Polyphenoloxidase

Viele Menschen wissen vielleicht nicht, was Polyphenoloxidase ist. Tatsächlich ist Polyphenoloxidase ein Protein, das im Allgemeinen als Katalysator bei der Teeverarbeitung eingesetzt wird. Im Allgemeinen kommt Polyphenoloxidase auch in Obst und Gemüse vor. Je niedriger der Polyphenoloxidase-Gehalt, desto besser für die Pflanze. Polyphenoloxidase wird häufig als Katalysator verwendet und eignet sich für Obst und Gemüse. Im Folgenden finden Sie eine ausführliche Einführung in Polyphenoloxidase.

Polyphenoloxidase und ihre Funktion in Pflanzen

In Pflanzengeweben (wie Äpfeln, Litschis, Spinat, Kartoffeln, Bohnen, Teeblättern, Maulbeerblättern, Tabak usw.) ist PPO mit der Membran des endoplasmatischen Retikulums verbunden und in seinem natürlichen Zustand inaktiv. Nach Gewebehomogenisierung oder -schädigung wird PPO jedoch aktiviert und wird aktiv. In Zellgeweben von Obst und Gemüse variiert die Position von PPO je nach Art, Sorte und Reife der Rohstoffe. Der größte Teil der PPO-Aktivität in grünen Blättern ist in Chloroplasten vorhanden [7]; fast alle subzellulären Teile von Kartoffelknollen enthalten PPO, und der Gehalt ist ungefähr der gleiche wie der des Proteinanteils [8]; PPO in Teeblättern wird in freien und gebundenen Zustand unterteilt. Ersteres ist hauptsächlich im Zellsaft vorhanden und ist ein lösliches PPO, während letzteres hauptsächlich in Organellen wie Chloroplasten und Mitochondrien vorhanden ist und an das Membransystem oder andere spezifische Teile dieser Organellen gebunden ist und unlöslich ist [9]. Thanaraj S.N. (1990) untersuchte die Auswirkungen der PPO-Aktivität und des Polyphenolgehalts in Teetrieben auf die Qualität von schwarzem Tee und fand heraus, dass eine starke PPO-Aktivität und ein hoher Polyphenolgehalt sich positiv auf die Qualität von schwarzem Tee auswirken, während das Gegenteil der Produktion von grünem Tee zugute kommt [10]; in frischen Äpfeln ist Polyphenoloxidase fast vollständig in Chloroplasten und Mitochondrien vorhanden. Die Substratspezifität des aus diesen beiden Teilen hergestellten PPO ist leicht unterschiedlich[11]. Liu Gangang glaubt, dass PPO nicht nur in Chloroplasten und Mitochondrien innerhalb von Zellen vorkommt, sondern auch in Zellwänden vorhanden sein und die Fermentation beeinflussen kann. PPO wird beeinträchtigt, solange die Zellen leicht beschädigt sind. Polyphenoloxidase ist ein Plastidenenzym. Einige Forscher glauben, dass Polyphenoloxidase nur in Plastiden vorkommt[12]. Gewebe ohne Plastiden, wie Siebröhren und Siebzellen, enthalten keine Polyphenoloxidase. Allerdings kann es auch in Geweben mit Plastiden an Polyphenoloxidase mangeln, wie etwa in Blättern von C4-Pflanzen. Polyphenoloxidase ist nicht notwendigerweise in allen Pflanzengeweben vorhanden, die Plastiden enthalten, aber Polyphenoloxidase ist definitiv in Pflanzengeweben vorhanden, die Plastiden enthalten.

Mit der Entwicklung der Molekularbiologie wurden die Gene der Polyphenoloxidase aus Tomaten, Äpfeln usw. geklont. Zhao Dong et al. von der Zhejiang Universität [12] klonierten und verglichen die Sequenzen der Polyphenoloxidase der Teepflanze. Anhand der geklonten Polyphenoloxidase-Gene können wir erkennen, dass sie alle zu einer Genfamilie mit insgesamt 6–7 Genen gehören. Die Expression dieser Gene weist zeitliche und räumliche Unterschiede sowie eine Gewebespezifität auf (PPO wird in jungen Geweben exprimiert, nicht jedoch in reifen Geweben), was darauf hindeutet, dass die Gene der Polyphenoloxidase in Pflanzen unterschiedliche Rollen spielen. Die Bräunung von Geweben höherer Pflanzen ist hauptsächlich das Ergebnis der Wirkung von PPO, das die Oxidation von Polyphenolen zu Chinonen katalysiert. Chinone polymerisieren und reagieren mit Aminosäuren in intrazellulären Proteinen, was zur Melaninausfällung führt.

Mikrobielle Laccase

Laccase ist unter den drei Hauptklassen der Polyphenoloxidasen das Enzym mit dem breitesten Substrat. Laccase wurde erstmals 1883 von Yoshida im Saft des Lackbaums entdeckt; später wurde Laccase auch in zahlreichen Pilzen nachgewiesen. Laccasen kommen aus vielen Quellen mit unterschiedlichen Strukturen und die katalytischen Eigenschaften von Laccasen aus verschiedenen Quellen variieren stark. Sogar aus derselben Quelle, etwa derselben Weißfäulepilzart, können Laccase-Komponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. Oxidationsfähigkeit, optimaler pH-Wert, Substratspezifität usw.) abgesondert werden, sodass auch die katalytischen Oxidationseffekte unterschiedlich sind. Das Kupferion im Laccase-Molekül ist das aktive Zentrum der Laccase-Katalysereaktion und spielt eine entscheidende Rolle im katalytischen Oxidationsprozess.

Unter den Pilzen sind Laccasen am häufigsten bei Basidiomyceten, Polyporus, A-somyceten, Neurospora, Po-dospora und Aspergillus verbreitet. Weißfäulepilze unter den Basidiomyceten sind derzeit die Hauptquelle von Laccase. Givaudan et al. isolierten auch bakterielle Laccase aus Azospirillum lipoferum auf Reiswurzeln.

Huang Ganming et al. verwendeten Trametes gallica als Ausgangsbakterium, behandelten dessen Basidiosporen mittels Ultraviolett-Mutagenese, führten ein Primärscreening mit der PDA-RBBR-Plattenfarbänderungsmethode durch und führten ein erneutes Screening durch, indem sie die Laccase-Aktivität der Kulturflüssigkeit unter Verwendung der ABTS-Methode bestimmten und erhielten einen hochproduzierenden Laccase-Mutantenstamm SAH-12.

Huang Jun et al. (2006) isolierten einen Bakterienstamm mit Laccase-Aktivität aus dem Boden an den Wurzeln von Waldbäumen und identifizierten das Bakterium als zur Gattung Klebsiella gehörend, wobei sie ihm den Namen Klebsiella sp-601 gaben. Dies ist der erste Bericht über Laccase-Aktivität in Klebsiella-Bakterien.