢中PPO活性及多酚含量对红茶品质的影响，发现PPO活性强，多酚含量高，对红茶品质有利，相反则利于绿茶的生产[10]；新鲜的苹果中，多酚氧化酶几乎全部存在于叶绿体和线粒体中。
多酚氧化酶制备与性质
多酚氧化酶制备与性质多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）是存在于多种植物、真菌和动物体内的一种酶类。
它主要参与生物体内多酚类物质的氧化反应，是一种铜酶，催化氧化物质依靠两种配位的单核铜中心。
多酚氧化酶具有高度的催化活性和种类多样的底物适应性，常用于食品产业、医药业和环境污染治理等方面。
多酚氧化酶分离、纯化和制备是开展其相关研究和应用的前提。
其制备方法可分为传统分离、分子生物学技术和重组工程等三种方法。
传统分离方法是采用离心、滤纸剖分、离子交换层析、凝胶过滤层析或超滤等方法，通过化学检测和活性检测手段获得多酚氧化酶。
但这种方法存在着操作麻烦、纯化度低、产率不高等缺点。
分子生物学技术则是利用基因克隆和表达工具，从源头上获得多酚氧化酶基因序列进行提取和纯化。
目前研究中常用的是PCR扩增、应用大肠杆菌或酵母菌实现异源表达等方法。
重组工程方法是指将多酚氧化酶基因定向插入宿主细胞中，结合合理培养条件，利用重组合成技术得到具有高活性和高特异性的多酚氧化酶。
这种方法的优势在于产量高、纯度高且结构相对稳定。
多酚氧化酶性质的主要特点包括多酚类物质的高效氧化反应、菌落变色和储存特性。
多酚类物质的高效氧化反应：多酚氧化酶主要针对多酚类物质进行高效氧化反应。
例如，多酚氧化酶可以催化咖啡因氧化成黑色物质，其颜色变化的过程符合米氏方程（Michaelis-Menten equation），表现出一定的反应速率和反应程度。
菌落变色特性：多酚氧化酶具有天然菌落颜色的变色特性，这是因为多酚氧化酶可以催化多酚类物质氧化成黑色色素，从而产生的颜色变化可以用于分析检测和实验研究。
储存特性：多酚氧化酶可以保存在含钾的磷酸盐缓冲液中，并且可以在冷藏条件下保持其催化活性和稳定性。
但是为了避免酶的降解和变性，一般应该避免恶劣的环境和条件。
综上，多酚氧化酶是一种广泛存在于生物体内的酶类，具有高效催化和底物适应性等优势。
其制备方法包括传统分离、分子生物学技术和重组工程等三种方法。
国标测土壤多酚氧化酶分光光度法
国标测土壤多酚氧化酶分光光度法简介：多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，简称PPO）是一种存在于植物和动物组织中的酶类，广泛参与了许多生物体的物质代谢过程。
土壤中的多酚氧化酶在有机物的降解和土壤养分循环中发挥着重要的作用。
国家标准（GB21605-2008）中规定了利用分光光度法测定土壤多酚氧化酶活性的方法。
原理：该方法主要基于土壤中多酚氧化酶的活性，对酚类底物在多酚氧化酶作用下进行催化氧化反应，生成酚醌类产物。
通过测定产物在特定波长下的吸光度变化，进而确定多酚氧化酶的活性。
实验步骤：1.准备土壤样品：收集需要研究的土壤样品，并根据实验要求进行处理和干燥；2.制备土壤提取液：将土壤样品加入磷酸盐缓冲液中，并通过振荡或超声等方法进行充分混合；3.离心提取液：待提取液沉淀后，取上清液并将其离心；4.提取液的酚类物含量测定：将提取液加入含有酚醌类底物的溶液中，并在特定温度下进行反应；5.测定吸光度：根据特定波长下产生的酚醌类产物吸光度变化进行测定；6.计算多酚氧化酶活性：通过计算吸光度变化量，结合实验条件和标准曲线等数据，计算得到多酚氧化酶活性。
注意事项：1.样品的处理和提取过程应严格控制，避免对多酚氧化酶活性的影响；2.实验操作需要在一定温度下进行，以保证反应的准确性和可重复性；3.实验过程中需要使用吸光度计等仪器设备进行测量，确保所得结果的准确性。
优缺点：这种多酚氧化酶分光光度法在土壤中多酚氧化酶活性的测定中具有许多优点。
首先，操作简便，不需要复杂的设备和条件，适用于中小型实验室。
其次，该方法具有较高的灵敏度和特异性，能够准确地测定土壤中多酚氧化酶的活性。
此外，该方法还具有较好的重复性和可靠性，能够满足土壤生态学和环境科学中对多酚氧化酶活性的测定需求。
然而，该方法也存在一些不足之处。
首先，该方法对土壤样品的处理和提取过程较为敏感，需要仔细控制操作条件，以避免对多酚氧化酶活性的影响。
其次，由于该方法只能测定土壤样品中多酚氧化酶的总活性，对于活性的来源和特定酶类的测定有一定限制。
多酚氧化酶结构简式
多酚氧化酶结构简式1.引言1.1 概述概述:多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)是一类广泛存在于动物、植物和微生物中的酶类。
它们在生物体内起着重要的催化作用，参与多酚化合物的氧化反应。
多酚氧化酶是一类相对复杂的酶，具有多种结构类型和催化机制。
在生物体中，多酚氧化酶通常表现出明显的催化活性，使得多酚化合物发生氧化反应。
这些多酚化合物主要是一些具有酚性羟基的化合物，例如酪醇、儿茶酚等。
多酚氧化酶催化作用产生的氧化产物可以具有颜色，可使黄色的多酚化合物转变为棕色或黑色，这在水果和蔬菜的切割表面暴露于空气时常常会观察到。
这种氧化反应在生物体内起到一定的保护作用，限制了氧化反应对生物体的损害。
多酚氧化酶具有多种不同的结构类型，如多聚物、双功能酶等。
酶的催化活性往往与其特定的结构密切相关。
通过对多酚氧化酶结构的研究，可以更好地理解其催化机制，并为其在工业和农业等领域的应用提供理论基础。
本文将重点介绍多酚氧化酶的结构特点、分类和功能，并探讨其在生物体内的重要性和在不同领域的应用前景。
对于进一步理解和应用多酚氧化酶具有重要的意义。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述多酚氧化酶的相关内容：1) 引言：首先对多酚氧化酶进行一个概述，解释其定义和功能。
这一部分将介绍多酚氧化酶在生物体内的重要性和作用机制。
2) 正文：接着，将详细讨论多酚氧化酶的分类和特点。
这部分将对多酚氧化酶的不同分类进行介绍，包括酪氨酸酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等。
同时，还将探讨多酚氧化酶的结构特点，如其催化机制和底物特异性等。
3) 结论：最后，将总结多酚氧化酶在生物体内的重要性以及其未来的应用前景。
这一部分将强调多酚氧化酶在生物学研究、制药工业和环境保护等领域的潜在应用，并展望其可能的发展方向。
通过以上结构，本文将全面而系统地介绍多酚氧化酶的结构简式，使读者对多酚氧化酶有一个清晰的了解。
同时，也将为该领域的研究者提供一定的参考和启发，以推动多酚氧化酶的进一步研究和应用。
多酚氧化酶的实验报告
1. 了解多酚氧化酶的活性测定原理及方法。
2. 掌握分光光度法测定多酚氧化酶活性的操作技术。
3. 通过实验，分析影响多酚氧化酶活性的因素。
二、实验原理多酚氧化酶（PPO）是一种含铜的氧化酶，广泛存在于植物组织中。
在适宜的条件下，PPO催化酚类物质氧化形成醌类物质，使植物组织发生褐变。
本实验采用分光光度法测定多酚氧化酶活性，以邻苯二酚为底物，通过测定反应过程中吸光度的变化来计算酶活性。
三、实验材料与试剂1. 材料：新鲜马铃薯、0.1mol/L邻苯二酚溶液、pH6.8磷酸盐缓冲液、NaF溶液、5%三氯乙酸溶液、硫脲、0.01mol/L间苯二酚、蒸馏水。
2. 仪器：分光光度计、匀浆机、离心机、恒温水浴、移液器、试管等。
四、实验步骤1. 酶液的制备：取新鲜马铃薯150g，洗净后切块，加入150mL NaF溶液，匀浆后用四层纱布过滤。
取滤液50mL，于3500r/min离心5-10min，取上清液。
2. 酶活性测定：取3支试管，分别编号为A、B、C。
向A、B、C三管中加入0.1mol/L邻苯二酚溶液1mL、pH6.8磷酸盐缓冲液2mL，向A、B管中加入酶液0.5mL，C管不加。
将三管置于恒温水浴中，在反应时间分别为0、10、20、30、40、50min时，取出A、B、C三管，分别加入5%三氯乙酸溶液1mL，摇匀后于410nm波长处测定吸光度。
3. 数据处理：以邻苯二酚为标准曲线，计算酶活性。
五、结果与分析1. 标准曲线的绘制：以邻苯二酚浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
2. 酶活性计算：根据标准曲线，计算不同反应时间下的酶活性。
3. 影响酶活性的因素分析：通过实验，分析温度、pH、底物浓度、酶浓度等对酶活性的影响。
1. 成功掌握了分光光度法测定多酚氧化酶活性的原理及操作技术。
2. 通过实验，分析了影响多酚氧化酶活性的因素，为后续研究提供了依据。
七、实验讨论1. 在实验过程中，发现温度对酶活性有显著影响。
多酚氧化酶实验报告
一、实验目的1. 理解多酚氧化酶（PPO）在植物组织中的作用及其活性测定的原理。
2. 掌握分光光度法测定PPO活性的操作技术。
3. 分析不同条件下PPO活性的变化，如pH值、温度等。
二、实验原理多酚氧化酶是一种含铜的氧化酶，广泛存在于植物组织中。
它能够催化酚类物质与氧气反应生成醌类物质，进而引起植物组织的褐变。
本实验采用分光光度法测定PPO的活性，通过测量反应体系在特定波长下的吸光度变化来反映酶的活性。
三、实验材料与试剂1. 实验材料：马铃薯、茶叶、茶叶提取物等。
2. 试剂：0.03M磷酸缓冲液（pH 6.0）、0.01mol/L邻苯二酚溶液、5%三氯乙酸溶液、0.01mol/L的间苯二酚溶液、0.01mol/L的NaF溶液、pH 6.8的磷酸盐缓冲液、硫脲等。
四、实验步骤1. 酶提取：取一定量的马铃薯或茶叶，加入适量磷酸缓冲液（pH 6.0），用匀浆机充分匀浆，过滤，收集滤液。
2. 酶活性测定：取适量酶液，加入0.01mol/L邻苯二酚溶液，在410nm波长下测定吸光度。
3. 酶活性计算：根据吸光度变化计算酶活性，公式如下：\[ 酶活性 = \frac{ΔA}{Δt} \times V_{底物} \]其中，ΔA为吸光度变化，Δt为反应时间，V_{底物}为底物体积。
4. 影响因素实验：分别考察pH值、温度、底物浓度等因素对PPO活性的影响。
五、实验结果与分析1. 酶活性测定：通过分光光度法测定，得到不同样品的酶活性数据，如表1所示。
表1 不同样品的酶活性| 样品 | 酶活性（U/mg） || -------- | -------------- || 马铃薯 | 1.23 || 茶叶 | 0.98 || 茶叶提取物 | 1.57 |从表1可以看出，茶叶提取物的酶活性最高，马铃薯次之，茶叶最低。
2. 影响因素实验：（1）pH值：在pH 4.0～7.0范围内，PPO活性随pH值升高而增加，在pH 6.0时达到最大值，随后逐渐下降。
实验四、多酚氧化酶的活性的测定及酶学性质
实验四、多酚氧化酶的活性的测定及酶学性质多酚氧化酶（Polyphenol oxidase, PPO）是一种广泛存在于植物、菌类和动物体内的酶，主要催化化学反应为将多酚氧化成醛或酮。
本实验旨在通过测定PPO的活性来了解酶的基本特性及其酶学性质。
一、实验材料1、经过离心沉淀的香蕉、苹果、洋葱原汁。
2、6%聚乙烯醇（PVA）溶液。
3、明胶溶液（1%）。
4、酚酞指示剂。
5、75mM bicine缓冲液（pH 8.5）。
6、0.05% 过氧化氢溶液。
7、1% 多巴胺溶液。
8、分光光度计。
二、实验原理多酚氧化酶是一种铜单子酶，催化剂的过程时首先将基质中的酚乙酸类化合物与氧气反应形成间醌，然后间醌的氧化、聚合，形成花青素、黑色素等产物。
本实验采用的基质是多巴胺（L-dopa），媒介是酚酞指示剂，测定体系的光学吸收度。
酶的活性按单位时间内反应的基质质量而计算。
三、实验步骤1、提取PPO将香蕉、苹果、洋葱各取50g，切碎，加入200ml 0.1M盐酸溶液，搅拌后放在4℃冷库20-30min，滤去上清液。
将残渣加入100ml冷水，搅拌，离心至沉淀物无明显色泽，取上清液后pH调节至8.5，保存于冷库。
2、测定PPO的活性（1）制备基质溶液：10mg多巴胺溶于2ml 0.1M的硫酸钠溶液中，用1M的NaOH溶液调节pH至8.5，加入12ml0.75M缓冲液，加水至50ml。
（2）制备酚酞指示剂溶液：2mg的酚酞溶于100ml的乙醇中，加水至1L，制成0.2%的酚酞溶液。
（3）测定反应系统：将基质溶液、酚酞指示剂溶液和一定量提取液混合，在25℃下恒温反应5min。
（4）实验对照：在上述条件下，仅加入基质溶液和酚酞指示剂溶液，无提取液作为实验对照。
（5）催化反应停止：加入0.5ml 的聚乙烯醇溶液。
（6）光度计测量：在650nm处上述反应体系产生的色素的吸光度。
4、结果计算将吸收度计算为1cm光程曲线的峰高比，用表格法计算多酚氧化酶活性反应速率以μmol/min为单位。
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简介
多酚氧化酶(polyphenol oxidase， 简称PPO）是一类广泛存在于植 物体内的含铜金属酶类.由于其与 果蔬加工、品质等密切相关,人们 很早就开始对它进行深入细致的 研究.
• 铜是酶的活性中心，从蛋白质中除 去一部分或全部铜，将引起酶活性 下降或完全失活，若添加铜的话， 酶活又能恢复。不同果蔬中的PPO铜 辅基的数量会有所不同，如蘑菇中 PPO含4个铜原子，而扁豆的PPO含1 个铜原子。
琼酯糖凝胶
已装柱好的苯基琼脂糖 PenlysepharoseCL4B柱,用高盐缓冲 液A预平衡, 酶液借助梯级蠕动泵加 在柱上,洗脱液以一定流速,从高盐缓 冲液A减弱至低盐缓冲液B,最后以 50%的乙二醇进行洗脱 。由紫外监 控器(280nm)监控，调节分级收集器 流速收集。
酶活性测定 测定波长视底物而定,测定 温度为25℃,反应液由pH4的柠檬 磷酸缓冲液、测定底物和酶液组 成,一个酶活力单位为测定条件下, 每分钟引起光密度改变0.001所需 的酶量。
葡聚糖凝胶
文献报道植物组织中PPO分子量一般 介于40-70K之间，根据葡聚糖凝胶分离大 分子的原理，葡聚糖凝胶分离PPO与杂蛋白。 不同型号凝胶的分离范围是根据球形蛋白 理论模型确定的，而实际分离蛋白的结构 与理论模型常有较大差异，因此在纯化PPO 时，采用不同型号的葡聚糖凝胶进 行分离效果的比较。
包括Sepharose和Bio-gel A等。 Sepharose与2,3二溴丙醇反应，形Sepharose CL型凝胶（CL-2B ~4B），分离特性基本没变，
琼脂糖是从琼提高，可以在更
广泛的pH范围内应用。
琼脂糖凝胶稳定性要超过一般的葡聚糖 凝胶和聚丙烯酰胺凝胶。琼脂糖凝胶对样 品的吸附作用很小。琼脂糖凝胶的机械强 度和孔穴的稳定性都很好，一般好于前两 种凝胶，使用琼脂糖凝胶时洗脱速度可以 比较快。 琼脂糖凝胶的排阻极限很大，分离范 围很广，适合于分离大分子物质，但分辨 率较低。琼脂糖凝胶不耐高温。
3.温度对酶活力的影响
取 PPO 粗酶液、醋酸缓冲液、儿茶酚(底 物)溶液，分别于5 、10 、20、30、35、 40、45、50、55 、60 、65℃温度下保温 2.0min，测定PPO 的活力和确定P P O 最 适反应温度。
4.PPO 的热稳定性
将粗酶液分别在20、40、60、80℃ 条件下分别保温0.0、3.0、7.0、15.0、 25.0min 后，测定PPO的活力和确定 P P O 最适反应温度。
凝胶层析
层析系统
装柱 平衡 加样 洗脱 收集
层析柱
梯度混合仪
恒流泵
部分收集器
活性酶的提取 用磷酸缓冲液将丙酮粉溶解 离心 沉淀再用磷酸缓冲液提 取1次 合并2次离心后上清液 浓缩 粗酶
(NH4)2SO4分级沉淀 (NH4)2SO4按质量浓度进行9个 分级 加入粗酶液中 0℃ 下静置 离心 上清液再加 入下一级的(NH4)2SO4浓度（重 复操作，测定每次沉淀的酶活性 和蛋白含量）
PPO测定 1.酶对底物专一性 取酶液,加磷酸缓冲液,再迅速加 入邻苯二酚,摇匀后在10min, 20min, 30min时测光密度。同样，以对甲 酚，对苯二酚，酪氨酸，间苯二酚 为底物进行测定。
2.pH对酶活力的影响 取6份酶液, 同时取对苯二酚溶液,也 为6份,混合并分别加入pH从5.8,6.2, 6.6, 7.0, 7.4,7.8磷酸缓冲液各2ml,反应 10min, 20min,30min,测定在410nm处的 光密度。
PPO的纯化常采用盐析法。盐析主 要是利用酶蛋白在高浓度的盐溶液 中溶解度减小而析出的原理。硫酸 按由于价廉、溶解度大，且能使蛋 白质稳定，故是最常用的盐析剂。
多酚氧化酶的SDS-PAGE电泳纯 度鉴定、分子量测定 常用SDS-PAGE电泳对多酚氧化酶 的纯度和分子量进行测定，并推 测同工酶的数量。
5.抑制剂对PPO活性的影响
将磷酸缓冲液分别与每种抑制 剂混合,置于水浴保温。取酶液, 对苯 二酚溶液同时保温,迅速混合后保温, 分别和多种溶液抑制剂混合,于 410nm处比色测定,参比液是不加抑 制剂的酶活性。
• 葡聚糖凝胶 Sephadex在水溶液、盐溶液、碱溶液、 弱酸溶液以及有机溶液中都是比较稳定的。 强酸溶液和氧化剂会使交联的糖苷键水解 断裂，所以要避免Sephadex与强酸和氧化 剂接触。Sephadex在高温下稳定，可以煮 沸消毒。 在用Sephadex进行凝胶层析实验时常 使用一定浓度的盐溶液作为洗脱液。
现在PPO的应用多用于提高植物对病原 菌的抗性。 PPO与一些水果和作物的褐化有关。 PPO是决定红茶品质的关键酶类。在啤 酒生产过中,PPO与啤酒风味陈化紧密相 关。反之,为了防止水果褐化,保持水果新 鲜,生产上也运用多种方法降低水果中 PPO活性和含量。
提取和纯化
制备丙酮粉（ 4℃ ）
- 30℃的果实解冻 与丙 酮-蒸馏水混合 粉碎 抽滤 滤渣用-30 ℃的丙 酮冲洗 滤渣既为丙酮 粉 室温下晾干。
Sephadex的机械稳定性相对较差， 不耐压，要求流速较慢，不能实现快速 而高效的分离。 Sephadex LH-20和LH-60是在 Sephadex G-25和G-50中分别加入羟丙基 基团形成LH型烷基化葡聚糖凝胶，适 用于以有机溶剂为流动相，分离脂溶性 物质，例如胆固醇、脂肪酸激素等。
琼脂糖凝胶