Nous avons mentionné précédemment la conversion de la rutine et de l'isoquercitrine. Parmi les différentes méthodes de conversion, celle qui offre le meilleur rendement et la meilleure pureté est l'utilisation de méthodes catalysées par des enzymes, telles que l'α-L-rhamnosidase des micro-organismes et l'hespéridinase. L'α-L-rhamnosidase est généralement combinée à la β-D-glucosidase pour former la naringinase qui joue un rôle de catalyseur. Dans les premières études, les chercheurs ont assimilé le concept d'"α-L-rhamnosidase" à celui de "ningrinase". Commençons donc par présenter les connaissances de base de l'α-L-rhamnosidase et de la naringinase. naringinase.
La naringinase peut hydrolyser les substances amères telles que la naringine et l'hespéridine présentes dans les agrumes. Elle est donc utilisée pour désamériser les jus d'agrumes et porte son nom. Le principal composant amer des agrumes est la naringine, qui peut être dégradée par la naringinase en deux étapes : dans la première étape, l'α-L-rhamnosidase hydrolyse la naringine en rhamnose et purunine ; dans la seconde étape, la β-D-glucosidase hydrolyse la prunine en naringénine et glucose sans goût amer. Le mécanisme d'hydrolyse est illustré à la figure 1. Parmi eux, la purunine ne contient qu'un tiers de l'amertume.
Figure 1 Mécanisme d'hydrolyse de la naringine par la naringinase
Dès 1938 et 1958, la naringinase a été obtenue à partir de graines de céleri et de feuilles de pamplemousse par Hall et Ting, respectivement. Par la suite, les chercheurs ont obtenu la naringinase à partir d'autres animaux et plantes. Outre les animaux et les plantes, la naringinase est plus largement présente dans les micro-organismes. La naringinase actuellement utilisée dans la recherche et la production industrielle est également principalement dérivée de micro-organismes. Parmi eux, les champignons naturels sont la principale source de naringinase, comme Aspergillus niger, Aspergillus oryzae et Penicillium. Une petite quantité de naringinase est dérivée de la levure. D'autres naringinases sont dérivées de bactéries, dont les propriétés enzymatiques et le champ d'application sont très différents de ceux des champignons. Le tableau 1 présente la naringinase et ses propriétés dans différentes sources étudiées par certains chercheurs.
Tableau 1 Naringinase provenant de différentes sources et leurs propriétés
Sources d'information
Souches
Substrat
Température optimale /°C
OptimumpH
Poids moléculaire /kDa
plante
Graines de céleri
Naringine
–
–
–
Feuilles de pamplemousse
Naringine
50
4.0
–
Fagopyrum esculentum
p-NPR、Rutin
–
–
70
animal
Turbo cornutus
Naringin、p-NPR、Rutin
–
2.8, 4.5~5.0
–
Foie de porc
diosgénine
42
7.0
47
bactéries
Sphingomonas sp. R1
Naringine
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.
Naringine
20~37
6.0~7.0
–
Bifidobacterium dentium
p-NPR、Naringine、Rutine、Poncirine、ginsenoside
35
6.0
100
champignon
Aspergillus niger
Naringine、Rutine、hespéridine
40~60
4.0~5.0
65
A. kawachii
Naringine、p-NPR、hespéridine
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
levure
Pichia angusta
Naringin、Rutin、hesperidin、quercitrin
40
6.0
90
Cryptococcus laurentii
Naringine
–
–
–
Williopsis californica
Naringine
–
–
–
En comparant les propriétés de la naringinase dérivée des bactéries et des champignons dans le tableau 1, on constate que, bien que le poids moléculaire de la naringinase dérivée des champignons soit inférieur à celui des bactéries, elle est plus apte à réagir dans des conditions acides et convient donc au désamérisation du jus d'agrumes ; et pour les naringinases dérivées des bactéries, le pH optimal pour la glycosidase est modérément ou faiblement alcalin, et elle a une température de réaction plus large et une bonne stabilité à la température.
Avec l'approfondissement continu de la recherche et la découverte de la naringinase avec différentes propriétés, l'enzyme a été largement utilisée en médecine, dans l'alimentation et dans les cosmétiques. L'application initiale était le désamérisation des jus d'agrumes. La naringine est la principale substance amère des jus d'agrumes. Son seuil d'amertume dans l'eau et le jus est d'environ 20 ppm, et son seuil peut atteindre 50 ppm dans certains jus d'agrumes. Cela montre que lorsque sa teneur atteint 1,5 ppm, les personnes ressentent une sensation d'amertume. Par conséquent, dans le traitement des jus d'agrumes et d'autres fruits, le traitement de désamérisation est un processus indispensable. La naringinase est une enzyme très efficace qui peut hydrolyser la naringine et d'autres substances amères, et la naringinase peut bien atteindre l'objectif de désamérisation. Huang Gaoling et al. ont utilisé la naringinase pour désamériser le jus de pomelo Guanxi honey et l'hydrolyser à 60 ℃ et à un pH de 3,6 pendant 100 minutes. Le taux de désamérisation du jus peut atteindre plus de 97%. Chen Hong et al. ont utilisé Aspergillus aculeatus JMUdb058 pour obtenir de la naringinase par fermentation en milieu solide et l'ont utilisée pour désamériser des jus de fruits. Le taux de désamérisation a atteint 99,6% et un très bon effet de désamérisation a été obtenu.
En même temps, comme la naringinase contient de l'α-L-rhamnosidase, elle peut être utilisée pour produire spécifiquement du rhamnose et de la purunine. Le rhamnose est une sorte de pentose méthylique. Il peut être utilisé comme intermédiaire médicamenteux pour synthétiser le cardiotonique et l'épice Furaneol. Il peut également synthétiser des arômes et être utilisé en même temps comme édulcorant. Il peut également être utilisé comme agent de test de pénétration intestinale. Il a un effet anticancéreux évident. Wei Shenghua et al. ont utilisé la naringinase et des cellules de levure au repos comme catalyseurs pour transformer la naringine par une méthode biologique en deux étapes afin de préparer des cristaux de rhamnose avec une fraction de masse supérieure à 98,5%. La purunine, un type de flavonoïde, a des fonctions uniques dans le domaine des activités immunitaires, anticancéreuses, antivirales et antioxydantes. Par conséquent, dans le domaine de l'alimentation et de la médecine, la purunine a une valeur d'application importante. Hu Qunfang et d'autres ont utilisé la fermentation en milieu solide pour produire de l'α-L-rhamnosidase, et ont effectué la biotransformation de la naringine dans des conditions appropriées, et la teneur de la purunine dans le produit était supérieure à 95%.
L'activité réactive de la naringinase peut également être utilisée pour améliorer la saveur du vin. L'α-L-rhamnosidase décompose d'abord ces précurseurs non volatils pour obtenir le β-D-Glucoside monoterpénoïde, puis la β-D-glucosidase continue à se décomposer pour libérer les monoterpénoïdes, qui ont un effet significatif sur l'amélioration de l'arôme du vin. Manzanares et al. ont utilisé le gène rhamnosidase rha A codé par Aspergillus aculeatus pour le cloner et l'exprimer dans la levure, et l'ont utilisé avec la β-D-glucosidase produite par d'autres souches pour la fermentation du vin, ce qui a entraîné une augmentation significative des substances aromatiques dans le vin. Les données spécifiques sont présentées dans l'image 2.
Figure 2 Application de la naringinase dans la fermentation du vin
En outre, la naringinase peut également être utilisée pour produire des antibiotiques et convertir des flavonoïdes. Par exemple, la chloropolysporine est un antibiotique glycopeptidique déglycosylé qui inhibe fortement les bactéries Gram-positives. Sankyo et al. ont découvert que l'activité de la rhamnosidase dans la naringinase peut être utilisée pour synthétiser l'antibiotique, et ont constaté que l'utilisation combinée d'antibiotiques chloropolysporine C et d'antibiotiques lactamines peut renforcer efficacement son effet antibactérien sur le staphylocoque. Beekwilder et al. ont obtenu la rhamnosidase d'une bactérie lactique Lactobacillus plantarum et ont utilisé l'enzyme dans la fermentation de la pulpe de tomate. Ils ont constaté qu'elle pouvait éliminer le rhamnose dans la pulpe de tomate et améliorer la réaction de biotransformation des flavonoïdes. Par conséquent, les bactéries lactiques peuvent augmenter le taux de biotransformation des flavonoïdes dans le système digestif humain. Hu Fuliang et al. ont constaté que les glycosides de flavone de la propolis peuvent être dégradés par la naringinase pour synthétiser des aglycones, ce qui renforce son activité antioxydante.
En résumé, les perspectives d'application de la naringinase sont très vastes. Afin d'augmenter la réutilisation et la stabilité de la naringinase et de réduire les coûts de production industrielle, la naringinase est généralement fixée sur un support avant la réaction. Dans le prochain article, nous nous concentrerons sur la méthode de fixation de l'enzyme pour votre référence.
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