Polyphenol oxidase
પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ (પી. પી. ઓ.; પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ i, ક્લોરોપ્લાસ્ટિક પણ), ફળોના બદામી રંગમાં સામેલ એન્ઝાઇમ, એક ટેટ્રામર છે જેમાં અણુ દીઠ તાંબાના ચાર અણુ હોય છે. પી. પી. ઓ. મોનોફેનોલ્સ અને/અથવા ઓ-ડિફેનોલ્સને સબસ્ટ્રેટ્સ તરીકે સ્વીકારી શકે છે. આ ઉત્સેચક મોનોફેનોલ અણુઓના ઓ-હાઇડ્રોક્સિલેશનને ઉત્પ્રેરિત કરીને કામ કરે છે જેમાં બેન્ઝિન રિંગમાં ઓ-ડિફેનોલ્સ (1,2 સ્થાનો પર બે હાઇડ્રોક્સિલ અવેજી ધરાવતા ફિનોલ અણુઓ, વચ્ચે કોઈ કાર્બન વિના) માટે એક જ હાઇડ્રોક્સિલ અવેજી હોય છે. તે ઓ-ક્વિનોન્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઓ-ડિફેનોલ્સના ઓક્સિડેશનને પણ વધુ ઉત્પ્રેરિત કરી શકે છે. પી. પી. ઓ. કાળા, ભૂરા અથવા લાલ રંગદ્રવ્યો (પોલિફીનોલ્સ) ઉત્પન્ન કરવા માટે ઓ-ક્વિનોન્સના ઝડપી પોલિમરાઇઝેશનને ઉત્પ્રેરિત કરે છે જે ફળોના બદામી રંગનું કારણ બને છે. એમિનો એસિડ ટાયરોસિનમાં એક જ ફેનોલિક રિંગ હોય છે જે પી. પી. ઓ. ની ક્રિયા દ્વારા ઓ-ક્વિનોન બનાવવા માટે ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે. તેથી, પી. પી. ઓ. ને ટાયરોસિનેઝ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. એન્ઝાઇમ ઉત્પન્ન કરતા સામાન્ય ખોરાકમાં મશરૂમ્સ (અગરિકસ બિસ્પોરસ), સફરજન (માલસ ડોમેસ્ટિકા), એવોકાડોઝ (પર્સિયા અમેરિકાના) અને લેટીસ (લેક્ટુકા સટિવા) નો સમાવેશ થાય છે. માળખું અને કાર્ય પી. પી. ઓ. ને મોર્ફિન તરીકે સૂચિબદ્ધ કરવામાં આવે છે, એક પ્રોટીન જે બે અથવા વધુ જુદા જુદા હોમો-ઓલિગોમર્સ (મોર્ફિન સ્વરૂપો) બનાવી શકે છે, પરંતુ સ્વરૂપો વચ્ચે રૂપાંતરિત કરવા માટે અલગ થવું જોઈએ અને આકાર બદલવો જોઈએ. તે મોનોમર, ટ્રીમર, ટેટ્રામર, ઓક્ટેમર અથવા ડોડેકેમર તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે બહુવિધ કાર્યો બનાવે છે. છોડમાં, પી. પી. ઓ. એ અસ્પષ્ટ સંશ્લેષણ અને કાર્ય સાથે પ્લાસ્ટિડિક એન્ઝાઇમ છે. કાર્યાત્મક ક્લોરોપ્લાસ્ટમાં, તે સ્યુડોસાયક્લિક ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનની મધ્યસ્થી જેવા ઓક્સિજન રસાયણશાસ્ત્રમાં સામેલ હોઈ શકે છે. ઉત્સેચક નામકરણ મોનોફેનોલ ઓક્સિડેઝ ઉત્સેચકો (ટાયરોસિનેઝ) અને ઓ-ડિફેનોલઃ ઓક્સિજન ઓક્સિડોરિડક્ટેઝ ઉત્સેચકો (કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ) વચ્ચે તફાવત કરે છે. ટાયરોસિનેઝ અને કેટેકોલ ઓક્સિડેઝની સબસ્ટ્રેટ પસંદગી સક્રિય સાઇટમાં બે કોપર આયનોની આસપાસના એમિનો એસિડ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. વિતરણ અને ઉપયોગ મોનોફેનોલ ઓક્સિડેઝ અને કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ ઉત્સેચનું મિશ્રણ લગભગ તમામ છોડની પેશીઓમાં હાજર હોય છે, અને તે બેક્ટેરિયા, પ્રાણીઓ અને ફૂગમાં પણ મળી શકે છે. જંતુઓમાં, ક્યુટિક્યુલર પોલિફીનોલ ઓક્સિડેસ હાજર હોય છે અને તેમના ઉત્પાદનો શુષ્કતા સહનશીલતા માટે જવાબદાર હોય છે. ગ્રેપ રિએક્શન પ્રોડક્ટ (2-એસ ગ્લુટાથિઓનિલ કેફ્ટરિક એસિડ) એ કેફ્ટરિક એસિડ પર પી. પી. ઓ. ની ક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતું ઓક્સિડેશન સંયોજન છે અને તે વાઇનમાં જોવા મળે છે. આ સંયોજન ઉત્પાદન ચોક્કસ સફેદ વાઇનમાં ભૂરા રંગના નીચલા સ્તર માટે જવાબદાર છે. છોડ પરોપજીવીઓ સામે રાસાયણિક સંરક્ષણના સમૂહમાં પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝનો ઉપયોગ કરે છે. પી. પી. ઓ. ના બે પ્રકારના અવરોધક હોય છે, જે એન્ઝાઇમના કોપર સાઇટમાં ઓક્સિજન માટે સ્પર્ધાત્મક હોય છે અને જે ફિનોલિક્સ માટે સ્પર્ધાત્મક હોય છે. ઉચ્ચ છોડના રોપાઓમાંથી પી. પી. ઓ. પ્રવૃત્તિને દૂર કરવા માટે તાજેતરના સંશોધનમાં પણ ટેન્ટોક્સિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. ટ્રોપોલોન એક દ્રાક્ષ પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ અવરોધક છે. આ ઉત્સેચકનું બીજું અવરોધક પોટેશિયમ મેટાબિસલ્ફાઇટ છે. કેળાના મૂળની પી. પી. ઓ. પ્રવૃત્તિ ડાઇથિઓથ્રેઇટોલ અને સોડિયમ મેટાબિસલ્ફાઇટ દ્વારા મજબૂત રીતે અટકાવવામાં આવે છે, જેમ કે કેળાના ફળ પી. પી. ઓ. એ એસકોર્બિક એસિડ (વિટામિન સી) ઉપરાંત સોડિયમ ડાઇથિઓનાઇટ અને સિસ્ટીન સહિતના સમાન સંયોજનો દ્વારા થાય છે. પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝની પ્રવૃત્તિ પર દેખરેખ રાખવા અને પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ અવરોધકોની અવરોધ શક્તિનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે અનેક પરીક્ષણો વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. ખાસ કરીને, અલ્ટ્રાવાયોલેટ/દૃશ્યમાન (યુવી/વિઝ) સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રી-આધારિત પરીક્ષણો વ્યાપકપણે લાગુ કરવામાં આવે છે. સૌથી સામાન્ય યુવી/વિઝ સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રી પરીક્ષણમાં ઓ-ક્વિનોન્સની રચનાનું નિરીક્ષણ સામેલ છે, જે પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ-ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયાઓના ઉત્પાદનો છે, અથવા સબસ્ટ્રેટનો વપરાશ છે. વૈકલ્પિક સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રિક પદ્ધતિનો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો જેમાં 3-મિથાઈલ-2-બેન્ઝોથિયાઝોલિનોનહાઇડ્રેઝોન હાઇડ્રોક્લોરાઇડ (એમબીટીએચ) જેવા ન્યુક્લિયોફિલિક રીએજન્ટ્સ સાથે ઓ-ક્વિનોન્સના જોડાણનો સમાવેશ થાય છે. અન્ય તકનીકો, જેમ કે પોલિઆક્રિલામાઇડ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસના ઉપયોગ સાથે પ્રવૃત્તિ સ્ટેનિંગ એસેસ, ટ્રિટિયમ-આધારિત કિરણોત્સર્ગી એસેસ, ઓક્સિજન વપરાશ એસેસ અને ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (એન. એમ. આર.)-આધારિત એસેસ પણ નોંધવામાં આવી હતી અને તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગ પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ એ મોટાભાગના ફળો અને શાકભાજી સહિત સમગ્ર વનસ્પતિ અને પ્રાણી સામ્રાજ્યોમાં જોવા મળતું એન્ઝાઇમ છે. પી. પી. ઓ. નું ખાદ્ય ઉદ્યોગ માટે મહત્વ છે કારણ કે તે જ્યારે ઉઝરડા, સંકોચન અથવા ઇન્ડેન્ટેશનથી પેશીઓને નુકસાન થાય છે ત્યારે એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જેનાથી ઉત્પાદન ઓછું વેચાણક્ષમ બને છે અને આર્થિક નુકસાન થાય છે. પી. પી. ઓ. ને કારણે એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગ પણ ફળો અને શાકભાજીમાં પોષક તત્ત્વોની ખોટ તરફ દોરી શકે છે, જેનાથી તેમનું મૂલ્ય વધુ ઘટી શકે છે. કારણ કે આ પી. પી. ઓ. પ્રતિક્રિયાઓના સબસ્ટ્રેટ્સ મુખ્યત્વે અયોગ્ય લણણી દ્વારા નુકસાન પામેલા છોડના કોષોના વેક્યુલ્સમાં સ્થિત છે, પી. પી. ઓ. બ્રાઉનિંગ પ્રતિક્રિયાઓની સાંકળ શરૂ કરે છે. જ્યારે કાપવામાં આવે અથવા શુદ્ધ કરવામાં આવે ત્યારે ઓક્સિજનના સંપર્કમાં આવવાથી પણ પી. પી. ઓ. દ્વારા ફળો અને શાકભાજીમાં એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગ થાય છે. જે ઉદાહરણોમાં પી. પી. ઓ. દ્વારા બ્રાઉનીંગ પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરવામાં આવે છે તે ઇચ્છનીય હોઈ શકે છે તેમાં એવોકાડો, પ્રુન્સ, સુલ્તાના દ્રાક્ષ, કાળી ચા અને લીલી કોફી બીન્સનો સમાવેશ થાય છે. કેરીમાં, પી. પી. ઓ. ઉત્પ્રેરિત એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગ મુખ્યત્વે સત્વના બળતરાને કારણે થાય છે જે ત્વચાના બ્રાઉનિંગ તરફ દોરી જાય છે. કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ-પ્રકારનો પી. પી. ઓ. કેરીની ત્વચાના કોષોના ક્લોરોપ્લાસ્ટ્સમાં અને તેના ફેનોલિક સબસ્ટ્રેટ્સ વેક્યૂલ્સમાં સ્થિત છે. તેથી સેપ બર્ન એ કેરીની ત્વચામાં પી. પી. ઓ. ની પ્રારંભિક ઘટના છે, કારણ કે તે કોષના ખંડને તોડી નાખે છે. પી. પી. ઓ. કેરીની ચામડી, રસ અને પલ્પમાં સ્થિત છે, જેમાં ત્વચામાં સૌથી વધુ સક્રિયતાનું સ્તર હોય છે. એવોકાડોમાં પી. પી. ઓ. ઓક્સિજનના સંપર્કમાં આવવા પર ઝડપથી બ્રાઉન થવાનું કારણ બને છે, જે મોનોફેનોલ્સ અને પોલિફીનોલ્સ બંનેની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓ ધરાવતી એક બહુસ્તરીય પ્રક્રિયા છે, જેના પરિણામે ઓ-ક્વિનોન ઉત્પાદનો પછીથી અપરિવર્તનીય રીતે બ્રાઉન પોલિમરીક પિગમેન્ટ્સ (મેલાનિન) માં રૂપાંતરિત થાય છે. સફરજનના તમામ ભાગોના ક્લોરોપ્લાસ્ટ અને મિટોકોન્ડ્રિયામાં હાજર સફરજનમાં, પી. પી. ઓ. એ સફરજનના એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગ માટે જવાબદાર મુખ્ય એન્ઝાઇમ છે. પૂર્વ-તૈયાર ફળો અને શાકભાજીની ગ્રાહકોની માંગમાં વધારાને કારણે, એન્ઝાઇમેટિક બ્રાઉનિંગ માટેનો ઉકેલ સંશોધન અને નવા ઉત્પાદનના વિકાસનું લક્ષિત ક્ષેત્ર રહ્યું છે. ઉદાહરણ તરીકે, પૂર્વ-કાપેલા સફરજન એક આકર્ષક ગ્રાહક ઉત્પાદન છે, પરંતુ કાપેલા સફરજન પી. પી. ઓ. પ્રવૃત્તિને પ્રેરિત કરે છે, જે કાપેલી સપાટીઓને કથ્થઈ કરવા તરફ દોરી જાય છે અને તેમની સૌંદર્યલક્ષી ગુણવત્તાને ઘટાડે છે. જ્યારે નબળી રીતે હાથ ધરવામાં આવે અથવા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે ત્યારે સફરજનના રસ અને પ્યુરીમાં પણ બ્રાઉનિંગ થાય છે. આર્કટિક સફરજન, જે પી. પી. ઓ. પ્રવૃત્તિને ઘટાડવા માટે એન્જિનિયર્ડ આનુવંશિક રીતે સુધારેલા ફળોનું ઉદાહરણ છે, તે ટ્રેડમાર્ક કરેલ સફરજનનો એક સમૂહ છે જેમાં પી. પી. ઓ. ની અભિવ્યક્તિને દબાવવા માટે જનીન મૌન દ્વારા મેળવેલ બિન-બ્રાઉનિંગ લક્ષણ હોય છે, આમ ફળોના બ્રાઉનિંગને અટકાવે છે. જરદાળુમાં ક્લાઈમેક્ટેરિક ફળ તરીકે જરદાળુ લણણી પછી ઝડપથી પરિપક્વતામાંથી પસાર થાય છે. સુપ્ત પી. પી. ઓ. સ્વરૂપ સંગ્રહના પ્રથમ અઠવાડિયા દરમિયાન સ્વયંભૂ સક્રિય થઈ શકે છે, જે 38 કેડીએના પરમાણુ વજન સાથે સક્રિય ઉત્સેચક ઉત્પન્ન કરે છે. એસકોર્બિક એસિડ/પ્રોટીઝ સંયોજનો એક આશાસ્પદ વ્યવહારુ એન્ટી-બ્રાઉનિંગ પદ્ધતિની રચના કરે છે કારણ કે સારવાર કરાયેલ જરદાળુ પ્યુરી તેમના રંગને જાળવી રાખે છે. બટાટામાં બટાટાના કંદની છાલ અને બાહ્ય આચ્છાદન પેશીઓમાં 1-2 મીમી ઊંચી સાંદ્રતામાં જોવા મળે છે, પી. પી. ઓ. નો ઉપયોગ બટાટામાં જંતુના શિકાર સામે સંરક્ષણ તરીકે થાય છે, જે પેશીઓને નુકસાન થવાથી ઉત્સેચકીય બદામી તરફ દોરી જાય છે. બટાટાના કંદની ત્વચાની પેશીઓમાં નુકસાન કોષના વિભાગમાં વિક્ષેપનું કારણ બને છે, પરિણામે કથ્થઈ રંગ આવે છે. ભૂરા અથવા કાળા રંગદ્રવ્યો કંદમાં એમિનો એસિડ જૂથો સાથે પી. પી. ઓ. ક્વિનોન ઉત્પાદનોની પ્રતિક્રિયામાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. બટાટામાં, પી. પી. ઓ. જનીનો માત્ર બટાટાના કંદમાં જ નહીં, પણ પાંદડાં, પાંદડાં, ફૂલો અને મૂળમાં પણ વ્યક્ત થાય છે. વોલનટમાં (જુગ્લાન્સ રેજિયા), બે અલગ અલગ જનીનો (જેઆર પી. પી. ઓ. 1 અને જેઆર પી. પી. ઓ. 2) એન્કોડિંગ પોલિફીનોલ ઓક્સિડેસ ઓળખવામાં આવ્યા છે. બે આઇસોએન્ઝાઇમ્સ જુદા જુદા સબસ્ટ્રેટ્સને પસંદ કરે છે, કારણ કે જેઆર પી. પી. ઓ. 1 મોનોફેનોલ્સ તરફ વધુ પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે, જ્યારે જેઆર પી. પી. ઓ. 2 ડિફેનોલ્સ તરફ વધુ સક્રિય છે. બ્લેક પોપ્લરમાં પોપ્યુલસ નિગ્રામાંથી મોનોમેરિક કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ કેફિક એસિડને ઇજાગ્રસ્ત કોષો પર ક્વિનોન અને મેલાનિનમાં રૂપાંતરિત કરે છે. સંબંધિત ઉત્સેચકો પ્રોફેનોલોક્સિડેઝ એ જંતુઓ, કરચલા અને કૃમિ સહિત કેટલાક અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓમાં જોવા મળતા પૂરક પ્રતિક્રિયાનું સુધારેલું સ્વરૂપ છે. હિમોસાયનિન એ ફિનોલ ઓક્સિડેસ માટે સમાનધર્મી છે (દા. ત. ટાયરોસિનેઝ) કારણ કે બંને ઉત્સેચકો પ્રકાર કોપર સક્રિય સાઇટ સંકલન વહેંચે છે. હિમોસાયનિન પી. પી. ઓ. પ્રવૃત્તિ પણ દર્શાવે છે, પરંતુ સક્રિય સ્થળ પર વધુ સ્ટેરિક બલ્કથી ધીમી ગતિવિજ્ઞાન સાથે. આંશિક વિકૃતિકરણ વાસ્તવમાં સક્રિય સ્થળ પર વધુ પહોંચ પ્રદાન કરીને હિમોસાયનિનની પી. પી. ઓ. પ્રવૃત્તિમાં સુધારો કરે છે. ઓરેયુસિડિન સિન્થેઝ પ્લાન્ટ પોલિફીનોલ ઓક્સિડેઝ માટે સમાનધર્મી છે, પરંતુ તેમાં કેટલાક નોંધપાત્ર ફેરફારો છે. ઓરોન સિન્થેઝ ઓરોનની રચનાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. કોરિયોપ્સિસ ગ્રાન્ડિફ્લોરામાંથી શુદ્ધ કરાયેલ ઓરોન સિન્થેઝ આઇસોલેક્વિરિટિજેનિન સામે નબળી ટાયરોસિનેઝ પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે, પરંતુ એન્ઝાઇમ ક્લાસિક ટાયરોસિનેઝ સબસ્ટ્રેટ્સ એલ-ટાયરોસિન અને ટાયરામાઇન સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી અને તેથી તેને કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ તરીકે વર્ગીકૃત કરવું આવશ્યક છે. કેટેકોલ ઓક્સિડેઝ ટાયરોસિનેઝ સંદર્ભો ઇસી 1.14.18 કોપર ઉત્સેચકો પણ જુઓ.