Оптимизация процесса экстракции и ферментативных характеристик пероксидазы ягод годжи
Lycium barbarum L. - это высушенные и зрелые плоды Lycium barbarum L., растения семейства пасленовых (Solanaceae). Он богат полисахаридами, полифенолами, каротиноидами и т. д., оказывает питательное воздействие на печень и почки, питает сущность и улучшает зрение. Это традиционное лекарственное растение, которое можно использовать как в пищу, так и в качестве лекарства. Благодаря постоянному углублению исследований было установлено, что свежие ягоды годжи богаты витамином С, бета-каротином и другими питательными веществами. Спрос на свежие ягоды годжи растет год от года. Однако тонкая и сочная кожица свежих ягод годжи подвержена повреждениям во время хранения и переработки, что приводит к подрумяниванию и снижению качества, что значительно ограничивает развитие индустрии ягод годжи. Исследования показали, что подрумянивание ягод годжи происходит в основном в результате ферментативного и неферментативного подрумянивания. В настоящее время исследования механизма ферментативного и антиферментативного подрумянивания ягод годжи в стране и за рубежом в основном сосредоточены на полифенолоксидазе (PPO) и ее экстракции, разделении, очистке и ферментативных характеристиках. Исследования пероксидазы (POD) ягод годжи в основном сосредоточены на росте и экологическом стрессе ягод годжи. В соответствующей литературе сообщается, что POD и PPO являются ключевыми ферментами, вызывающими энзиматическое подрумянивание большинства растений. Наша исследовательская группа уже на ранней стадии обнаружила, что ягоды годжи обладают высокой активностью пероксидазы.
POD - это тип оксидоредуктазы, широко распространенный в природе, широко представленный в животных, растениях и микроорганизмах. Она может удалять как фенольные соединения, так и перекиси. POD может катализировать окисление фенольных веществ перекисями, что приводит к коричневой окраске тканей. Фингер и др. обнаружили, что POD может катализировать образование хинонов из фенолов в присутствии H2O2. Исследование Ричарда Форгетта показало, что в присутствии PPO POD может ускорять окисление фенольных веществ. PPO производит H2O2 в процессе каталитического окисления, а POD использует H2O2 в качестве субстрата для образования хиноновых соединений. В процессе ферментативного подрумянивания эти два фермента действуют синергически. В последние годы POD привлекает широкое внимание благодаря своему участию в ферментативном подрумянивании таких растений, как корень лотоса, салат-латук и картофель. Исследование Ванга и др. показало, что сушильные агенты ингибируют активность POD в процессе сушки ягод годжи, тем самым подавляя ферментативную реакцию подрумянивания ягод годжи. Из этого можно сделать вывод, что POD играет важную роль в ферментативном подрумянивании, но в настоящее время нет никаких сообщений об экстракции и ферментативных характеристиках POD из ягод годжи.
Изучить свойства пероксидазы волчьей ягоды. В данном эксперименте в качестве объекта исследования взята волчья ягода из Нинся, оптимизирован процесс экстракции гомогената волчьей ягоды с использованием методологии поверхности отклика, получен оптимальный процесс экстракции и изучено влияние таких факторов, как температура, значение pH, ионы металлов, ингибиторы и концентрация субстрата на активность фермента волчьей ягоды POD, с целью обеспечения теоретической основы для механизма действия волчьей ягоды POD и контроля коричневого цвета во время переработки и хранения, а также улучшения качества волчьей ягоды.

В данной статье впервые оптимизирован процесс извлечения POD из волчьей ягоды, являющейся сырьем для производства волчьей ягоды в Нинся. POD извлекается из волчьей ягоды методом экстракции гомогената, а в качестве показателя оценки используется общая активность фермента. Оптимальный процесс экстракции POD определен методом поверхности отклика при соотношении твердой и жидкой фаз 1:3, времени экстракции 5,0 часов и рН буфера 6,0. В этих условиях активность фермента POD составляет (5148,59 ± 50,00) U, что свидетельствует о том, что методология поверхности отклика позволяет эффективно оптимизировать процесс экстракции POD.

Исследования ферментативных характеристик POD показали, что температура и pH являются важными факторами, влияющими на активность фермента. Оптимальные температура и рН для POD составляют 50 ℃ и 6,0, соответственно. После обработки POD в диапазоне pH 4,0-8,0 в течение 4 часов активность фермента оставалась выше 60%. После обработки при температуре 30-60 ℃ в течение 4 часов активность фермента в диапазоне pH оставалась около 60%, что указывает на то, что POD из ягод годжи является кислото- и щелочеустойчивым и стабильным ферментом. Исследования показали, что ионы металлов, такие как Na+, Ca2+, K2+, Zn2+, Cu2+, а также ингибитор лимонная кислота, оказывают определенное активирующее действие на POD. Среди них Ca2+ обладает наиболее значительным активирующим действием на POD, что позволяет предположить, что контакта с Ca2+ следует избегать во время хранения и переработки ягод годжи. Аскорбиновая кислота и сульфит натрия оказывают значительное ингибирующее действие на фермент, причем аскорбиновая кислота обладает лучшим ингибирующим эффектом, что свидетельствует о том, что аскорбиновая кислота может эффективно подавлять активность фермента Ca волчьей ягоды.

Таким образом, в процессе переработки и хранения ягод годжи можно принять некоторые меры, основанные на свойствах POD, такие как обработка щелочными реагентами, хранение при низкой температуре и добавление ингибиторов аскорбиновой кислоты, чтобы подавить активность POD и задержать подрумянивание ягод годжи. Однако механизм подрумянивания ягод годжи сложен, и целесообразность мер по борьбе с подрумяниванием еще нуждается в проверке. В данном эксперименте не изучалась структура POD ягод годжи. Следующим шагом будет выделение и очистка POD ягод годжи, изучение его структурных характеристик, а также лучшее понимание характеристики и поведения инактивации POD ягод годжи. Результаты данного исследования способствуют дальнейшему раскрытию механизма ферментативного подрумянивания ягод годжи, контролю возникновения ферментативного подрумянивания и имеют практическое значение для улучшения качества ягод годжи, а также являются научной основой для разработки новых процессов и методов ингибирования ферментативного подрумянивания ягод годжи.