انزيم الليبوكسيجيناز
إنزيم lepoxygenaseفي الخضار والفواكه
(LOX) هو إنزيم موجود في العديد من النباتات والحيوانات ولكن يوجد بوفرة في بذور الحبوب البقولية كالفاصولياء والبازلاء ودرنات البطاطا.
يسرع هذا الإنزيم عملية أكسدة الحموض الدهنية غير المشبعة ((PUFA لتشكيل هيدروبيروكسيدات الحموض الدسمة .
إن هذا الإنزيم من مصادره المختلفة يحفز الأكسدة في عدة نقاط على طول السلسلة الكربونية وهذا ما يدعى بالدقة الموضعية ولهذه الدقة نتائج هامة لاستقلاب الهيدروبيروكسيدات الناتجة إلى العديد من النواتج الهامة.
حيث يتوضع الأوكسجين عند الأكسدة على ذرة الكربون 9 أو12 لينتج 9 أو 13هيدروبيروكسيد الحمض الموافق .
يعتبر حمض اللينوليك وحمض اللينولينيك من أكثر الحموض الدسمة غير المشبعة الرئيسية في النباتات .
بالإضافة إلى التطبيقات المتعلقة بالغذاء لهذا الإنزيم كصناعة الخبز وإنتاج المركبات العطرية,فهو يمتلك تأثيرات سلبية على اللون وإنتاج روائح غير مرغوبة.
في العديد من التطبيقات يمكن استخدام مواد نباتية خام أو مستخلصات حاوية على هذا الإنزيم لكن مثل هذه المواد عادة ما تحتوي على إنزيمات متعددة والتي يمكن أن تقلل من الحموض الدسمة غير المشبعة المتاحة كركازة لهذا الإنزيم أو تستقلب نواتج الهيدروبيروكسيد.
محتوى الليبوكسجيناز في النباتات:
هناك دليل كاف على أن LOXs هي عناصر هامة في استراتيجيات دفاع النبات:
فقد تبين أن نزع نوع محدد من lox من أوراق التبغ بواسطة الهندسة الوراثية يحول سلالة التبغ والتي هي مقاومة ل Phytophthora parasitica var إلى سلالة حساسة لها,وعلى الرغم من أن آلية المقاومة هذه غير معروفة إلا أن هذه النتيجة تظهر من أن lox هو جزء أساسي من هذه المقاومة.
العديد من النباتات ترد على إصابات الحشرات أو الجروح بإنتاج Jasmonate وتنشيط جينات مثبط البروتيناز في كلا الأوراق المصابة وغير المصابة .
إزالة نشاطlox المحدث بتأثير الجروح في أوراق البطاطا يزيل إنتاج Jasmonate أو/ و مثبط البروتيناز مما يؤدي لزيادة قابليتها لهجوم الحشرات .
وفي أوراق الفاصوليا الفرنسية والتي هي مقاومة ل Pseudomonase syringae pv phaseolcola يعتقد أنها وبنتيجة لنشاط lox والذي يشكل هيدروبيروكسيد الحموض تنتج الألدهيدات بكميات مبيدة للبكتريا(bacteriocidal) وهذا يلعب دور الحماية ضد هجوم ال Pseudomonase.
آلية الأكسدة التحفيزية ل LOX:
آلية الأكسدة التحفيزية للحموض الدسمة غير المشبعة اقترحت بطريقتين مختلفتين هوائية ولا هوائية.
محتوى الحديد: تحتوي جزيئات الإنزيم على ذرة حديد واحدة ,هذه الذرة تكون في المستوى العالي على شكل حديد ثناثي في الحالة الساكنة للأنزيم والتي يجب أن تؤكسد إلى الحديد الثلاثي بناتج التفاعل(هيدروبيروكسيد الحمض أو بيرو كسيد الهيدروجين )قبل التنشيط كمحفّز أكسدة, وكنتيجة لهذا المتطلب لأكسدة الحديد في الأنزيم تكون هناك فترة تباطؤ ملحوظة عندما يستخدم الإنزيم مع ركازات الحموض الدسمة النقية.
الإنزيم يستخلص ذرة الهيدروجين على وجه التحديد من مجموعات الميتلن المتداخلة للحمض الدسم غير المشبع بمعدل محدود بتحول الحديد إلى الحديد الثنائي.
ومن ثم معقد الإنزيم-جزر الألكيل يؤكسد بجزيء الأوكسجين إلى معقد إنزيم –جزر البيروكسي تحت الشروط الهوائية قبل انتقال الإلكترون من ذرة الحديد إلى مجموعة البيروكسي.
تشكل الشحنة الموجبة والتفكك من الأنزيم يسمح بتشكيل هيدروبيروكسيد.
أما تحت الشروط غير الهوائية جذر الألكيل ينفصل من معقد إنزيم –جزر الألكيل ثم ينتج معقد متضمناً ثنائيات وكيتونات و إيبوكسيدات بتفاعلات جذرية.
مماكبات الليبوكسجيناز:
أنزيم (linoleate oxygen oxidoreductase ) , EC1.13.11.12 ) يتواجد في النسج النباتية والحيوانية بشكل واسع.
LOX يحفز أكسدة الحموض الدهنية المحتوية على وحدة مقرون – مقرون 4-1 بنتاديين لتشكيل مقرون هيدروبيروكسيدات الحموض.
حيث أن نشاط هذا الإنزيم يتطلب وجود حموض دسمة غير مشبعة حرة وهو يتواجد بمماكبات متنوعة تختلف فيما بينها ب PH المثالية وتحديد المنتج والركازة .
LOX من بذرة فول الصويا هو الأكثر تميزاً بين LOXsالنبات والذي يحفز أكسدة حمض اللينوليك وحمض اللينولينيك ليؤدي لإنتاج العديد من الجزئيات التفاعلية والتي تفسر الطعم المعشوشب للفول في أغذية فول الصويا المعالجة.
هناك أربع مماكبات عزلت من فول الصويا :
1- إنزيم صويا lox-1: ال PH المثالية له هي9.0 وهو يؤثر فقط الحموض الدسمة غير المشبعة الحرة, حيث يشكل 9 و13 هيدروبيروكسيد بنسبة 1:9 عند درجة الحرارة العادية. وبعض أنواع LOX الأكسدة التشاركية للكاروتينويدات بوجود (PUFAs).
هذا النوع من الأنزيم يستخدم لتبيض دقيق القمح وهو يلعب دور محسّن للخبز ومساعد معالجة قيّم أثناء تطور العجين.
2. إنزيم صويا lox-2: ال PH المثالية له 6.8 وهو يؤثر على ثلاثي الغليسريدات بالإضافة إلى PUFAs)), وهو يشكل 9 و13هيدروبيروكسيد بمعدل 1:1عند درجة الحرارة العادية.
اللون المقصور يمكن أن يشير إلى تدهور إما الخضروات الطازجة مثل الفاصوليا الفرنسية الصفراء أو منتجات الفواكه حيث أن الكاروتينويدات هي صبغات طبيعية هامة ومضادات أكسدة.
الدراسات بينت أن lox نوع 2و3 لفول الصويا والبازلاء والقمح هي مبيضات خضاب بوجود حمض اللينوليك ,لكن معظم الدراسات المسجلة للأكسدة التشاركية كانت للنوع -1.
قد تبين أن هذا الإنزيم وتحت الشروط غير الهوائية يظهر نشاطات أكسدة تشاركية قوية بوجود (PUFA) أو أسيل هيدروبيروكسيد المقابل, بينما تحت الشروط الهوائية فهو محفز غير كافي لتفاعل التبييض.
3. إنزيم صويا lox-3: وهو مشابه ل lox-2 لكن نشاطه يثبط بوجود شوارد الكالسيوم بينما lox-2 ينشط بوجود المعادن.
4. إنزيم صويا lox-4: إنه مشابه ل lox-3 لكن هو يمكن أن يفصل بكروماتوغرافيا الترشيح الهلامي أو الرحلان الكهربائي.
بعض تطبيقات إنزيمات loxs:
مما كبات LOX بشكل عام تصنف كنوع – 1والتي تملك PH مثالية ضمن المنطقة القلوية وهي محددة من أجل الحموض الدسمة الحرة والنوع الثاني والذي تقع PH المثالية لنشاطه ضمن المنطقة المعتدلة وهي تسبب الأكسدة التشاركية للكاروتينويدات .
مقدرة أنزيم الصويا من النوع الثاني على تبييض الكاروتينويدات لاقت تطبيق خاص بإضافة دقيق الصويا إلى دقيق القمح في صناعة الخبز الأبيض.
إن دقيق القمح بحد ذاته يحوي كميات قليلة من LOXالفعال لكنه موجود بغزارة في فول الصويا وعادة ما يزود دقيق القمح بتركيز 0.5% إنزيم فعال من دقيق الصويا.
من التطبيقات الأخرى لlox تتضمن تبييض النودلز ومنتجات مصل الجبن ونخالة القمح والرز.
توجد في النسج النباتية العديد من الأنزيمات والتي تسبب تحول الهيدروبيروكسيدات إلى منتجات أخرى بعض منها هام كمركبات نكهة.
من هذه الأنزيمات:
hydroperoxide lyase: والذي يحفز تشكل الألدهيدات و oxo acids.
hydroperoxide-dependent peroxygenase and epoxygenase :والتي تحفز تشكيل: hydroxy fatty acids epoxy and .
و hydroperoxide isomerase الذي يحفز تشكيل:
epoxyhydroxy fatty acids and trihydroxy fatty acids
ينتج عن نشاط lox نكهات متطايرة مشابهة لتلك التي تنتج أثناء الأكسدة الذاتية على الرغم من أن الحجوم النسبية للمكونات يمكن أن تتغير بشكل كبير حسب نوع الإنزيم وشروط التفاعل.
Lox البطاطا غير مدروس بشكل كاف لكنه يعتبر إنزيم غير عادي كما في إنزيمات النباتات فهو يشابه Lox الحيوانات الثديية والذي يحفز أكسدة الحموض الدسمة غير المشبعة والتي تحوي 20 ذرة كربون مثل حمض الأراشيدونبك لتشكيل -15 hydroperoxyeicosatetraenoic acid .
لذا هذا الإنزيم يكتسب أهمية خاصة بسبب توفره الكبير واستخدامه كنموذج وبديل الإنزيم الحيواني.ويعتبر مادة أولية في المركبات النشطة حيوياً.
تحتوي البندورة على نشاط lox-9 حيث يوجد مما كبان اثنان على الأقل لهذا الأنزيم.
هذا الإنزيم يسبب تحطيم اللون لمكعبات البندورة المجمدة أثناء التخزين ولمنع تدهور اللون أثناء التخزين تم تغطية مكعبات البندورة بالنشاء المعدل.
في التفاح لوحظ زيادة نشاط lox قبل الاسمرار الإنزيمي لذلك يمكن أن يكون أيضاً مسؤول عن الاسمرار الإنزيمي.
تثبيط أكسدة lox:
السلق:
هو المثبط للأنزيمات التي تسب التغيرات غير المرغوبة أثناء المعالجة والتخزين اللاحقين للمنتجات ,بالإضافة إلى ذلك فان السلق يمتلك العديد من المزايا كثباتية اللون وتحسين القوام ونقصان في التعداد الميكروبي.
حيث أن سلق الخضار إلى درجة حرارة عالية كافية لتثبيط POD هي بشكل عام كافية لتدمير الأنزيمات غير المرغوبة.
حيث يستخدم loxكمؤشر في تحديد السلق المناسب ,كأكثر أهمية في تحديد استقرار التخزين للخضار المجمدة.
Lox يمكن أن يثبط حرارياً عند درجة حرارة أعلى من Cْ 60 ولكن التسخين يمكن أن يؤدي إلى زيادة الأكسدة غير الأنزيمية وهذا يمكن أن يتجاوز الأكسدة بسبب LOXs .
كذلك من الطرق الملائمة لحفظ الأغذية الدسمة من الفساد التأكسدي هو نزع الأكسجين من الأغذية خلال التصنيع والتغليف,وذلك بالتعبئة تحت التفريغ باستخدام غاز خامل.
لكن من الصعب تحقيق مستوى أوكسجين أقل من 1% في بيئة المنتجات.
كما يجب تعبئة الزيوت السائلة في عبوات عاتمة لتجنب الأكسدة الضوئية .
مواضيع مشابهة:
اقتباس