Optimización del Proceso de Extracción y Características Enzimáticas de la Peroxidasa de las Bayas de Goji
Lycium barbarum L. es un fruto seco y maduro de Lycium barbarum L., una planta de la familia de las solanáceas. Es rico en polisacáridos de Lycium barbarum, polifenoles, carotenoides, etc., y tiene los efectos de nutrir el hígado y los riñones, nutrir la esencia y mejorar la visión. Es una hierba medicinal tradicional que puede utilizarse tanto como alimento como medicina. Con la continua profundización de la investigación, se ha descubierto que las bayas de goji frescas son ricas en vitamina C, betacaroteno y otros nutrientes. La demanda de bayas de goji frescas ha ido aumentando año tras año. Sin embargo, la piel fina y jugosa de las bayas de goji frescas es propensa a dañarse durante el almacenamiento y el procesado, lo que provoca su oscurecimiento y una disminución de su calidad, lo que limita enormemente el desarrollo de la industria de las bayas de goji. Los estudios han demostrado que el pardeamiento de las bayas de Goji se produce principalmente por causas enzimáticas y no enzimáticas. En la actualidad, la investigación sobre el mecanismo del oscurecimiento enzimático y el antioscurecimiento de las bayas de Goji en el país y en el extranjero se centra principalmente en la polifenoloxidasa (PPO) y su extracción, separación, purificación y características enzimáticas. La investigación sobre la peroxidasa (POD) de las bayas de Goji se centra principalmente en el crecimiento y el estrés ambiental de las bayas de Goji. La literatura relacionada informa de que la POD y la PPO son enzimas clave que causan el oscurecimiento enzimático en la mayoría de las plantas. Nuestro equipo de investigación descubrió en la fase inicial que las bayas de goji tienen una elevada actividad peroxidasa.
La POD es un tipo de oxidorreductasa ampliamente distribuida en la naturaleza, muy presente en animales, plantas y microorganismos. Puede eliminar tanto compuestos fenólicos como peróxidos. La POD puede catalizar la oxidación de sustancias fenólicas por peróxidos, provocando el oscurecimiento de los tejidos. Finger et al. descubrieron que la POD puede catalizar la formación de quinonas a partir de fenoles en presencia de H2O2. La investigación de Richard Forgett descubrió que, en presencia de PPO, la POD puede acelerar la oxidación de sustancias fenólicas. La PPO produce H2O2 durante el proceso de oxidación catalítica, mientras que la POD utiliza el H2O2 como sustrato para generar compuestos de quinona. Las dos enzimas trabajan de forma sinérgica en el proceso de pardeamiento enzimático. En los últimos años, la POD ha recibido una gran atención debido a su implicación en el pardeamiento enzimático de plantas como la raíz de loto, la lechuga y la patata. La investigación de Wang et al. ha demostrado que los agentes de secado inhiben la actividad de la POD durante el proceso de secado de las bayas de goji, suprimiendo así la reacción de pardeamiento enzimático de las bayas de goji. De ello se desprende que la POD desempeña un papel importante en el oscurecimiento enzimático, pero actualmente no existen informes sobre la extracción y las características enzimáticas de la POD de las bayas de goji.
Estudiar las propiedades de la peroxidasa de la baya del lobo. Este experimento toma la baya del lobo de Ningxia como objeto de investigación, optimiza el proceso de extracción del homogeneizado de la POD de la baya del lobo utilizando la metodología de superficie de respuesta, obtiene el proceso de extracción óptimo y estudia los efectos de factores como la temperatura, el valor de pH, los iones metálicos, los inhibidores y la concentración de sustrato en la actividad de la enzima POD de la baya del lobo, con el fin de proporcionar una base teórica para el mecanismo de acción de la POD de la baya del lobo y el control del oscurecimiento durante el procesamiento y el almacenamiento, y mejorar la calidad de la baya del lobo.

En este artículo se optimiza por primera vez el proceso de extracción de la POD de la baya del lobo de Ningxia como materia prima. La POD se extrae de la baya del lobo por el método de extracción de homogeneizado, y la actividad enzimática total se utiliza como índice de evaluación. El proceso óptimo de extracción de la POD se determina mediante la metodología de superficie de respuesta con una relación sólido-líquido de 1:3, un tiempo de extracción de 5,0 horas y un pH tampón de 6,0. En estas condiciones, la actividad enzimática de la POD se reduce de forma significativa. En estas condiciones, la actividad enzimática de la POD es de (5148,59 ± 50,00) U, lo que indica que la metodología de superficie de respuesta puede optimizar eficazmente la extracción de la POD.

La investigación sobre las características enzimáticas de la POD ha descubierto que la temperatura y el pH son factores importantes que afectan a la actividad enzimática. La temperatura y el pH óptimos para la POD son 50 ℃ y 6,0, respectivamente. Tras ser tratada con POD en el rango de pH de 4,0-8,0 durante 4 horas, su actividad enzimática se mantuvo por encima de 60%. Después de ser tratada en un rango de temperatura de 30-60 ℃ durante 4 horas, la actividad enzimática del pH se mantuvo alrededor de 60%, lo que indica que la POD de la baya de goji es una enzima estable y resistente a ácidos y álcalis. La investigación ha descubierto que los iones metálicos como Na+, Ca2+, K2+, Zn2+, Cu2+, así como el inhibidor ácido cítrico, tienen un cierto efecto activador sobre la POD. Entre ellos, el Ca2+ tiene el efecto activador más significativo sobre la POD, lo que sugiere que debe evitarse el contacto con el Ca2+ durante el almacenamiento y procesado de las bayas de goji. El ácido ascórbico y el sulfito sódico tienen efectos inhibidores significativos sobre la enzima, siendo el ácido ascórbico el que tiene un mejor efecto inhibidor, lo que indica que el ácido ascórbico puede inhibir eficazmente la actividad de la enzima Ca de las bayas de goji.

En resumen, durante el procesado y almacenamiento de las bayas de goji, se pueden tomar algunas medidas basadas en las propiedades de la POD, como el tratamiento con reactivos alcalinos, el almacenamiento a baja temperatura y la adición de inhibidores del ácido ascórbico para inhibir la actividad de la POD y retrasar el oscurecimiento de las bayas de goji. Sin embargo, el mecanismo de oscurecimiento de las bayas de goji es complejo, y la viabilidad de las medidas contra el oscurecimiento aún debe ser verificada. Este experimento no investigó la estructura de la POD de las bayas de Goji. El siguiente paso es separar y purificar la POD de las bayas de Goji, estudiar sus características estructurales y comprender mejor la caracterización y el comportamiento de inactivación de la POD de las bayas de Goji. Los resultados de este estudio contribuyen a revelar mejor el mecanismo del oscurecimiento enzimático de las bayas de Goji, a controlar la aparición del oscurecimiento enzimático, y tienen importancia práctica para mejorar la calidad de las bayas de Goji, proporcionando una base científica para el desarrollo de nuevos procesos y métodos para inhibir el oscurecimiento enzimático de las bayas de Goji.