高倩玲 胡龄文 陈鸿平∗ 刘友平 陈 林 胡 媛
成都中医药大学药学院 西南特色中药资源国家重点实验室
枸杞是茄科植物宁夏枸杞Lycium barbarum L.的干燥成熟果实，富含枸杞多糖、多酚、类胡萝卜素等，具有滋补肝肾，益精明目等功效，是传统的药食两用大宗药材。随着研究的不断深入，发现枸杞鲜果富含丰富的维生素C、β胡萝卜素等，对枸杞鲜果的需求量逐年上升，但枸杞鲜果皮薄多汁，在贮藏加工过程中易受到损伤，发生褐变，导致品质下降，极大限制了枸杞产业的发展。研究表明枸杞的褐变主要为酶促褐变和非酶促褐变，目前国内外对枸杞酶促褐变的机理和防褐变研究主要集中于多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)及其提取、分离纯化及酶学特性的研究上，对枸杞过氧化物酶(peroxidase,POD)的研究多集中于枸杞的生长、环境胁迫等方面。相关文献报道POD和PPO是引起大多数植物发生酶促褐变的关键酶，课题组前期研究发现枸杞具有较高的过氧化物酶活性。
POD是在自然界中广泛分布的一类氧化还原酶，广泛存在于动植物和微生物体内，它既能去除酚类化合物，也能去除过氧化物。POD能催化过氧化物对酚类物质的氧化，导致组织褐变。Finger等发现POD在H2O2存在条件下能催化二元酚生成醌。Richard-forget研究发现，PPO存在条件下，POD可以加快酚类物质的氧化，PPO在催化氧化过程中会产生H2O2，而 POD又以H2O2为底物生成醌类化合物，两种酶在酶促褐变过程中起协同作用。近年来由于POD被认为参与了藕片、卷心莴苣和马铃薯等植物的酶促褐变，受到了广泛的关注。Wang等研究表明促干护色剂在枸杞干制过程中抑制POD的活性，从而抑制枸杞的酶促褐变反应。由此看出，POD在酶促褐变中起着重要作用， 但目前对枸杞POD提取和酶学特性方面的研究尚未见报道。
为研究枸杞过氧化物酶的性质。本实验以宁夏枸杞为研究对象，用响应面法对枸杞POD的匀浆提取工艺进行优化，得到最优提取工艺后，研究温度、pH值、金属离子、抑制剂以及底物浓度等因素对枸杞POD酶活力的影响，以期为枸杞POD作用机制和加工贮藏过程中褐变的控制提供理论依据，提高枸杞品质。
讨论与结论
本文首次以宁夏枸杞为原料，对POD的提取工艺进行优化，用匀浆浸提法提取枸杞中POD，以酶总活力为评价指标，通过响应面确定最优的POD提取工艺为料液比1:3，浸提时间5.0h，缓冲液pH为6.0，在该条件下POD酶活力为(5148.59±50.00)U，说明响应面法可以较好地对POD的提取进行优化。
对POD酶学特性研究发现，对POD酶学特性研究发现，温度和pH是影响酶活性的重要因素之一。POD最适温度为50℃、最适pH为6.0。POD在pH4.0～8.0的范围内处理4h后其酶活力仍保持在60％以上，在30～60℃的温度范围内处理4h后，pH酶活力仍保持在60％左右，说明枸杞POD是一种耐酸碱且稳定性的酶。研究发现金属离子Na+、Ca2+、K2+、 Zn2+、Cu2+以及抑制剂柠檬酸对POD有一定激活作用，其中Ca2+对POD的激活作用最明显，提示在枸杞贮藏加工过程中应避免与Ca2+接触。抗坏血酸和亚硫酸钠对该酶有明显的抑制作用，其中抗坏血酸抑制作用更好，表明抗坏血酸能很好地抑制枸杞Ca酶活性。
综上，在枸杞加工贮藏等过程中，可根据POD性质采取一些措施，如：碱性试剂处理、低温贮藏、添加抗坏血酸抑制剂等来抑制POD的活性，延缓枸杞褐变，但枸杞褐变机理复杂，防褐变措施的可行性还需进行验证。本实验未对枸杞POD的结构进行研究，下一步可对枸杞POD进行分离纯化研究，研究其结构特点，更好地了解枸杞POD的表征和失活行为。本研究结果有助于进一步揭示枸杞酶促褐变的机理，控制酶促褐变的发生，对提高枸杞品质具有实际意义，为开发出抑制枸杞酶促褐变的新工艺和新方法提供科学依据。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2023年第5期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。
引用格式：高倩玲,胡龄文,陈鸿平,等.枸杞过氧化物酶的提取工艺优化及其酶学特性研究[J].天然产物研究与开发,2023,35:819-827. Gao QL,Hu LW,Chen HP,et al.Optimization of extration process of perxidase from wolfberry and its enzymatic charateristics[J].Nat Prod Res Dev,2023,35:819-827.
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