| 题目 | Kiwi (Actinidia deliciosa) juice as a natural inhibitor of the enzymatic activity of sugarcane juice, insights from experimental assessment and molecular docking analysis 猕猴桃汁作为甘蔗汁酶活性的天然抑制剂，来自实验评估和分子对接分析的见解 |
| 期刊 | Food Chemistry |
| 中科院 分区 | 1区（IF 8.5） |
第一作者 | Heba Sayed Mostafa |
| 通讯作者 | Heba Sayed Mostafa |
| 单位 | Food Science Department, Faculty of Agriculture, Cairo University, Giza 12613, Egypt |
| 原文链接 | https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140133 |
本工作评估猕猴桃汁添加与巴氏杀菌（85℃，5分钟）或微波处理（3分钟）对甘蔗汁品质的改善。在猕猴桃汁（0-8%）的存在下处理甘蔗汁，并将其理化性质和微生物数量与原汁进行比较。该研究还强调了导致甘蔗汁变色的关键酶，过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO），通过使用GC-MS定量猕猴桃汁成分并通过分子对接监测其影响。猕猴桃显著提高了蔗汁的酸度、抗坏血酸含量（54.28%）和酚类物质含量（32%），降低了蔗汁中POD和PPO的活性。在猕猴桃汁添加条件下进行巴氏杀菌而不是微波处理显著增加了酚类化合物并降低了POD和PPO活性。分子对接表明，二十七烷，油酸和松三糖是是导致酶失活的主要猕猴桃成分。
1.物理化学特性
表1比较了几种处理过的甘蔗汁样品与逐渐加入猕猴桃汁（0-8%）的未处理样品的物理化学性质。未处理的甘蔗汁样品中的总可溶性固形物（TSS）直到猕猴桃汁添加量达到2%才表现出受猕猴桃添加的显著影响。关于抗坏血酸（Vit. C）含量，未经处理的甘蔗汁中含有3.5 mg/100 ml，相比之下，猕猴桃汁中含有近3倍的维生素C。通过增加所有甘蔗汁样品中的猕猴桃浓度，其含量显著增加，在8%浓度下未处理的甘蔗汁中达到最大值5.4 mg/100 ml。在甘蔗汁中添加猕猴桃汁（8%），在未处理和微波处理的样品中，生物活性成分浓度分别提高了32.14%和46.7%。含有≤2%猕猴桃的巴氏杀菌甘蔗汁样品的酚类化合物浓度(例如,在1%猕猴桃果汁添加水平下, 209.95 mg gallic acid/ml）高于原料和微波处理的样品，但在>4%时低于两者。
2.酶活性
表2说明了新鲜猕猴桃汁中两种酶的活性，其中含有0.06 U/ml的POD和58.0 U/ml的PPO。与PPO活性相比，POD活性较低。此外，在未处理的蔗汁中，增加猕猴桃汁显著抑制了POD活性。两种处理都表现出相同的模式，巴氏杀菌加速了这种抑制作用，使其达到检测到的最低活性（0.1 U/min/ml）。有趣的是，在未处理、巴氏杀菌和微波处理的样品中，8%的猕猴桃POD分别降低了66.60%、84.61%和55.6%。然而，没有一种处理方法可以完全抑制其活性。
关于POD的再激活，数据显示，在25℃下5 h后，含1%猕猴桃和不含猕猴桃的未处理甘蔗汁中的POD活性保持一致。然而，增加未处理果汁中的猕猴桃含量降低了POD活性。这说明了猕猴桃成分对POD的抑制作用。两种热处理均使甘蔗汁中的POD失活，与未经处理的未添加猕猴桃的甘蔗汁相比，5 h后发现其活性降低。增加猕猴桃也会在5 h后急剧降低处理样品中的活性，直到低于检出限。这表明在甘蔗汁中添加新鲜猕猴桃汁可以防止POD的重新激活。两种处理后检测到的活性越低，5 h后活性恢复越慢。例如，与未经处理的甘蔗汁相比，巴氏杀菌和4%猕猴桃的微波处理使POD活性分别降低了86.7%和60%。除了猕猴桃成分外，这还可能归因于葡萄糖含量的增加（表1）。
3.颜色
颜色是影响消费者接受程度的最重要特征。在猕猴桃汁（0~8%）存在的情况下，未处理、巴氏杀菌和微波处理样品的颜色特征L*，a*和b*值如表3所示。所有游离甘蔗汁样品的L*值没有显著的统计学差异。然而，增加猕猴桃汁添加量显著增加了所有处理样品的L*值，这意味着样品颜色变明亮。在未处理甘蔗汁中添加猕猴桃汁并没有导致a*值的显著变化。
此外，在0%和1%的猕猴桃汁添加水平下，巴氏杀菌样品的a*值显著低于微波处理样品，表明在这些猕猴桃水平下微波样品很可能是红色的。对于b*值，所有处理中猕猴桃汁的添加均引起其值的显著增加，尤其是在 1%浓度下，样品的绿色色调偏向黄色。
4.微生物数量
本研究评估了总平板计数（TPC）以及酵母和霉菌计数，以评估所测试的加工方法：巴氏杀菌和微波处理在猕猴桃汁存在的情况下的效果。结果如表4所示，未处理样品具有较高的微生物总数，以及酵母和真菌，随着猕猴桃浓度的增加而显著增加。果汁污染可以发生在许多加工阶段，包括工作人员搬运不善、感染甘蔗或收集容器等。处理后的样品在包装果汁样品中符合可接受的微生物限度（no>2 log CFU/ml）。
5.GC–MS分析
通过GC-MS分析，确定了猕猴桃汁中对POD和PPO失活起重要作用的主要成分。本研究共发现了21种不同官能团的化学物质(表5)，主要集中在醇、脂肪酸、酸、酯和糖类之间。含量最高的化合物依次为油酸（14.66%）、二十七烷（9.73%）、棕榈酸（9.52%）、1-(2-异丙基-5-甲基环己氧基)-3-(1-哌啶基)丙醇（8.26%）和松三糖（6.65%）。丙-2-醇、1-(2-异丙基-5-甲基环己氧基)-3-(1-哌啶基)，2-丙基-四氢吡喃-3-醇、松油烯-4-醇和反式-2-十一烯-1-醇是发现的几种醇。分析发现，作为猕猴桃主要成分的油酸（14.66%）和棕榈酸在两种处理下均不受影响，表明它们在处理后的果汁中具有热稳定性，可能是起酶抑制作用的脂肪酸。二十七烷是猕猴桃汁（9.73%）的成分之一，对热处理高度敏感，虽然在添加猕猴桃的未处理甘蔗汁中其浓度增加，但用于保存甘蔗汁的微波和巴氏杀菌方法都显著降低了其水平。
6.分子对接
为了确认猕猴桃汁各组分对甘蔗汁中POD和PPO失活的影响，进行了分子对接作为一种快速筛选方法。对接研究的结果（表6）表明，与共结晶配体相比，猕猴桃汁中鉴定的许多分子对过氧化物酶（1BEM）和多酚氧化酶（3WKY）具有很强的亲和力。
在过氧化物酶（1BEM）中观察到与下列氨基酸的π-π相互作用：TYR A：229，LEU A：144，HIS A：52和PRO A：145 （图1B）。然而，与多酚氧化酶（3WKY）的结合行为是通过仅与MET A：656（图2B）形成氢键来识别的。油酸和棕榈酸这2种主要脂肪酸均具有显著的抑制活性，但油酸通过与POD（图1C）中的TYR A：229、ARG A：48、THR A：180和HIS A：181以及PPO（图2C）中的ASN A：427形成氢键而对POD和PPO（61.1395和23.9819 kcal/mol）具有较高的抑制作用。
另一方面，与这两种酶的共晶配体相比，有机酸如抗坏血酸和柠檬酸显示出更低的抑制活性，这通过它们记录的相互作用能证明。柠檬酸在HIS A：181 & A：175和ARG A：48（图1G）中与POD结合，在THR A：488和A490（图2G）中与PPO结合。这可以证明在猕猴桃汁中鉴定的成分的协同活性的作用。
本文旨在研究添加猕猴桃汁后再进行巴氏杀菌或微波处理对甘蔗汁各种质量属性的影响。根据获得的信息，添加猕猴桃汁显著增加了甘蔗汁中的维生素C含量、酸度、还原糖、酚类化合物和抗氧化能力。还显著降低了PPO和POD活性，即导致蔗汁变色的最重要来源，从而导致b*颜色属性（黄度）的增加。可以推断，在每100 ml中添加2 ml猕猴桃汁后，使用巴氏杀菌而不是微波处理可能会生产出质量优异且安全的甘蔗汁。
此外，巴氏杀菌样品能够保留更多的酚类化合物；因此，甘蔗汁将是一种更便宜和更有效的选择来提高我们的饮食中多酚化合物和维生素C的摄入量。分子对接识别出猕猴桃汁中对抗褐变酶最有效的化合物，即二十七烷、松三糖和油酸，而不是抗坏血酸或柠檬酸。油酸不受处理的影响，而二十七烷即使在猕猴桃存在的情况下也显著降低。然而，猕猴桃汁中的每种主要化合物在贮藏期间作为这些酶的抑制剂的机制，以及这两种酶的动力学仍有待探索。
本文图表均来自本文献
文献解读：吕欣然
编辑：吕欣然
校稿：赵沁雨
审核：马婷婷
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