Polyphenol oxidase
पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस (पी. पी. ओ.; पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस आई, क्लोरोप्लास्टिक भी), फलों के भूरे रंग में शामिल एक एंजाइम, एक टेट्रामर है जिसमें प्रति अणु तांबे के चार परमाणु होते हैं। पी. पी. ओ. मोनोफेनॉल और/या ओ-डिफेनॉल को सब्सट्रेट के रूप में स्वीकार कर सकता है। एन्जाइम मोनोफेनॉल अणुओं के ओ-हाइड्रॉक्सिलेशन को उत्प्रेरित करके काम करता है जिसमें बेंजीन रिंग में ओ-डिफेनॉल के लिए एक एकल हाइड्रॉक्सिल प्रतिस्थापन होता है (फेनॉल अणु जिसमें 1,2 स्थितियों पर दो हाइड्रॉक्सिल प्रतिस्थापन होते हैं, जिनके बीच कोई कार्बन नहीं होता है)। यह ओ-क्विनोन का उत्पादन करने के लिए ओ-डिफेनोल्स के ऑक्सीकरण को भी उत्प्रेरित कर सकता है। पी. पी. ओ. काले, भूरे या लाल रंगद्रव्यों (पॉलीफेनोल्स) का उत्पादन करने के लिए ओ-क्विनोन्स के तेजी से बहुलककरण को उत्प्रेरित करता है जो फलों के भूरे होने का कारण बनते हैं। अमीनो एसिड टायरोसिन में एक एकल फेनोलिक वलय होता है जिसे पी. पी. ओ. की क्रिया से ऑक्सीकृत करके ओ-क्विनोन बनाया जा सकता है। इसलिए, पी. पी. ओ. को टायरोसिनेस भी कहा जा सकता है। एंजाइम का उत्पादन करने वाले आम खाद्य पदार्थों में मशरूम (अगरिकस बिस्पोरस), सेब (मालस डोमेस्टिका), एवोकैडो (पर्सिया अमेरिकाना) और सलाद (लैक्टुका सैटिवा) शामिल हैं। संरचना और कार्य पी. पी. ओ. को एक मॉर्फिन के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, एक प्रोटीन जो दो या दो से अधिक अलग-अलग होमो-ऑलिगोमर्स (मॉर्फिन रूप) बना सकता है, लेकिन रूपों के बीच परिवर्तित करने के लिए अलग होना चाहिए और आकार बदलना चाहिए। यह एक मोनोमर, ट्रिमर, टेट्रामर, ऑक्टेमर या डोडेकैमर के रूप में मौजूद है, जो कई कार्यों का निर्माण करता है। पौधों में, पी. पी. ओ. अस्पष्ट संश्लेषण और कार्य के साथ एक प्लास्टिडिक एंजाइम है। कार्यात्मक क्लोरोप्लास्ट में, यह ऑक्सीजन रसायन विज्ञान में शामिल हो सकता है जैसे कि सूडोसाइक्लिक फोटोफॉस्फोराइलेशन की मध्यस्थता। एंजाइम नामकरण मोनोफेनॉल ऑक्सीडेस एंजाइम (टायरोसिनेस) और ओ-डिफेनॉलः ऑक्सीजन ऑक्सीडोरिडक्टेस एंजाइम (कैटेकोल ऑक्सीडेस) के बीच अंतर करता है। टायरोसिनेस और कैटेकोल ऑक्सीडेस की सब्सट्रेट वरीयता सक्रिय स्थल में दो तांबे के आयनों के आसपास एमिनो एसिड द्वारा नियंत्रित की जाती है। वितरण और अनुप्रयोग मोनोफेनॉल ऑक्सीडेस और कैटेकोल ऑक्सीडेस एंजाइमों का मिश्रण लगभग सभी पौधों के ऊतकों में मौजूद होता है, और बैक्टीरिया, जानवरों और कवक में भी पाया जा सकता है। कीटों में, क्यूटिकुलर पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस मौजूद होते हैं और उनके उत्पाद निर्जलीकरण सहिष्णुता के लिए जिम्मेदार होते हैं। ग्रेप रिएक्शन प्रोडक्ट (2-एस ग्लूटाथियोनिल कैफ्टरिक एसिड) एक ऑक्सीकरण यौगिक है जो कैफ्टरिक एसिड पर पी. पी. ओ. की क्रिया से उत्पन्न होता है और शराब में पाया जाता है। यह यौगिक उत्पादन कुछ सफेद वाइन में भूरे रंग के निचले स्तर के लिए जिम्मेदार है। परजीवियों के खिलाफ रासायनिक सुरक्षा के एक समूह के रूप में पौधे पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस का उपयोग करते हैं। पी. पी. ओ. के दो प्रकार के अवरोधक होते हैं, जो एंजाइम के तांबा स्थल में ऑक्सीजन के लिए प्रतिस्पर्धी होते हैं और जो फेनोलिक्स के लिए प्रतिस्पर्धी होते हैं। टेंटॉक्सिन का उपयोग हाल के शोध में उच्च पौधों के पौधों से पी. पी. ओ. गतिविधि को समाप्त करने के लिए भी किया गया है। ट्रोपोलोन एक अंगूर पॉलीफेनोल ऑक्सीडेस अवरोधक है। इस एंजाइम का एक अन्य अवरोधक पोटेशियम मेटाबिसल्फाइट है। केले की जड़ पी. पी. ओ. गतिविधि डाइथिओथ्रेटोल और सोडियम मेटाबिसल्फाइट द्वारा दृढ़ता से बाधित होती है, जैसा कि एसकॉर्बिक एसिड (विटामिन सी) के अलावा सोडियम डाइथिओनाइट और सिस्टीन सहित समान यौगिकों द्वारा केले के फल पी. पी. ओ. द्वारा किया जाता है। परीक्षण पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस की गतिविधि की निगरानी करने और पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस अवरोधकों की अवरोध क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए कई परीक्षण विकसित किए गए थे। विशेष रूप से, पराबैंगनी/दृश्यमान (यूवी/विस) स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री-आधारित परख व्यापक रूप से लागू किए जाते हैं। सबसे आम यूवी/विस स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री परख में ओ-क्विनोन्स के गठन की निगरानी शामिल है, जो पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के उत्पाद हैं, या सब्सट्रेट की खपत। वैकल्पिक स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि जिसमें 3-मिथाइल-2-बेंज़ोथियाज़ोलिनोहाइड्राज़ोन हाइड्रोक्लोराइड (एमबीटीएच) जैसे न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों के साथ ओ-क्विनोन्स का युग्मन शामिल है, का भी उपयोग किया गया था। अन्य तकनीकें, जैसे कि पॉलीएक्रिलामाइड जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस, ट्रिटियम-आधारित रेडियोधर्मी परख, ऑक्सीजन खपत परख, और परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एन. एम. आर.)-आधारित परख के उपयोग के साथ गतिविधि धुंधला परख भी रिपोर्ट और उपयोग की गई थी। एंजाइमेटिक ब्राउनिंग पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस एक एंजाइम है जो पूरे पौधे और पशु राज्यों में पाया जाता है, जिसमें अधिकांश फल और सब्जियां शामिल हैं। पी. पी. ओ. का खाद्य उद्योग के लिए महत्व है क्योंकि यह ऊतक के चोट लगने, संपीड़न या इंडेंटेशन से क्षतिग्रस्त होने पर एंजाइमेटिक ब्राउनिंग को उत्प्रेरित करता है, जिससे उत्पाद कम विपणन योग्य हो जाते हैं और आर्थिक नुकसान होता है। पी. पी. ओ. के कारण एंजाइमेटिक ब्राउनिंग से फलों और सब्जियों में पोषण सामग्री का नुकसान भी हो सकता है, जिससे उनका मूल्य और कम हो सकता है। क्योंकि इन पी. पी. ओ. प्रतिक्रियाओं के सब्सट्रेट मुख्य रूप से अनुचित कटाई से क्षतिग्रस्त पौधे की कोशिकाओं के रिक्तिकाओं में स्थित होते हैं, पी. पी. ओ. भूरे रंग की प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला शुरू करता है। जब कटा या शुद्ध किया जाता है तो ऑक्सीजन के संपर्क में आने से फलों और सब्जियों में पी. पी. ओ. द्वारा एंजाइमेटिक ब्राउनिंग हो जाती है। जिन उदाहरणों में पी. पी. ओ. द्वारा उत्प्रेरित भूरे रंग की प्रतिक्रिया वांछनीय हो सकती है, उनमें एवोकैडो, प्रून, सुल्ताना अंगूर, काली चाय और हरी कॉफी बीन्स शामिल हैं। आम में, पी. पी. ओ. उत्प्रेरित एंजाइमेटिक ब्राउनिंग मुख्य रूप से रस के जलने के कारण होता है जिससे त्वचा भूरे रंग की हो जाती है। कैटेकोल ऑक्सीडेस-प्रकार पी. पी. ओ. आम की त्वचा कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट और रिक्तिकाओं में इसके फेनोलिक सब्सट्रेट में स्थित होता है। इसलिए सैप बर्न आम की त्वचा में पी. पी. ओ. की प्रारंभिक घटना है, क्योंकि यह कोशिका डिब्बों को तोड़ देता है। पी. पी. ओ. आम की त्वचा, रस और गूदे में स्थित होता है, जिसमें त्वचा में गतिविधि का स्तर सबसे अधिक होता है। एवोकैडो में पी. पी. ओ. ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर तेजी से ब्राउन होने का कारण बनता है, एक बहु-चरणीय प्रक्रिया जिसमें मोनोफेनोल और पॉलीफेनोल दोनों की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ओ-क्विनोन उत्पाद बाद में अपरिवर्तनीय रूप से ब्राउन पॉलीमेरिक पिगमेंट (मेलेनिन) में परिवर्तित हो जाते हैं। सेब के सभी भागों के क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया में मौजूद सेब में, पी. पी. ओ. सेब के एंजाइमी भूरे रंग के लिए जिम्मेदार प्रमुख एंजाइम है। पूर्व-तैयार फलों और सब्जियों की उपभोक्ता मांग में वृद्धि के कारण, एंजाइमेटिक ब्राउनिंग के लिए एक समाधान अनुसंधान और नए उत्पाद विकास का एक लक्षित क्षेत्र रहा है। एक उदाहरण के रूप में, पहले से कटे हुए सेब एक आकर्षक उपभोक्ता उत्पाद हैं, लेकिन सेब काटने से पी. पी. ओ. गतिविधि होती है, जिससे कटी हुई सतहों का रंग भूरा हो जाता है और उनकी सौंदर्य गुणवत्ता कम हो जाती है। सेब के रस और प्यूरी में भी ब्राउनिंग होता है जब खराब तरीके से संभाला या संसाधित किया जाता है। आर्कटिक सेब, पी. पी. ओ. गतिविधि को कम करने के लिए इंजीनियर आनुवंशिक रूप से संशोधित फलों का एक उदाहरण, ट्रेडमार्क किए गए सेब का एक समूह है जिसमें पी. पी. ओ. की अभिव्यक्ति को दबाने के लिए जीन साइलेन्सिंग द्वारा प्राप्त एक गैर-भूरे रंग की विशेषता होती है, इस प्रकार फलों के भूरे रंग को रोकता है। खुबानी में एक क्लाइमेक्टेरिक फल के रूप में खुबानी की कटाई के बाद तेजी से परिपक्वता होती है। अव्यक्त पी. पी. ओ. रूप भंडारण के पहले हफ्तों के दौरान स्वचालित रूप से सक्रिय हो सकता है, जिससे 38 के. डी. ए. के आणविक भार के साथ सक्रिय एंजाइम उत्पन्न होता है। एस्कॉर्बिक एसिड/प्रोटीज संयोजन एक आशाजनक व्यावहारिक एंटी-ब्राउनिंग विधि का गठन करते हैं क्योंकि उपचारित खुबानी प्यूरी ने अपने रंग को संरक्षित किया है। आलू में आलू के कंद के छिलकों और बाहरी प्रांतस्था ऊतक के 1-2 मिमी में उच्च सांद्रता में पाया जाने वाला पी. पी. ओ. का उपयोग आलू में कीटों के शिकार के खिलाफ रक्षा के रूप में किया जाता है, जिससे ऊतक क्षति से एंजाइमेटिक ब्राउन हो जाता है। आलू कंद की त्वचा के ऊतकों में क्षति कोशिका विभाजन में व्यवधान का कारण बनती है, जिसके परिणामस्वरूप भूरा रंग आता है। पी. पी. ओ. क्विनोन उत्पादों की कंद में एमिनो एसिड समूहों के साथ प्रतिक्रिया से भूरे या काले रंग के वर्णक उत्पन्न होते हैं। आलू में, पी. पी. ओ. जीन न केवल आलू के कंद में, बल्कि पत्तियों, पत्तियों, फूलों और जड़ों में भी व्यक्त किए जाते हैं। अखरोट में दो अलग-अलग जीन (जे. आर. पी. पी. ओ. 1 और जे. आर. पी. पी. ओ. 2) एन्कोडिंग पॉलीफेनोल ऑक्सीडेस की पहचान की गई है। दोनों आइसोएंजाइम अलग-अलग सब्सट्रेट पसंद करते हैं, क्योंकि जूनियर पी. पी. ओ. 1 मोनोफेनोल्स के प्रति उच्च गतिविधि दिखाता है, जबकि जूनियर पी. पी. ओ. 2 डाइफेनोल्स के प्रति अधिक सक्रिय है। ब्लैक पॉप्लर में पॉपुलस निग्रा से एक मोनोमेरिक कैटेकोल ऑक्सीडेस घायल कोशिकाओं में कैफिक एसिड को क्विनोन और मेलेनिन में परिवर्तित करता है। संबंधित एंजाइम प्रोफेनोलॉक्सीडेस कुछ अकशेरुकी जीवों में पाए जाने वाले पूरक प्रतिक्रिया का एक संशोधित रूप है, जिसमें कीड़े, केकड़े और कीड़े शामिल हैं। हीमोसाइनिन फेनोल ऑक्सीडेस के लिए समरूप है (जैसे। टायरोसिनेज) क्योंकि दोनों एंजाइम प्रकार तांबे के सक्रिय साइट समन्वय को साझा करते हैं। हीमोसाइनिन पी. पी. ओ. गतिविधि भी प्रदर्शित करता है, लेकिन सक्रिय स्थल पर अधिक स्टेरिक बल्क से धीमी गति के साथ। आंशिक विकृतीकरण वास्तव में सक्रिय स्थल तक अधिक पहुंच प्रदान करके हीमोसाइनिन की पी. पी. ओ. गतिविधि में सुधार करता है। ऑरियूसिडिन सिंथेस पॉलीफेनॉल ऑक्सीडेस के लिए समरूप है, लेकिन इसमें कुछ महत्वपूर्ण संशोधन शामिल हैं। ऑरोन सिंथेस ऑरोन के गठन को उत्प्रेरित करता है। कोरियोप्सिस ग्रैंडिफ्लोरा से शुद्ध ऑरोन सिंथेस आइसोलेक्विरिटिजेनिन के खिलाफ कमजोर टायरोसिनेज गतिविधि दिखाता है, लेकिन एंजाइम क्लासिक टायरोसिनेज सब्सट्रेट एल-टायरोसिन और टायरामिन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है और इसलिए इसे कैटेकोल ऑक्सीडेस के रूप में वर्गीकृत किया जाना चाहिए। कैटेकोल ऑक्सीडेज टायरोसिनेज संदर्भ ईसी 1.14.18 कॉपर एंजाइम भी देखें।