Kinetics and inactivation of peroxidase from carrot by alternative methods

Abstract

Bu çalışmada, havuç peroksidazı ısı, mikrodalga ve yüksek hidrostatik basınçla etkisizleştirildi. Havuç peroksidazının aktivitesi hidrojen verici olarak pirogalol, guaykol ve o-dianisidin varlığında çalışıldı. Peroksidazın katalizlediği tepkimenin Michaelis-Menten kinetiğine uyduğu gözlendi ve hidrojen vericiler kullanılarak Km ve Vmax belirlendi. o-Dianisidin ile düşük Km elde edildiğinden etkisizleştirme deneylerinde enzim aktivitesi bu hidrojen verici kullanılarak izlendi. Havuç peroksidazının ısıyla etkisizleştirilmesi 35°C ile 75°C sıcaklıklar arasında çalışıldı. 75°C sıcaklıkta, 10 dakika ısıl işlem sonunda enzimin tamamen etkisizleştiği görüldü. Peroksidazın ısıl etkisizleştirilmesi ısıya dayanıklı ve ısıya dayanıksız kısma işaret eden iki fazlı birinci dereceden kinetik özelliği gösterdi, 75°C sıcaklıkta ise enzim tek fazlı birinci derece özellik gösterdi. Havuç peroksidazının ısıya dayanıklı kısmı % 35 olarak bulundu. Havuç peroksidazının tepkime hız sabiti ve aktivasyon enerjisi hesaplandı, ısıya dayanıklı ve ısıya dayanıksız bölümlerin aktivasyon enerjileri sırasıyla 14.8x1 04 ve 8.96x1 04 j/mol olarak bulundu. Havuç peroksidazının mikrodalga ile etkisizleştirilmesi 2450 MHz ve değişik güçlerde çalışıldı. 70 ve 210 Watt güçlerde enzim etkisizleşmesi iki fazlıyken, 350 ve700 Watt güçlerde tek fazlı gözlendi. Mikrodalga uygulamasındaki ısı üretimi kontrol edilememesine rağmen, etkisizleştirme etkisi ısıyla etkisizleştirmeden farklıdır. Enzimin etkisizleştirilmesinde mikrodalga, ısı uygulamasından daha etkilidir. Yüksek hidrostatik basıncın sıcaklıkla birlikte peroksidaz aktivitesine etkisi 0.1 ile 600 MPa basınçlar arasında ve 25 ile 45 °C sıcaklıklar arasında incelendi. 600 MPa basınçta ve 45 °C sıcaklıkta % 91 enzim etkisizleşmesi sağlandı. Havuç peroksidazının etkisizleştirilmesinde, yüksek hidrostatik basıncın düşük ısıyla birlikte uygulanmasının, yüksek sıcaklıkta ısıl işlem uygulamasına göre daha etkili olduğu bulunmuştur. C vitamini, etkisizleştirme işlemlerinin ürün kalitesine olan etkilerini belirlemek için kriter olarak kullanıldı. Mikrodalga ve ısıl işlemlerinin C vitamini kaybında anlamlı bir etkisinin olduğu, öte yandan yüksek hidrostatik basıncın C vitamini kaybında anlamlı bir etkisinin olmadığı gözlendi. Araştırma sonuçları, yüksek hidrostatik basıncın düşük ısıyla birlikte kullanılmasının peroksidazın etkisizleştirilmesinde ve havucun işlenmesinde en iyi yöntem olduğunu gösterdi.Anahtar Kelimeler : havuç, peroksidaz, kinetik, ısıl işlem, mikrodalga, yüksek hidrostatik basınç, C vitamini

In this study, carrot peroxidase was inactivated by heat treatment, microwave heating and high hydrostatic pressure. Activity of carrot peroxidase was determined by using pyrogallol, guaiacol and o-dianisidine as hydrogen donor. The kinetics of peroxidase catalyzed reaction followed Michaelis-Menten model and Km and V.max were determined by each hydrogen donor. Low Km was found by o-dianisidine and activity of enzyme for inactivation experiments was determined by using this hydrogen donor. Thermal inactivation of carrot peroxidase was studied in the range of 35 to 75°C. Complete inactivation of carrot peroxidase was seen after 10 min heating at 75°C. The kinetics of peroxidase inactivation showed biphasic first order behaviour indicating the presence of heat resistant and heat labile fractions of carrot peroxidase, while at 75 °C, peroxidase showed monophasic first order behaviour. Heat resistant fraction of carrot peroxidase was found to be 35 %. Activation energies of heat resistant and heat labile fractions of carrot peroxidase were found as 14.8xl04 j/mol and 8.96xl04 j/mol, respectively. Inactivation of carrot peroxidase by microwave heating was carried out at 2450 MHz and at different powers. Biphasic behaviour of enzyme inactivation was observed for the microwave treatment at 70 and 210 Watt, whereas at 350 and 700 WattABSTRACT KINETICS AND INACTIVATION OF PEROXIDASE FROM CARROT BY ALTERNATIVE METHODS SOYSAL, Çiğdem Ph. D. in Food Engineering Supervisor: Prof. Dr. Zerrin SÖYLEMEZ December 2003, 96 pages In this study, carrot peroxidase was inactivated by heat treatment, microwave heating and high hydrostatic pressure. Activity of carrot peroxidase was determined by using pyrogallol, guaiacol and o-dianisidine as hydrogen donor. The kinetics of peroxidase catalyzed reaction followed Michaelis-Menten model and Km and V.max were determined by each hydrogen donor. Low Km was found by o-dianisidine and activity of enzyme for inactivation experiments was determined by using this hydrogen donor. Thermal inactivation of carrot peroxidase was studied in the range of 35 to 75°C. Complete inactivation of carrot peroxidase was seen after 10 min heating at 75°C. The kinetics of peroxidase inactivation showed biphasic first order behaviour indicating the presence of heat resistant and heat labile fractions of carrot peroxidase, while at 75 °C, peroxidase showed monophasic first order behaviour. Heat resistant fraction of carrot peroxidase was found to be 35 %. Activation energies of heat resistant and heat labile fractions of carrot peroxidase were found as 14.8xl04 j/mol and 8.96xl04 j/mol, respectively. Inactivation of carrot peroxidase by microwave heating was carried out at 2450 MHz and at different powers. Biphasic behaviour of enzyme inactivation was observed for the microwave treatment at 70 and 210 Watt, whereas at 350 and 700 Watt