Characterization of bleaching qualities of lipoxygenases

Abstract

Lipoksygenaasi (EC 1.13.11.12 Linoleate: oxygen oxidoreductase) -entsyymejä ja niiden valkaisureaktioita on tutkittu erittäin paljon. Kirjallisuudessa ei kuitenkaan aiemmin ole tehty vertailevaa tutkimusta usealla eri lipoksygenaasilla (LOX). LOX:eilla on teollisuudessa monia mielenkiintoisia käyttökohteita, joissa ne voisivat korvata valkaisureaktioissa käytettyjä kemikaaleja.

LOX katalysoi primäärireaktiona 1,4-pentadieeni rakenteen sisältävien rasvahappojen hapettumista hydroperoksideiksi. Jos reaktioseoksessa on beta-karoteenia tai muuta väriyhdistettä, voi tapahtua valkaisureaktio. Tämän työn tarkoituksena oli karakterisoida ja vertailla eri lähteistä eristettyjen LOX:ien valkaisureaktiota käyttäen malliaineina beta-karoteenia, riboflaviinia ja melaniinia. Lisäksi pyrittiin selvittämään valkaisureaktion mekanismia. Tutkitut herne ja ohra kuivafraktioitiin (VTT) ja LOX:t uutettiin puskurilla. Soijan ja perunan LOX:t olivat kaupallisia valmisteita. Valkaisureaktiota tutkittiin kolmen substraatin: linolihapon, väriyhdisteen ja hapen funktiona.

Perunan LOX oli vertailun tehokkain valkaisija: Samalla LOX-aktiivisuudella saavutettiin muita vertailtuja LOX:ja suurempi valkaisureaktion nopeus. Herneen LOX:lla saavutettiin huomattavasti suurempia beta-karoteenin valkaisureaktion nopeuksia kuin soijan ja ohran LOX:eilla. Linolihapon ja beta-karoteenin lähtökonsentraatiot vaikuttivat merkittävästi valkaisureaktion nopeuteen. Tutkituista LOX:eista vain soijan LOX valkaisi riboflaviinia. Riboflaviinin ja beta-karoteenin valkaisureaktion mekanismi on erilainen: beta-karoteeni hapettuu ja riboflaviini pelkistyy valkaistuessaan. Riboflaviinin valkaisureaktio on ilmeisesti pH-riippuvainen. Beta-karoteenin ja riboflaviinin valkaisureaktion nopeus kasvoi LOX-aktiivisuuden kasvaessa. Melaniinia ei valkaissut mikään tutkituista LOX:eista.

Herneen, ohran ja perunan LOX:eilla valkaisureaktio pH:ssa 6 (optimi-pH) oli huomattavasti nopeampi tilanteessa, jossa happi oli kulunut linolihapon hapetusreaktiossa ennen beta-karoteenin lisäämistä kuin valkaisureaktio hapen läsnä ollessa. Soijan LOX:n katalysoimat beta-karoteenin ja riboflaviinin valkaisureaktiot pH:ssa 9 (optimi-pH) olivat suunnilleen yhtä nopeita hapen läsnä ollessa ja tilanteessa, jossa happi oli kulunut linolihapon hapetusreaktiossa. Tutkimuksessa osoitettiin, että LOX:ien katalysoima valkaisureaktio ei ole riippuvainen linolihapon hapetusreaktiosta, vaan hapetusreaktiossa muodostuneista hydroperoksideista.