Eerder noemden we de omzetting van rutine en isoquercitrine. Van de verschillende conversiemethoden is de conversiemethode met de beste opbrengst en zuiverheid het gebruik van enzymgekatalyseerde methoden, zoals α-L-rhamnosidase door micro-organismen en Hesperidinase. En α-L-rhamnosidase wordt meestal gecombineerd met β-D-glucosidase om naringinase te vormen om een katalyserende rol te spelen, en in vroege studies stelden onderzoekers het concept van "α-L-rhamnosidase" gelijk aan "Ningrinase". Laten we eerst de basiskennis van naringinase.
Naringinase kan bittere stoffen zoals naringine en hesperidine in citrusvruchten hydrolyseren en wordt daarom gebruikt voor het ontbitteren van citrussappen en is hiernaar vernoemd. Het belangrijkste bittere bestanddeel in citrusvruchten is naringine, dat door naringinase in twee stappen kan worden afgebroken: in de eerste stap hydrolyseert α-L-rhamnosidase naringine in rhamnose en purunine; in de tweede stap hydrolyseert β-D-glucosidase verder prunine in naringenine en glucose zonder bittere smaak. Het hydrolysemechanisme wordt getoond in Figuur 1. Purunine bevat slechts een derde van de bitterheid.
Figuur 1 Het hydrolysemechanisme van naringine door naringinase
Al in 1938 en 1958 werd naringinase verkregen uit selderijzaden en grapefruitbladeren door respectievelijk Hall en Ting. Daarna verkregen onderzoekers naringinase uit andere dieren en planten. Naast dieren en planten komt naringinase ook veel voor in micro-organismen. De naringinase die momenteel wordt gebruikt voor onderzoek en industriële productie is ook voornamelijk afkomstig van micro-organismen. Onder hen zijn natuurlijke schimmels de belangrijkste bron van naringinase, zoals Aspergillus niger, Aspergillus oryzae en Penicillium. Een kleine hoeveelheid naringinase is afkomstig van gist. En sommige andere naringinase is afkomstig van bacteriën, waarvan de enzymatische eigenschappen en het toepassingsgebied sterk verschillen van die van schimmels. Tabel 1 toont de naringinase en zijn eigenschappen van verschillende bronnen die door sommige wetenschappers zijn bestudeerd.
Tabel 1 Naringinase van verschillende bronnen en hun eigenschappen
Bronnen
Stammen
Substraat
Optimale temperatuur /°C
OptimumpH
Molecuulgewicht /kDa
plant
Selderij zaden
Naringine
–
–
–
Grapefruitbladeren
Naringine
50
4.0
–
Fagopyrum esculentum
p-NPR、Rutin
–
–
70
dier
Turbocornoot
Naringin、p-NPR、Rutin
–
2.8, 4.5~5.0
–
Varkenslever
diosgenine
42
7.0
47
bacteriën
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, Rutine,hesperidine
50，70
5.5, 4.5
74, 241
Brevundimonas sp.
Naringine
20~37
6.0~7.0
–
Bifidobacterium dentium
p-NPR、Naringin、Rutin、 Poncirin、ginsenoside
35
6.0
100
schimmel
Aspergillus niger
Naringin, Rutine,hesperidine
40~60
4.0~5.0
65
A. kawachii
Naringin, p-NPR,hesperidine
50
4.0
90
A. oryzae
Naringin, p-NPR,hesperidine, neohesperidine
45
5.0
23
Penicillium decumbens
Naringin、p-NPR、Rutin
–
7.0
120
P. corylopholum
Naringine, Roetine
57
6.5
67
gist
Pichia angusta
Naringin, Rutine,hesperidine, quercitrine
40
6.0
90
Cryptococcus laurentii
Naringine
–
–
–
Williopsis californica
Naringine
–
–
–
Bij vergelijking van de eigenschappen van naringinase afgeleid van bacteriën en schimmels in tabel 1, kan worden gezien dat hoewel het moleculaire gewicht van naringinase afgeleid van schimmels lager is dan dat van bacteriën, het geschikter is voor reactie onder zure omstandigheden, zodat het geschikt is voor het ontbitteren van citrussap; en voor die naringinases afgeleid van bacteriën is de optimale pH-omgeving voor glycosidase matig of zwak alkalisch, en het heeft een bredere reactietemperatuur en goede temperatuurstabiliteit.
Met de voortdurende verdieping van het onderzoek en de ontdekking van naringinase met verschillende eigenschappen, is het enzym op grote schaal gebruikt in de geneeskunde, voeding en cosmetica. De eerste toepassing was het ontbitteren van citrussappen. Naringine is de belangrijkste bittere stof in citrussappen. De bitterheidsdrempel in water en sap is ongeveer 20 ppm, en de drempel kan oplopen tot 50 ppm in sommige citrussappen. Het blijkt dat wanneer het gehalte 1,5 ppm bereikt, het mensen een bitter gevoel geeft. Daarom is bij de sapverwerking van citrusvruchten en andere vruchten een ontbitteringsbehandeling een onmisbaar proces. Naringinase is een zeer efficiënt enzym dat naringine en andere bittere stoffen kan hydrolyseren, en naringinase kan het doel van ontbittering goed bereiken. Huang Gaoling et al. gebruikten naringinase om het Guanxi honing pomelosap te ontbitteren en hydrolyseren bij 60 ℃ en pH 3,6 gedurende 100 minuten. De debitteringssnelheid van het sap kan meer dan 97% bereiken. Chen Hong et al. gebruikten Aspergillus aculeatus JMUdb058 om naringinase te verkrijgen door fermentatie in vaste toestand en gebruikten het voor het ontbitteren van vruchtensappen. De ontbitteringssnelheid was 99,6% en er werd een zeer goed ontbitteringseffect verkregen.
Omdat naringinase α-L-rhamnosidase bevat, kan het tegelijkertijd worden gebruikt om specifiek rhamnose en purunine te produceren. Rhamnose is een soort methyl pentose. Het kan worden gebruikt als tussenproduct voor medicijnen om cardiotone en Furaneol te synthetiseren. Het kan ook smaken synthetiseren en tegelijkertijd gebruikt worden als zoetstof. Het kan ook worden gebruikt als darmpenetratietestagent. Het heeft een duidelijk anti-kanker effect. Wei Shenghua et al. gebruikten naringinase en rustende gistcellen als katalysatoren om naringine te transformeren via een biologische methode in twee stappen om rhamnosekristallen te bereiden met een massafractie groter dan 98,5%. Purunine als een soort flavonoïden heeft unieke functies op het gebied van immuun-, antikanker-, antivirale en antioxidantactiviteiten. Daarom heeft purunine een belangrijke toepassingswaarde in de voedingsmiddelen- en geneesmiddelenindustrie. Hu Qunfang en anderen gebruikten fermentatie in vaste toestand om α-L-rhamnosidase te produceren, en voerden biotransformatie van naringine uit onder geschikte omstandigheden, en het gehalte aan purunine in het product was meer dan 95%.
Door ook gebruik te maken van de reactieve activiteit van naringinase, kan naringinase verder worden gebruikt om de smaak van wijn te verbeteren. Tijdens het alcoholbrouwproces produceren verschillende micro-organismen een aantal vrije vluchtige stoffen en niet-vluchtige precursoren. α-L-rhamnosidase ontleedt eerst deze niet-vluchtige precursoren om monoterpenoïde β-D-glucoside te verkrijgen, waarna β-D-glucosidase verder ontleedt om monoterpenoïden vrij te maken, die een aanzienlijk effect hebben op het verbeteren van de smaak van wijn. Manzanares et al. gebruikten het rhamnosidase gen rha A, gecodeerd door Aspergillus aculeatus, om het te klonen en tot expressie te brengen in gist, en het samen met β-D-glucosidase geproduceerd door andere stammen te gebruiken voor de fermentatie van wijn, wat resulteerde in een significante toename van aromastoffen in wijn. Specifieke gegevens zoals weergegeven in afbeelding 2.
Figuur 2 Toepassing van naringinase in wijnfermentatie
Daarnaast kan naringinase ook worden gebruikt om antibiotica te produceren en flavonoïden om te zetten. Chloorpolysporine is bijvoorbeeld een gedeglycosyleerd glycopeptide antibioticum dat een sterk remmende werking heeft op Gram-positieve bacteriën. Sankyo et al. ontdekten dat de activiteit van rhamnosidase in naringinase kan worden gebruikt om het antibioticum te synthetiseren, en ontdekten dat het gecombineerde gebruik van chloorpolysporine C antibiotica en lactam antibiotica het antibacteriële effect op Staphylococcus effectief kan versterken. Beekwilder et al. verkregen rhamnosidase uit een melkzuurbacterie Lactobacillus plantarum en gebruikten het enzym in de fermentatie van tomatenpulp. Ze ontdekten dat het de rhamnose in tomatenpulp kan verwijderen en de biotransformatiereactie van flavonoïden kan verbeteren. Daarom kunnen melkzuurbacteriën de biotransformatiesnelheid van flavonoïden in het menselijke spijsverteringsstelsel verhogen. Hu Fuliang et al. ontdekten dat propolis flavonglycosiden kan afbreken door naringinase om aglyconen te synthetiseren, waardoor de antioxidantwerking toeneemt.
Samengevat heeft naringinase zeer brede toepassingsmogelijkheden. Om de herbruikbaarheid en stabiliteit van naringinase te vergroten en de industriële productiekosten te verlagen, wordt naringinase over het algemeen vóór de reactie gefixeerd op een drager. In het volgende artikel zullen we ons richten op de enzymfixatiemethode.
Neem nu contact met ons op!
Als je Price nodig hebt, vul dan je contactgegevens in op het formulier hieronder. We nemen dan meestal binnen 24 uur contact met je op. Je kunt me ook een e-mail sturen info@longchangchemical.com tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.
