近日，中國(guó)熱科院香飲所在胡椒過(guò)氧化物酶（POD）的分離、純化及特性研究等方面取得新進(jìn)展，首次從胡椒鮮果中成功分離獲得POD。研究發(fā)現(xiàn)，該酶對(duì)鄰苯三酚具有較高的底物親和力。此項(xiàng)研究為進(jìn)一步解析POD的酶學(xué)性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)，以及探索其在生物技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
胡椒作為全球最重要的香料之一，被譽(yù)為“香料之王”。胡椒鮮果中富含多種酶類，其中多酚氧化酶（PPO）和POD不僅參與多種生理生化過(guò)程，對(duì)植物功能具有重要意義，同時(shí)也是導(dǎo)致胡椒鮮果褐變的關(guān)鍵因素之一。然而，食品熱加工雖然可以通過(guò)滅活酶類延長(zhǎng)保質(zhì)期，卻會(huì)同時(shí)降低營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，尤其是抗氧化劑的含量。因此，深入研究POD的熱失活動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)性質(zhì)，不僅有助于理解其穩(wěn)定性，也對(duì)其在食品加工中的應(yīng)用潛力具有重要意義。本研究通過(guò)溶劑萃取、硫酸銨沉淀、透析、DEAE快流柱層析及凝膠過(guò)濾層析等方法，從胡椒鮮果中成功分離并純化出POD。隨后，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了POD在不同pH值和溫度條件下的活性，確定其最佳作用范圍，進(jìn)一步測(cè)定了其對(duì)鄰苯三酚、兒茶酚和愈創(chuàng)木酚的Km和Vmax。這些結(jié)果揭示了POD對(duì)不同底物的親和力及催化效率，為闡明其在生物合成途徑中的功能提供了重要依據(jù)。此外，研究人員利用SWISS-MODEL同源建模方法構(gòu)建了POD的三維結(jié)構(gòu)，并通過(guò)SAVES方法對(duì)模型進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)合分子對(duì)接技術(shù)，探討了POD與鄰苯三酚、兒茶酚和愈創(chuàng)木酚等底物之間的相互作用機(jī)制。本研究成果為胡椒產(chǎn)品品質(zhì)提升及其高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)，為未來(lái)推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了重要支撐。
圖 1 胡椒POD的蛋白序列、同源分析及三維結(jié)構(gòu)圖
圖2 胡椒POD與底物相互作用圖
該研究成果以“Purification and characterization of a novel peroxidase from pepper (Piper nigrum L.)”為題發(fā)表于《LWT-Food Science and Technology》。中國(guó)熱科院香飲所吳桂蘋(píng)副研究員和研究生張超華為該論文共同第一作者，中國(guó)熱科院香飲所谷風(fēng)林研究員、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所吳海峰副研究員及揚(yáng)州大學(xué)胡衛(wèi)成教授為該論文共同通訊作者。該研究依托海南省熱帶特色作物加工適宜性與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái)，獲海南省重點(diǎn)研發(fā)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以及中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.117149
