Furaneol CAS 3658-77-3

1. Ipotèz Furanone Sentèz nan frèz

Figi 1 Ipotèz sou chemen byosentetik furanone nan fwi frèz. 4-Idroksi-5-methyl-2-methylene-3 (2H) -furanone HMMF; 4-idwoksi-2, 5 - dimetil-3 (2 h) -furanone HDMF; Frèz kinon oksidoreductase (FaQR); F. Ananassa ketonn oksidoreductase FaEO; F. Ananassa O-methyltransferase FaOMT.

Lè sa a, pasyèlman pirifye yon anzim ki enplike nan byosentèz HDMF. Distribisyon yo obsève nan aktivite anzim gen rapò ak prezans yon sèl peptide. Analiz sekans te montre ke anzim la konplètman idantik ak sekans pwoteyin nan yon matirite auxin depandan kinon oksidoreductase (FaQR). Pwoteyin FaQR fonksyonèl eksprime nan Escherichia coli epi li katalize fòmasyon HDMF. 4-hydroxy-5-methyl-2-methyl-3 (2H) - furanone (HMMF) te idantifye kòm yon substra natirèl nan FaQR ak yon précurseur nan HDMF (Figi 1).

FaQR katalize rediksyon lyezon alfa ak beta enstore nan HMMF ketèn trè reyaktif, pita chanje non kòm F Ananassa keton oksidoreductase (FaEO). FaEO pa diminye lyezon doub chèn dwat 2-enal ak 2-enal, men pito idwojene kèk dérivés HMMF ranplase ak gwoup fonksyonèl metilèn. HMMF te detekte tou nan fwi tomat ak anana, sa ki endike ke HDMF sentèz atravè chemen menm jan an nan fwi diferan. Klonaj Solanum lycopersicon EO (SlEO) soti nan cDNA ak idantifikasyon pwoteyin recombinant la. Etid byochimik yo konfime ke SlEO patisipe nan fòmasyon HDMF nan fwi tomat. Konpare ak de lòt NAD (P) H-depandan reduktaz ki pa flavon yo, FaEO ak SlEO montre espèk substrate ki pi etwat. Jiska dènyèman, yo nan lòd yo elicide mekanis nan molekilè nan reyaksyon espesyal la katalize pa FaEO, yo te detèmine estrikti kristal li yo nan sis eta diferan oswa konplèks, ki gen ladan konplèks ak HDMF ak twa analogu substra. Rezilta yo endike ke idride 4R NAD (P) H transfere nan bag eksteryè enstore C-6 kabòn HMMF, fòme yon entèmedyè enol optik inaktif, ki Lè sa a, sibi pwotonasyon pou fòme HDMF.

Li se vo anyen ke kèk rapò sijere ke pwodiksyon an nan furanone pa ka yon aktivite dirèk nan wout metabolik plant yo, men pito yon efò ansanm nan plant frèz ak yon bakteri ki gen rapò - Methanobacterium. Sepandan, wout yo pwopoze a pa konvenkan paske gen rapò konfli sou etap final HDMF ak DMMF, ak eksperyans traser yo pa sipòte konvèsyon pwopoze a nan pwodwi entèmedyè laktoz ak 6-deoxy-D-fruktoz{{4} }fosfat nan furanone.

2. sentèz ledven nanFuraneol

Kòm eleman prensipal gou nan sòs soya fèrmante, HEMF te izole nan sòs soya fèrmante pou premye fwa. Fòmasyon HEMF te ankouraje pa kiltive sèl toleran ledven, Zygosaccharomyces rouxii, nan yon mwayen ki gen pwodwi reyaksyon riboz ak glycine aminocarbonyl (Maillard). Mekanis konpoze an te etidye lè l sèvi avèk izotòp ki estab li yo. Kilè eskèlèt pentagonal la ak bò chèn methyl HEMF yo sòti nan riboz, pandan y ap gwoup etil la sòti nan D-glikoz oswa asetaldeid. Wòl ledven nan fòmasyon HEMF se pa sèlman bay metabolit D-glikoz (asetaldehyde), men tou, mare pwodwi reyaksyon Maillard ak metabolit D-glikoz.

Apre enkubasyon ak kèk idrat kabòn fosfat, yo te jwenn fòmasyon HMF nan ekstrè sitoplasmik Saccharomyces cerevisiae. Piske HMF fòme espontaneman apati ribiloz-5-fosfat atravè entèmedyè Maillard 4,5-dihydroxy{-2,3-pentanedyon, li ka sipoze ke ribiloz-5-fosfat. se enzymatikman pwodwi nan ekstrè sitoplasmik ak Lè sa a, konvèti nan HMF atravè reyaksyon chimik. Ipotèz sa a te konfime pa pwodiksyon hydroxymethylfurfural nan yon melanj ki gen anzim ki disponib nan komès ak izotòp ki make D-glikoz-6-fosfat. Enteresan, HMF te idantifye kòm yon molekil siyal ekstraselilè Al-2 katalize pa anzim LuxS epi li jwe yon wòl nan kominikasyon entèselilè bakteri. Fòmasyon chimik Al-2 soti nan 5-ribiloz fosfat ka fèt tou nan vivo, ki ka rezon ki fè aktivite tankou Al-2-nan òganis ki manke jènS luxS.

Pwosesis fòmasyon HDMF nan ledven Z. rouxii nan diferan kondisyon kilti yo te etidye lè l sèvi avèk D-1,6-difosfat fruktoz kòm matyè premyè. Lè yo itilize D-1,6-difosfat fruktoz kòm sèl sous kabòn, kwasans ledven Z. rouxii ak fòmasyon HDMF pa enpòtan. Malgre ke selil ledven Z. rouxii grandi nan yon mwayen ak D-glikoz kòm sèl sous kabòn, HDMF pwodui sèlman lè yo ajoute D-fruktoz-1,6-difosfat. Nivo HDMF toujou gen rapò ak konte selil ledven ak konsantrasyon D-fruktoz-1,6-difosfat. Apre ajoute 1-13CD-fruktoz-1,6-difosfat, se sèlman yon sèl HDMF ki gen etikèt ki te fòme, pandan ke apre yo fin ajoute 13C6-D-glikoz, furanone ki pa gen etikèt te fòme. Se poutèt sa, kabòn nan HDMF se antyèman sòti nan ekzojèn D-fruktoz -1,6-difosfat. Yon valè pH ki pi wo nan mwayen kilti a gen yon efè pozitif sou fòmasyon HDMF, men li ka retade kwasans selil, kidonk valè pH optimal se 5.1. Estrès sèl stimul pwodiksyon HDMF. Ajoute o-phenylenediamine (yon reyaktif kaptire pou - dicarbonyl (Maillard) entèmedyè) nan mwayen kilti a ka bay twa dérivés quinolone ki sòti nan D-fruktoz-1,6-difosfat. Idantifikasyon estrikti sa a te konfime pou premye fwa fòmasyon chimik 1-deoxy-2,3-hexadisase-6-fosfat, yon entèmedyè nan chemen fòmasyon HDMF yo te espere anpil. men pa janm dekouvri. Akòz lefèt ke HDMF disponib sèlman nan Z Li te detekte nan prezans selil Rouxii, kidonk li sipoze ke gen plis etap anzim ki enplike. Nan tanperati anbyen, HDMF ka pwodui chimikman tou nan yon solisyon ki gen D-fruktoz-1,6-difosfat ak NAD (P) H. NAD (P) H nesesè, ak aplikasyon precurseur ki make. endike ke idrir D-fruktoz -1, 6-difosfat zo rèldo transfere nan C-5 oswa C-6. Pwosesis byolojik ak chimik pou jenere HDMF apati D-fruktoz-1,6-difosfat sanble swiv yon chemen menm jan an.

Pwodwi natirèl ak aktivite optik montre eksè enantiomerik inik pandan byosentèz akòz stereoselectivity ak reyaksyon katalize anzim. Malgre ke li espere ke HDMF pral pwodwi nan konbinezon an nan ledven Z. rouxii ak anzim fwi, konpoze natirèl la se rasmik. Rasemizasyon rapid HDMF eksplike fenomèn sa a akòz tautomerism ketoenols. 1H-NMR ak analiz elèktroforèz kapilè chiral echanj proton deteryòm sou bag furanone C-2 te montre ke to racemization HDMF te pi ba nan pH 4-5. Se poutèt sa, yo nan lòd yo verifye fòmasyon an anzimatik nan HDMF, nou te fè eksperyans enkubasyon ak ledven Z. rouxii ak ekstrè pwoteyin frèz nan pH 5. Yo te konfime fòmasyon nan HDMF enantiomerically rich nan tou de eksperyans, pandan y ap furanone rasmik yo te detekte nan kondisyon pH net. .

3. sentèz bakteri nan furanone

HDMF te detekte apre 4 jou nan kwasans Pichia capsulata sou kazein peptone mwayen ki gen L-rhamnose. Rapò izotòp ki estab espektometri mas analiz konfime ke L-rhamnose se sous kabòn HDMF. Eksperyans nan kou tan te mennen nan ipotèz la ke HDMF fòme pa yon entèmedyè ki te pwodwi pa Pichia pastoris pandan pwosesis la esterilizasyon tèmik nan mwayen kilti a, jan yo pwopoze pa ledven konjigatif Lutheran an. Menm jan an tou, nan rezilta yo nan reyaksyon Maillard, HDMF te detekte nan mwayen an prepare pa chofe sik ak asid amine. Nan menm mwayen fèmantasyon an, nivo HDMF yo te ogmante tou pa fèmantasyon nan Lactococcus lactis subsp. kremoris.

4. Rezime sentèz furanone

3 (2H) - konpoze furanone gen papòt odè ki ba ak karakteristik bon sant atiran, ki fè yo pwodui chimik aromat enpòtan. Yo pwodui chimikman fòme nan idrat kabòn diferan pandan reyaksyon an Maillard, ak Se poutèt sa egziste nan anpil manje trete, kontribye nan pwodiksyon an nan bon sant. Men, furanone ka pwodwi tou pa ledven, bakteri, ak plant, ak fonksyon fizyolojik li yo ka gen rapò ak aktivite redox. Malgre ke deoxysugars tankou L-rhamnose se précurseur efikas pou HDMF nan reyaksyon Maillard, D-1,{6-difosfat fruktoz te idantifye kòm yon précurseur natirèl nan fwi yo. Nan fwi frèz, idrat kabòn fosforilate yo konvèti nan HMMF pa eliminasyon fosfat ak dlo, epi HMMF finalman redwi a HDMF pa FaEO (FaQR). Methylation HDMF mennen nan akimilasyon DMMF epi li katalize pa FaOMT. An jeneral, yo te fè pwogrè siyifikatif nan elisid chemen byosentetik furanone natirèl nan mikwo-òganis ak plant akòz aplikasyon precurseur izotòp ki make. Nan fiti prè, konprann sekans genomic frèz forè yo pral ede detekte jèn ki gen chemen HDMF ki manke, ak amelyore sistèm D 'ap ede lokalize furanone intraselilè. Konprann jèn ki enpòtan yo ak anzim yo pral bay yon fondasyon pou pwodiksyon furanone natirèl atravè bioteknoloji.