In precedenza abbiamo accennato alla conversione di rutina e isoquercitrina. Tra i vari metodi di conversione, quello con la migliore resa e purezza è l'uso di metodi catalizzati da enzimi, come l'α-L-rhamnosidasi da microrganismi e l'esperidinasi. L'α-L-rhamnosidasi è solitamente combinata con la β-D-glucosidasi per formare la naringinasi che svolge un ruolo di catalisi e nei primi studi i ricercatori hanno equiparato il concetto di "α-L-rhamnosidasi" a quello di "ningrinasi". Introduciamo quindi prima le conoscenze di base di naringinasi.
La naringinasi è in grado di idrolizzare sostanze amare come la naringina e l'esperidina presenti negli agrumi, per cui viene utilizzata per la deamarizzazione dei succhi di agrumi, da cui prende il nome. Il principale componente amaro degli agrumi è la naringina, che può essere degradata dalla naringinasi in due fasi: nella prima fase, l'α-L-rhamnosidasi idrolizza la naringina in ramnosio e purunina; nella seconda fase, la β-D-glucosidasi idrolizza ulteriormente la prunina in naringenina e glucosio senza sapore amaro. Il meccanismo di idrolisi è illustrato nella Figura 1. Tra questi, la purunina contiene solo un terzo dell'amaro.
Figura 1 Il meccanismo di idrolisi della naringina da parte della naringinasi
Già nel 1938 e nel 1958, Hall e Ting avevano ottenuto la naringinasi dai semi di sedano e dalle foglie di pompelmo. In seguito, i ricercatori hanno ottenuto la naringinasi da altri animali e piante. Oltre che negli animali e nelle piante, la naringinasi è ampiamente presente nei microrganismi. Anche la naringinasi attualmente utilizzata nella ricerca e nella produzione industriale deriva principalmente da microrganismi. Tra questi, i funghi naturali sono la principale fonte di naringinasi, come Aspergillus niger, Aspergillus oryzae e Penicillium. Una piccola quantità di naringinasi deriva dal lievito. Altre naringinasi derivano da batteri, le cui proprietà enzimatiche e i cui campi di applicazione sono molto diversi da quelli dei funghi. La Tabella 1 mostra la naringinasi e le sue proprietà di diverse fonti studiate da alcuni studiosi.
Tabella 1 Naringinasi da diverse fonti e loro proprietà
Fonti
Ceppi
Substrato
Temperatura ottimale /°C
OttimaleH
Peso molecolare /kDa
impianto
Semi di sedano
Naringina
–
–
–
Foglie di pompelmo
Naringina
50
4.0
–
Fagopyrum esculentum
p-NPR、Rutina
–
–
70
animale
Turbo cornutus
Naringina、p-NPR、Rutina
–
2.8, 4.5~5.0
–
Fegato di maiale
diosgenina
42
7.0
47
batteri
Sphingomonas sp. R1
Naringina
50
8.0
110
Thermomicrobium sp.
p-NPR
70
7.9, 5.0~6.9
104, 107
Pediococcus acidilactici
p-NPR, rutina, esperidina
50，70
5.5, 4.5
74, 241
Brevundimonas sp.
Naringina
20~37
6.0~7.0
–
Bifidobacterium dentium
p-NPR、Naringina、Rutina、Poncirina、ginsenoside
35
6.0
100
fungo
Aspergillus niger
Naringina, rutina, esperidina
40~60
4.0~5.0
65
A. kawachii
Naringina、p-NPR、 esperidina
50
4.0
90
A. oryzae
Naringina、p-NPR、 esperidina、neoesperidina
45
5.0
23
Penicillium decumbens
Naringina、p-NPR、Rutina
–
7.0
120
P. corylopholum
Naringina, rutina
57
6.5
67
lievito
Pichia angusta
Naringina, rutina, esperidina, quercitrina
40
6.0
90
Cryptococcus laurentii
Naringina
–
–
–
Williopsis californica
Naringina
–
–
–
Confrontando le proprietà della naringinasi derivata da batteri e funghi nella Tabella 1, si può notare che, sebbene il peso molecolare della naringinasi derivata da funghi sia inferiore a quello dei batteri, essa è più adatta a reagire in condizioni acide, quindi è adatta alla deamarizzazione del succo di agrumi; per le naringinasi derivate da batteri, invece, l'ambiente di pH ottimale per la glicosidasi è moderato o debolmente alcalino, e ha una temperatura di reazione più ampia e una buona stabilità alla temperatura.
Con il continuo approfondimento della ricerca e la scoperta di naringinasi con diverse proprietà, l'enzima è stato ampiamente utilizzato in medicina, nell'alimentazione e nella cosmesi. L'applicazione iniziale è stata la deamarizzazione dei succhi di agrumi. La naringina è la principale sostanza amara dei succhi di agrumi. La sua soglia di amarezza nell'acqua e nel succo è di circa 20 ppm e può raggiungere i 50 ppm in alcuni succhi di agrumi. Quando il suo contenuto raggiunge 1,5 ppm, si ha una sensazione di amarezza. Pertanto, nella lavorazione del succo di agrumi e altri frutti, il trattamento di deamarizzazione è un processo indispensabile. La naringinasi è un enzima ad alta efficienza in grado di idrolizzare la naringina e altre sostanze amare; la naringinasi è in grado di raggiungere lo scopo della deamarizzazione. Huang Gaoling et al. hanno utilizzato la naringinasi per deamarizzare il succo di pomelo al miele di Guanxi e idrolizzarlo a 60 ℃ e pH 3,6 per 100 minuti. Il tasso di deamarizzazione del succo può raggiungere più di 97%. Chen Hong et al. hanno utilizzato Aspergillus aculeatus JMUdb058 per ottenere la naringinasi mediante fermentazione allo stato solido e l'hanno utilizzata per la deamarizzazione dei succhi di frutta. Il tasso di deamarizzazione ha raggiunto il 99,6% e si è ottenuto un ottimo effetto deamarizzante.
Allo stesso tempo, poiché la naringinasi contiene α-L-rhamnosidasi, può essere utilizzata per produrre specificamente ramnosio e purunina. Il ramnosio è un tipo di pentoso metilico. Può essere utilizzato come farmaco intermedio per sintetizzare il furaneolo cardiotonico e le spezie. Può anche sintetizzare aromi e allo stesso tempo essere usato come dolcificante. Può essere utilizzato anche come agente per il test di penetrazione intestinale. Ha un evidente effetto antitumorale. Wei Shenghua et al. hanno utilizzato la naringinasi e le cellule di riposo del lievito come catalizzatori per trasformare la naringina con un metodo biologico a due fasi e preparare cristalli di ramnosio con una frazione di massa superiore a 98,5%. La purunina, come tipo di flavonoidi, ha funzioni uniche nel campo delle attività immunitarie, anticancro, antivirali e antiossidanti. Pertanto, nel campo dell'industria alimentare e medica, la purunina ha un importante valore applicativo. Hu Qunfang e altri hanno utilizzato la fermentazione allo stato solido per produrre α-L-rhamnosidasi e hanno effettuato la biotrasformazione della naringina in condizioni adeguate; il contenuto di purunina nel prodotto era superiore a 95%.
Inoltre, sfruttando l'attività reattiva della naringinasi, quest'ultima può essere utilizzata per migliorare il sapore del vino. Nel processo di produzione dell'alcol, una varietà di microrganismi produce alcune sostanze volatili libere e precursori non volatili. L'α-L-rhamnosidasi decompone prima questi precursori non volatili per ottenere il β-D-glucoside monoterpenoide, poi la β-D-glucosidasi continua a decomporsi per rilasciare monoterpenoidi, che hanno un effetto significativo sul miglioramento del sapore del vino. Manzanares et al. hanno utilizzato il gene della ramnosidasi rha A codificato da Aspergillus aculeatus per essere clonato ed espresso nel lievito e utilizzato insieme alla β-D-glucosidasi prodotta da altri ceppi per la fermentazione del vino, ottenendo un aumento significativo delle sostanze aromatiche nel vino. I dati specifici sono illustrati nella figura 2.
Figura 2 Applicazione della naringinasi nella fermentazione del vino
Inoltre, la naringinasi può essere utilizzata anche per produrre antibiotici e convertire i flavonoidi. Ad esempio, la cloropolisporina è un antibiotico glicopeptidico deglicosilato che ha una forte risposta inibitoria nei confronti dei batteri Gram-positivi. Sankyo et al. hanno scoperto che l'attività della ramnosidasi nella naringinasi può essere utilizzata per sintetizzare l'antibiotico e hanno scoperto che l'uso combinato di antibiotici cloropolisporinici C e lattamici può efficacemente potenziare il suo effetto antibatterico sullo Staphylococcus. Beekwilder et al. hanno ottenuto la ramnosidasi da un batterio lattico Lactobacillus plantarum e hanno utilizzato l'enzima nella fermentazione della polpa di pomodoro. Hanno scoperto che può rimuovere il ramnosio dalla polpa di pomodoro e migliorare la reazione di biotrasformazione dei flavonoidi. Pertanto, i batteri lattici possono aumentare il tasso di biotrasformazione dei flavonoidi nell'apparato digerente umano. Hu Fuliang et al. hanno scoperto che i glicosidi flavonici della propoli possono essere degradati dalla naringinasi per sintetizzare gli agliconi, potenziando così la sua attività antiossidante.
In sintesi, la naringinasi ha prospettive di applicazione molto ampie. Per aumentare la riutilizzabilità e la stabilità della naringinasi e ridurre i costi di produzione industriale, la naringinasi viene generalmente fissata su un supporto prima della reazione. Nel prossimo articolo ci concentreremo sul metodo di fissazione dell'enzima.
Contattateci ora!
Se avete bisogno di Price, inserite i vostri dati di contatto nel modulo sottostante; di solito vi contatteremo entro 24 ore. Potete anche inviarmi un'e-mail info@longchangchemical.com durante l'orario di lavoro (dalle 8:30 alle 18:00 UTC+8 lun.-sab.) o utilizzare la live chat del sito web per ottenere una risposta immediata.
