Wir haben bereits die Umwandlung von Rutin und Isochercitrin erwähnt. Unter den verschiedenen Umwandlungsmethoden ist die Umwandlungsmethode mit der besten Ausbeute und Reinheit die Verwendung von enzymkatalysierten Methoden, wie α-L-Rhamnosidase durch Mikroorganismen und Hesperidinase. Und α-L-Rhamnosidase wird in der Regel mit β-D-Glucosidase kombiniert, um Naringinase zu bilden, die eine katalytische Rolle spielt, und in frühen Studien setzten Forscher das Konzept der "α-L-Rhamnosidase" mit "Ningrinase" gleich. Lassen Sie uns also zunächst das Grundwissen über Naringinase.
Naringinase kann Bitterstoffe wie Naringin und Hesperidin in Zitrusfrüchten hydrolysieren und wird daher zur Entbitterung von Zitrusfruchtsäften verwendet und ist nach ihr benannt. Der wichtigste Bitterstoff in Zitrusfrüchten ist Naringin, das von Naringinase in zwei Schritten abgebaut werden kann: Im ersten Schritt hydrolysiert α-L-Rhamnosidase Naringin zu Rhamnose und Purunin; im zweiten Schritt hydrolysiert β-D-Glucosidase Prunin weiter zu Naringenin und Glucose ohne bitteren Geschmack. Der Hydrolyse-Mechanismus ist in Abbildung 1 dargestellt. Von diesen enthält Purunin nur ein Drittel des Bitterstoffs.
Abbildung 1 Der Hydrolyse-Mechanismus von Naringin durch Naringinase
Bereits 1938 und 1958 wurde Naringinase von Hall und Ting aus Selleriesamen bzw. Grapefruitblättern gewonnen. Danach haben Forscher Naringinase aus anderen Tieren und Pflanzen gewonnen. Neben Tieren und Pflanzen ist Naringinase auch in Mikroorganismen weit verbreitet. Die Naringinase, die derzeit in der Forschung und der industriellen Produktion verwendet wird, stammt ebenfalls hauptsächlich von Mikroorganismen. Unter ihnen sind natürliche Pilze wie Aspergillus niger, Aspergillus oryzae und Penicillium die Hauptquelle für Naringinase. Eine geringe Menge Naringinase wird aus Hefe gewonnen. Einige andere Naringinasen werden aus Bakterien gewonnen, deren enzymatische Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten sich stark von denen der Pilze unterscheiden. Tabelle 1 zeigt die Naringinase und ihre Eigenschaften aus verschiedenen Quellen, die von einigen Wissenschaftlern untersucht wurden.
Tabelle 1 Naringinase aus verschiedenen Quellen und ihre Eigenschaften
Quellen
Stämme
Substrat
Optimale Temperatur /°C
OptimumpH
Molekulargewicht /kDa
Anlage
Selleriesamen
Naringin
–
–
–
Grapefruitblätter
Naringin
50
4.0
–
Fagopyrum esculentum
p-NPR、Rutin
–
–
70
Tier
Turbo cornutus
Naringin、p-NPR、Rutin
–
2.8, 4.5~5.0
–
Schweineleber
Diosgenin
42
7.0
47
Bakterien
Sphingomonas sp. R1
Naringin
50
8.0
110
Thermomicrobium sp.
p-NPR
70
7.9, 5.0~6.9
104, 107
Pediococcus acidilactici
p-NPR、Rutin、hesperidin
50，70
5.5, 4.5
74, 241
Brevundimonas sp.
Naringin
20~37
6.0~7.0
–
Bifidobacterium dentium
p-NPR、Naringin、Rutin、Poncirin、ginsenosid
35
6.0
100
Pilz
Aspergillus niger
Naringin、Rutin、hesperidin
40~60
4.0~5.0
65
A. kawachii
Naringin、p-NPR、hesperidin
50
4.0
90
A. oryzae
Naringin、p-NPR、hesperidin、neohesperidin
45
5.0
23
Penicillium decumbens
Naringin、p-NPR、Rutin
–
7.0
120
P. corylopholum
Naringin、Rutin
57
6.5
67
Hefe
Pichia angusta
Naringin、Rutin、hesperidin、Quercitrin
40
6.0
90
Cryptococcus laurentii
Naringin
–
–
–
Williopsis californica
Naringin
–
–
–
Ein Vergleich der Eigenschaften von Naringinase aus Bakterien und Pilzen in Tabelle 1 zeigt, dass Naringinase aus Pilzen zwar ein geringeres Molekulargewicht hat als Naringinase aus Bakterien, aber besser für die Reaktion unter sauren Bedingungen geeignet ist, so dass sie sich für die Entbitterung von Zitrussaft eignet; bei Naringinasen aus Bakterien ist die optimale pH-Umgebung für Glycosidase mäßig oder schwach alkalisch, und sie hat eine breitere Reaktionstemperatur und gute Temperaturstabilität.
Mit der kontinuierlichen Vertiefung der Forschung und der Entdeckung von Naringinase mit unterschiedlichen Eigenschaften wurde das Enzym in der Medizin, in Lebensmitteln und in der Kosmetik weithin eingesetzt. Die erste Anwendung war die Entbitterung von Zitrussäften. Naringin ist der Hauptbitterstoff in Zitrusfruchtsäften. Seine Bitterkeitsschwelle in Wasser und Saft liegt bei etwa 20 ppm, und in einigen Zitrussäften kann sie 50 ppm erreichen. Es zeigt sich, dass ein Gehalt von 1,5 ppm ein bitteres Gefühl auslöst. Daher ist bei der Saftverarbeitung von Zitrusfrüchten und anderen Früchten die Entbitterung ein unverzichtbares Verfahren. Naringinase ist ein hocheffizientes Enzym, das Naringin und andere Bitterstoffe hydrolysieren kann, und Naringinase kann den Zweck der Entbitterung gut erfüllen. Huang Gaoling et al. verwendeten Naringinase zur Entbitterung des Guanxi-Honigpomelosaftes und hydrolysierten ihn bei 60 ℃ und pH 3,6 für 100 Minuten. Die Entbitterungsrate des Saftes kann mehr als 97% erreichen. Chen Hong et al. verwendeten Aspergillus aculeatus JMUdb058 zur Gewinnung von Naringinase durch Festphasenfermentation und setzten sie für die Entbitterung von Fruchtsäften ein. Die Entbitterungsrate lag bei 99,6%, und es wurde ein sehr guter Entbitterungseffekt erzielt.
Da Naringinase α-L-Rhamnosidase enthält, kann sie gleichzeitig zur spezifischen Herstellung von Rhamnose und Purunin verwendet werden. Rhamnose ist eine Art Methylpentose. Sie kann als Arzneimittel-Zwischenprodukt zur Synthese von kardiotonischen Mitteln und dem Gewürz Furaneol verwendet werden. Sie kann auch zur Synthese von Aromen und gleichzeitig als Süßstoff verwendet werden. Es kann auch als Mittel zur Prüfung der intestinalen Penetration verwendet werden. Es hat eine deutliche Anti-Krebs-Wirkung. Wei Shenghua et al. verwendeten Naringinase und Heferuhezellen als Katalysatoren, um Naringin durch eine zweistufige biologische Methode umzuwandeln und Rhamnosekristalle mit einem Massenanteil von mehr als 98,5% herzustellen. Purunin als eine Art von Flavonoiden hat einzigartige Funktionen im Bereich der Immun-, Anti-Krebs-, Antiviren- und antioxidativen Aktivitäten. Daher hat Purunin im Bereich der Lebensmittel- und Medizinindustrie einen wichtigen Anwendungswert. Hu Qunfang und andere nutzten die Festkörperfermentation zur Herstellung von α-L-Rhamnosidase und führten die Biotransformation von Naringin unter geeigneten Bedingungen durch, wobei der Gehalt an Pruning im Produkt mehr als 95% betrug.
Durch die reaktive Aktivität von Naringinase kann Naringinase auch zur Verbesserung des Geschmacks von Wein eingesetzt werden. Beim Brauen von Alkohol produziert eine Vielzahl von Mikroorganismen einige freie flüchtige Substanzen und nichtflüchtige Vorläufer. α-L-Rhamnosidase zersetzt zunächst diese nichtflüchtigen Vorläufer, um Monoterpenoid-β-D-Glucosid zu erhalten, dann zersetzt β-D-Glucosidase weiter, um Monoterpenoide freizusetzen, die einen bedeutenden Effekt auf die Verbesserung des Geschmacks von Wein haben. Manzanares et al. verwendeten das von Aspergillus aculeatus kodierte Rhamnosidase-Gen rha A, um es zu klonen und in Hefe zu exprimieren, und verwendeten es zusammen mit β-D-Glucosidase, die von anderen Stämmen für die Gärung von Wein produziert wird, was zu einer signifikanten Erhöhung der Aromastoffe im Wein führte. Spezifische Daten wie in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 2 Anwendung von Naringinase bei der Weingärung
Darüber hinaus kann Naringinase auch zur Herstellung von Antibiotika und zur Umwandlung von Flavonoiden verwendet werden. Chloropolysporin zum Beispiel ist ein deglykosyliertes Glykopeptid-Antibiotikum, das eine starke hemmende Wirkung auf grampositive Bakterien hat. Sankyo et al. fanden heraus, dass die Aktivität der Rhamnosidase in der Naringinase zur Synthese des Antibiotikums genutzt werden kann, und stellten fest, dass die kombinierte Verwendung von Chloropolysporin-C-Antibiotika und Lactam-Antibiotika seine antibakterielle Wirkung auf Staphylococcus wirksam verstärken kann. Beekwilder et al. gewannen Rhamnosidase aus dem Milchsäurebakterium Lactobacillus plantarum und verwendeten das Enzym bei der Fermentierung von Tomatenfruchtfleisch. Sie fanden heraus, dass das Enzym die Rhamnose im Tomatenmark entfernen und die Biotransformationsreaktion von Flavonoiden verbessern kann. Daher können die Milchsäurebakterien die Biotransformationsrate von Flavonoiden im menschlichen Verdauungssystem erhöhen. Hu Fuliang et al. fanden heraus, dass die Flavonglykoside von Propolis durch Naringinase abgebaut werden können, um Aglykone zu synthetisieren, was ihre antioxidative Aktivität erhöht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Naringinase ein sehr breites Anwendungsspektrum hat. Um die Wiederverwendbarkeit und Stabilität der Naringinase zu erhöhen und die industriellen Produktionskosten zu senken, wird die Naringinase im Allgemeinen vor der Reaktion auf einem Träger fixiert. Im nächsten Artikel werden wir uns mit der Methode der Enzymfixierung befassen, um Ihnen einen Überblick zu geben.
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