葉醇，英文名為cis-3-Hexen-1-ol，分子式為C6H12O，相對(duì)分子量為100.16。葉醇為無(wú)色油狀液體，沸點(diǎn)156~157℃，相對(duì)密度0.8460，折光率1.4395。從茶、刺槐、蘿卜、草莓、圓柚等植物中發(fā)現(xiàn)。有著青香、藥草香、綠葉香香氣特性。建議應(yīng)用于草莓、漿果、甜瓜、茶香精中。
醇類合成香料。葉醇具有強(qiáng)烈的新鮮葉草香氣，屬清香型名貴香料，可用于香精配方，化妝品行及食品香料中及使用于制備系列香料如葉醇酯等。主要用作各種花香型香精的前調(diào)劑，用于調(diào)合丁香、香葉天竺葵油、橡苔、薰衣草、薄荷等花精油，提供新鮮的頭香。
葉醇的生物合成
1、脂氧合酶通過(guò)脂肪酶依賴和獨(dú)立的途徑控制綠葉揮發(fā)物生產(chǎn)的重要性
綠葉揮發(fā)物(GLVs)是一種六碳揮發(fā)性化合物。它們是由脂肪酸通過(guò)脂氧合酶催化的雙氧合反應(yīng)和隨后的氫過(guò)氧化物裂解酶催化的裂解反應(yīng)而形成的。GLV參與植物對(duì)食草動(dòng)物和病原體的直接和間接防御。在完整的植物組織中，GLV的濃度通常很低，但在受傷時(shí)，GLV會(huì)在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)迅速合成。有人假設(shè)，這種“GLV爆發(fā)”是由內(nèi)源性底物上現(xiàn)有酶的激活支持的；然而，GLV爆發(fā)的具體機(jī)制尚未闡明。最近，我們發(fā)現(xiàn)有一部分GLV是在脂質(zhì)中不釋放游離脂肪酸的情況下形成的。因此，我們假設(shè)脂氧合酶在GLV爆發(fā)中起重要作用。特別是脂氧合酶對(duì)膜脂的直接氧化發(fā)揮作用。脂氧合酶也是控制植物源食物中GLV水平的一個(gè)靶點(diǎn)。[1]
圖1 典型綠葉揮發(fā)物的結(jié)構(gòu)。(E)-2-己烯醛和(Z)-3-己烯-1-醇有通用名稱，如括號(hào)中所示。在一些植物中，(E)-3同分異構(gòu)體和(Z)-3同分異構(gòu)體被發(fā)現(xiàn)。此外，在一些植物中還能形成丁酸酯和己酸酯。[1]
圖2 植物中兩個(gè)主要的脂氧化物通路(GLV和JA通路)的示意圖，重點(diǎn)介紹GLV通路 [1]
圖3 代表性脂質(zhì)脂氧化物的結(jié)構(gòu)。單半乳糖甘油二酯創(chuàng)傷蛋白(MGDG traumatin)由氫過(guò)氧化物裂解酶HPL途徑形成。在擬南芥和煙草中，創(chuàng)傷蛋白通過(guò)與(E)-10形式的雙鍵異構(gòu)化和/或C9位置的氧合進(jìn)一步修飾。與12-氧代植物二烯酸OPDA結(jié)合的脂氧化物由丙二烯氧化物合成酶AOS途徑形成，相關(guān)化合物統(tǒng)稱為擬南芥苷。在亞麻中發(fā)現(xiàn)了含有二乙烯醚結(jié)構(gòu)的?；糠值腗GDG，其相關(guān)化合物命名為亞麻油脂。在任何一種情況下，脂氧化物都可以在sn1或sn2位置上找到，或者兩者都有。這些脂質(zhì)羥磷脂也可能與雙半乳糖甘油二酯DGDG或磷脂(如磷脂酰膽堿)一起出現(xiàn)。R表示甘油主鏈。R '表示?；al代表半乳糖。[1]
圖4 提出了一種由組織破壞引起的綠葉揮發(fā)物GLV爆發(fā)模型。西紅柿脂氧合酶TomLOXC(通過(guò)GFP分析)(Chen et al. 2004)和脂氧合酶2NaLOX2(通過(guò)TargetP預(yù)測(cè))(Allman et al. 2010)被預(yù)測(cè)位于葉綠體基質(zhì)中。番茄氫過(guò)氧化物裂解酶HPL被預(yù)測(cè)會(huì)結(jié)合在葉綠體的外膜上(Froehlich et al. 2001)。當(dāng)組織被破壞時(shí)，葉綠體會(huì)崩潰，類囊體膜(富含單半乳糖甘油二酯MGDG)會(huì)被破壞。盡管大多數(shù)植物脂氧合酶LOXs是可溶性酶，但它們有n端β-桶狀結(jié)構(gòu)域，被認(rèn)為與疏水表面相互作用(Ivanov et al. 2010)，這將有助脂氧合酶于LOXs與破碎的類囊體膜相互作用，催化單半乳糖甘油二酯羥基過(guò)氧化物MGDG- OOH的形成。與此同時(shí)，包膜會(huì)被破壞，使氫過(guò)氧化物裂解酶HPL結(jié)合在其上，可以結(jié)合MGDG-OOH。玉米脂氧合酶家族ZmLOX10存在于葉綠體以外的細(xì)胞器中，細(xì)胞器的崩潰也會(huì)導(dǎo)致同樣的激活。[1]
2、從綠色路線產(chǎn)生綠色香韻
典型的清新宜人的前調(diào)來(lái)自壓碎的水果和植物的綠葉部分，通常被稱為“青調(diào)或綠香”，來(lái)自揮發(fā)性的C6化合物，如(E2)-己醛(葉醛)和(Z3)-己烯醇(葉醇)。這些化合物可以從植物組織中提取，但由于工業(yè)產(chǎn)品中需要它們的濃度與原始材料中的濃度相當(dāng)，因此這種方法利用了大量的材料，通常在經(jīng)濟(jì)上不現(xiàn)實(shí)。這些化合物的化學(xué)合成可以滿足工業(yè)所需的量，但導(dǎo)致“合成化合物”標(biāo)簽不被消費(fèi)者很樂(lè)意去接受，特別是在西歐，他們的需求是支持“天然來(lái)源的產(chǎn)品”。生物技術(shù)代表了一種非常有吸引力的替代品，可以生產(chǎn)被認(rèn)為是天然的香料和芳香劑。此外，與化學(xué)合成相比，生物技術(shù)方法提供了在自然界中出現(xiàn)的對(duì)映體混合物的拆分，從而消除了后續(xù)的分離步驟，并改善了可能受手性影響的氣味感知。
本文報(bào)道了一種利用生物技術(shù)合成(E2)-己醛和(Z3)-己烯醇的新方法；綠香韻化合物由工程菌在添加10%富多不飽和脂肪酸油的特定培養(yǎng)基中生長(zhǎng)產(chǎn)生。利用新基因NX6125轉(zhuǎn)化的細(xì)菌將亞油酸和亞麻酸等多不飽和脂肪酸降解為葉醛和葉醇。此外，還介紹了一種全新的下游加工方法，即所需產(chǎn)品的分離、濃縮和純化。這一創(chuàng)新發(fā)展為工業(yè)規(guī)模的天然綠色香韻物質(zhì)的生產(chǎn)提供了一個(gè)可預(yù)期的轉(zhuǎn)化前景。[2]
圖5 假設(shè)的綠香韻化合物的生物合成途徑。PUFAs轉(zhuǎn)化為綠色揮發(fā)物是通過(guò)大腸桿菌過(guò)表達(dá)NX6125實(shí)現(xiàn)的。
3、青香化合物的合成
綠味化合物是新鮮、綠色的蔬菜和水果的主要特征成分，如蘋果、櫻桃、獼猴桃、樹莓、草莓和番茄。這些分子被用于香精和香料工業(yè)，作為食品和飲料的新鮮香精成分。這些揮發(fā)物的主要基團(tuán)是六碳醛和醇類，如(2E)-己烯醛(葉醛)和(3Z)-己烯醇(葉醇)。在黃瓜和甜瓜的香味中發(fā)現(xiàn)的九碳醛和醇也被認(rèn)為是綠色的化合物。所有這些化學(xué)物質(zhì)都是由脂肪酸如亞油酸和亞麻酸通過(guò)酶氧化形成的。它們的生物合成需要兩組酶，脂氧合酶和過(guò)氧化氫裂解酶。[3]
圖6 青香韻化合物的生物合成途徑 [3]