Optimierung des Extraktionsverfahrens und der enzymatischen Eigenschaften der Peroxidase von Goji-Beeren
Lycium barbarum L. ist eine getrocknete und reife Frucht von Lycium barbarum L., einer Pflanze aus der Familie der Solanaceae. Sie ist reich an Lycium barbarum-Polysacchariden, Polyphenolen, Carotinoiden usw. und hat die Wirkung, Leber und Nieren zu nähren, die Essenz zu nähren und die Sehkraft zu verbessern. Es handelt sich um eine traditionelle Heilpflanze, die sowohl als Nahrungsmittel als auch als Medizin verwendet werden kann. Mit der kontinuierlichen Vertiefung der Forschung hat man herausgefunden, dass frische Goji-Beeren reich an Vitamin C, Beta-Carotin und anderen Nährstoffen sind. Die Nachfrage nach frischen Goji-Beeren ist von Jahr zu Jahr gestiegen. Die dünne und saftige Schale frischer Gojibeeren kann jedoch während der Lagerung und Verarbeitung beschädigt werden, was zu einer Bräunung und einem Qualitätsverlust führt, was die Entwicklung der Gojibeerenindustrie stark einschränkt. Studien haben gezeigt, dass es sich bei der Bräunung von Goji-Beeren hauptsächlich um enzymatische und nicht enzymatische Bräunung handelt. Gegenwärtig konzentriert sich die Forschung zum Mechanismus der enzymatischen Bräunung und zur Verhinderung der Bräunung von Gojibeeren im In- und Ausland hauptsächlich auf die Polyphenoloxidase (PPO) und ihre Extraktion, Trennung, Reinigung und enzymatischen Eigenschaften. Die Forschung zur Peroxidase (POD) von Gojibeeren konzentriert sich hauptsächlich auf das Wachstum und den Umweltstress von Gojibeeren. In der Fachliteratur wird berichtet, dass POD und PPO Schlüsselenzyme sind, die in den meisten Pflanzen eine enzymatische Bräunung verursachen. Unser Forschungsteam fand in der Anfangsphase heraus, dass Goji-Beeren eine hohe Peroxidase-Aktivität aufweisen.
POD ist eine in der Natur weit verbreitete Art von Oxidoreduktase, die in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen weit verbreitet ist. Sie kann sowohl phenolische Verbindungen als auch Peroxide entfernen. POD kann die Oxidation von phenolischen Substanzen durch Peroxide katalysieren, was zu einer Bräunung des Gewebes führt. Finger et al. fanden heraus, dass POD die Bildung von Chinonen aus Phenolen in Gegenwart von H2O2 katalysieren kann. Richard Forgett fand heraus, dass POD in Anwesenheit von PPO die Oxidation von phenolischen Substanzen beschleunigen kann. PPO produziert während des katalytischen Oxidationsprozesses H2O2, während POD H2O2 als Substrat verwendet, um Chinonverbindungen zu erzeugen. Die beiden Enzyme wirken beim enzymatischen Bräunungsprozess synergetisch zusammen. In den letzten Jahren hat POD aufgrund seiner Beteiligung an der enzymatischen Bräunung von Pflanzen wie Lotuswurzeln, Kopfsalat und Kartoffeln große Aufmerksamkeit erregt. Die Untersuchungen von Wang et al. haben gezeigt, dass Trocknungsmittel die Aktivität von POD während des Trocknungsprozesses von Goji-Beeren hemmen und dadurch die enzymatische Bräunungsreaktion von Goji-Beeren unterdrücken. Daraus ist ersichtlich, dass POD eine wichtige Rolle bei der enzymatischen Bräunung spielt, aber es gibt derzeit keine Berichte über die Extraktion und die enzymatischen Eigenschaften von POD aus Goji-Beeren.
Untersuchung der Eigenschaften der Wolfsbeeren-Peroxidase. Dieses Experiment nimmt die Ningxia-Wolfsbeere als Forschungsobjekt, optimiert den Homogenat-Extraktionsprozess der Wolfsbeeren-POD mit Hilfe der Response-Surface-Methode, erhält den optimalen Extraktionsprozess und untersucht die Auswirkungen von Faktoren wie Temperatur, pH-Wert, Metallionen, Inhibitoren und Substratkonzentration auf die Aktivität des Wolfsbeeren-POD-Enzyms, um eine theoretische Grundlage für den Wirkungsmechanismus der Wolfsbeeren-POD und die Kontrolle der Bräunung während der Verarbeitung und Lagerung zu schaffen und die Qualität der Wolfsbeeren zu verbessern.

In diesem Artikel wird zum ersten Mal der Extraktionsprozess von POD aus der Wolfsbeere von Ningxia als Rohstoff optimiert. POD wird aus Wolfsbeere durch Homogenat-Extraktionsverfahren extrahiert, und die Gesamtenzymaktivität wird als Bewertungsindex verwendet. Der optimale POD-Extraktionsprozess wird mit Hilfe der Response-Surface-Methode mit einem Fest-Flüssig-Verhältnis von 1:3, einer Extraktionszeit von 5,0 Stunden und einem Puffer-pH-Wert von 6,0 bestimmt. Unter diesen Bedingungen beträgt die POD-Enzymaktivität (5148,59 ± 50,00) U, was darauf hindeutet, dass die Response-Surface-Methode die Extraktion von POD wirksam optimieren kann.

Untersuchungen zu den enzymatischen Eigenschaften von POD haben ergeben, dass Temperatur und pH-Wert wichtige Faktoren sind, die die Enzymaktivität beeinflussen. Die optimale Temperatur und der optimale pH-Wert für POD liegen bei 50 ℃ bzw. 6,0. Nach einer 4-stündigen Behandlung mit POD im pH-Bereich von 4,0-8,0 blieb die Enzymaktivität über 60%. Nach einer 4-stündigen Behandlung bei einer Temperatur von 30-60 ℃ blieb die pH-Enzymaktivität bei 60%, was darauf hindeutet, dass POD aus der Goji-Beere ein säure- und laugenbeständiges und stabiles Enzym ist. Untersuchungen haben ergeben, dass Metallionen wie Na+, Ca2+, K2+, Zn2+, Cu2+ sowie der Inhibitor Zitronensäure eine gewisse aktivierende Wirkung auf POD haben. Unter ihnen hat Ca2+ die stärkste aktivierende Wirkung auf den POD, was darauf hindeutet, dass der Kontakt mit Ca2+ während der Lagerung und Verarbeitung von Gojibeeren vermieden werden sollte. Ascorbinsäure und Natriumsulfit haben signifikante hemmende Wirkungen auf das Enzym, wobei Ascorbinsäure eine bessere hemmende Wirkung hat, was darauf hindeutet, dass Ascorbinsäure die Aktivität des Wolfsbeeren-Ca-Enzyms wirksam hemmen kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass während der Verarbeitung und Lagerung von Goji-Beeren einige Maßnahmen ergriffen werden können, die auf den Eigenschaften von POD basieren, wie z. B. die Behandlung mit alkalischen Reagenzien, die Lagerung bei niedrigen Temperaturen und der Zusatz von Ascorbinsäure-Inhibitoren, um die POD-Aktivität zu hemmen und die Bräunung der Goji-Beeren zu verzögern. Der Mechanismus der Braunfärbung der Goji-Beeren ist jedoch komplex, und die Durchführbarkeit von Maßnahmen gegen die Braunfärbung muss noch überprüft werden. In diesem Experiment wurde die Struktur von Goji-Beeren-POD nicht untersucht. Der nächste Schritt ist die Abtrennung und Reinigung von Goji-Beeren-POD, die Untersuchung seiner strukturellen Eigenschaften und ein besseres Verständnis der Charakterisierung und des Inaktivierungsverhaltens von Goji-Beeren-POD. Die Ergebnisse dieser Studie tragen dazu bei, den Mechanismus der enzymatischen Bräunung in Goji-Beeren aufzuklären, das Auftreten von enzymatischer Bräunung zu kontrollieren und haben praktische Bedeutung für die Verbesserung der Qualität von Goji-Beeren, indem sie eine wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung neuer Prozesse und Methoden zur Hemmung der enzymatischen Bräunung in Goji-Beeren bieten.