Goji Berry Peroksidazının Ekstraksiyon Sürecinin ve Enzimatik Özelliklerinin Optimizasyonu
Lycium barbarum L., Solanaceae familyasından bir bitki olan Lycium barbarum L.'nin kurutulmuş ve olgunlaşmış meyvesidir. Lycium barbarum polisakkaritler, polifenoller, karotenoidler vb. bakımından zengindir ve karaciğer ve böbrekleri besleyici, özü besleyici ve görüşü iyileştirici etkilere sahiptir. Hem gıda hem de ilaç olarak kullanılabilen geleneksel bir şifalı bitkidir. Araştırmaların sürekli derinleşmesiyle, taze goji meyvelerinin C vitamini, beta karoten ve diğer besinler açısından zengin olduğu bulunmuştur. Taze goji meyvelerine olan talep her geçen yıl artmaktadır. Bununla birlikte, taze goji meyvelerinin ince ve sulu kabuğu, depolama ve işleme sırasında zarar görmeye yatkındır, bu da goji berry endüstrisinin gelişimini büyük ölçüde sınırlayan kahverengileşmeye ve kalitede düşüşe yol açar. Çalışmalar, goji meyvelerinin kahverengileşmesinin esas olarak enzimatik kahverengileşme ve enzimatik olmayan kahverengileşme olduğunu göstermiştir. Şu anda, yurtiçinde ve yurtdışında goji meyvelerinin enzimatik esmerleşme ve anti esmerleşme mekanizması üzerine yapılan araştırmalar esas olarak polifenol oksidaz (PPO) ve ekstraksiyonu, ayrılması, saflaştırılması ve enzimatik özelliklerine odaklanmaktadır. Goji meyvelerinin peroksidazı (POD) üzerine yapılan araştırmalar çoğunlukla goji meyvelerinin büyümesi ve çevresel stresi üzerine odaklanmaktadır. İlgili literatür, POD ve PPO'nun çoğu bitkide enzimatik esmerleşmeye neden olan anahtar enzimler olduğunu bildirmektedir. Araştırma ekibimiz erken aşamada goji meyvelerinin yüksek peroksidaz aktivitesine sahip olduğunu tespit etmiştir.
POD, doğada yaygın olarak dağılmış, hayvanlarda, bitkilerde ve mikroorganizmalarda yaygın olarak bulunan bir oksidoredüktaz türüdür. Hem fenolik bileşikleri hem de peroksitleri uzaklaştırabilir. POD, fenolik maddelerin peroksitler tarafından oksidasyonunu katalize ederek doku kahverengileşmesine yol açabilir. Finger ve arkadaşları, POD'un H2O2 varlığında fenollerden kinon oluşumunu katalize edebildiğini bulmuştur. Richard Forgett'in araştırması, PPO'nun varlığı altında POD'un fenolik maddelerin oksidasyonunu hızlandırabileceğini bulmuştur. PPO katalitik oksidasyon işlemi sırasında H2O2 üretirken, POD kinon bileşikleri üretmek için H2O2'yi bir substrat olarak kullanır. İki enzim, enzimatik esmerleşme sürecinde sinerjik olarak çalışır. Son yıllarda POD, lotus kökü, marul ve patates gibi bitkilerin enzimatik esmerleşmesinde rol oynaması nedeniyle yaygın bir ilgi görmüştür. Wang ve arkadaşlarının araştırması, kurutma ajanlarının goji meyvelerinin kurutma işlemi sırasında POD'un aktivitesini inhibe ettiğini ve böylece goji meyvelerinin enzimatik esmerleşme reaksiyonunu bastırdığını göstermiştir. Buradan, POD'un enzimatik esmerleşmede önemli bir rol oynadığı görülebilir, ancak şu anda goji meyvelerinden POD'un ekstraksiyonu ve enzimatik özellikleri hakkında hiçbir rapor bulunmamaktadır.
Kurt üzümü peroksidazının özelliklerini incelemek. Bu deney, Ningxia kurt üzümünü araştırma nesnesi olarak alır, yanıt yüzey metodolojisini kullanarak kurt üzümü POD'un homojenat ekstraksiyon sürecini optimize eder, optimum ekstraksiyon sürecini elde eder ve kurt üzümü POD'un etki mekanizması ve işleme ve depolama sırasında kahverengileşmenin kontrolü için teorik temel sağlamak ve kurt üzümü kalitesini artırmak için sıcaklık, pH değeri, metal iyonları, inhibitörler ve substrat konsantrasyonu gibi faktörlerin kurt üzümü POD enziminin aktivitesi üzerindeki etkilerini inceler.

Bu makale, ilk kez hammadde olarak Ningxia kurt üzümünden POD ekstraksiyon sürecini optimize etmektedir. POD, kurt üzümünden homojenat ekstraksiyon yöntemi ile ekstrakte edilmiş ve toplam enzim aktivitesi değerlendirme indeksi olarak kullanılmıştır. Optimum POD ekstraksiyon prosesi, 1:3 katı-sıvı oranı, 5.0 saat ekstraksiyon süresi ve 6.0 tampon pH ile yanıt yüzey metodolojisi ile belirlenmiştir. Bu koşullar altında, POD enzim aktivitesi (5148.59 ± 50.00) U olup, yanıt yüzey metodolojisinin POD ekstraksiyonunu etkili bir şekilde optimize edebileceğini göstermektedir.

POD'un enzimatik özellikleri üzerine yapılan araştırmalar, sıcaklık ve pH'ın enzim aktivitesini etkileyen önemli faktörler olduğunu ortaya koymuştur. POD için optimum sıcaklık ve pH sırasıyla 50 ℃ ve 6.0'dır. POD ile 4 saat boyunca 4.0-8.0 pH aralığında muamele edildikten sonra, enzim aktivitesi 60%'nin üzerinde kalmıştır. 30-60 ℃ sıcaklık aralığında 4 saat boyunca muamele edildikten sonra, pH enzim aktivitesi 60% civarında kalmıştır, bu da goji berry POD'un asit ve alkaliye dayanıklı ve stabil bir enzim olduğunu göstermektedir. Araştırmalar, Na+, Ca2+, K2+, Zn2+, Cu2+ gibi metal iyonlarının yanı sıra inhibitör sitrik asidin POD üzerinde belirli bir aktive edici etkiye sahip olduğunu bulmuştur. Bunlar arasında Ca2+ POD üzerinde en önemli aktive edici etkiye sahiptir, bu da goji meyvelerinin depolanması ve işlenmesi sırasında Ca2+ ile temastan kaçınılması gerektiğini göstermektedir. Askorbik asit ve sodyum sülfitin enzim üzerinde önemli inhibitör etkileri vardır, askorbik asit daha iyi bir inhibitör etkiye sahiptir, bu da askorbik asidin kurt üzümü Ca enziminin aktivitesini etkili bir şekilde inhibe edebileceğini gösterir.

Özetle, goji meyvelerinin işlenmesi ve depolanması sırasında, alkali reaktif muamelesi, düşük sıcaklıkta depolama ve POD aktivitesini inhibe etmek ve goji berry kahverengileşmesini geciktirmek için askorbik asit inhibitörlerinin eklenmesi gibi POD özelliklerine dayalı bazı önlemler alınabilir. Bununla birlikte, goji berry esmerleşmesinin mekanizması karmaşıktır ve esmerleşme karşıtı önlemlerin uygulanabilirliğinin hala doğrulanması gerekmektedir. Bu deney Goji berry POD'un yapısını araştırmamıştır. Bir sonraki adım, Goji berry POD'u ayırmak ve saflaştırmak, yapısal özelliklerini incelemek ve Goji berry POD'un karakterizasyonunu ve inaktivasyon davranışını daha iyi anlamaktır. Bu çalışmanın sonuçları, goji meyvelerinde enzimatik esmerleşme mekanizmasının daha fazla ortaya çıkarılmasına, enzimatik esmerleşmenin oluşumunun kontrol edilmesine katkıda bulunmakta ve goji meyvelerinin kalitesini iyileştirmek için pratik öneme sahip olup, goji meyvelerinde enzimatik esmerleşmeyi engellemek için yeni süreçlerin ve yöntemlerin geliştirilmesi için bilimsel temel sağlamaktadır.