CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.5. Quá trình tổng hợp phức chất puerarin-maltose bằng enzyme maltogenic amylase
2.5.3. Các ứng dụng hoạt tính chuyển hóa của enzyme
Neohesperidin dihydrochalcone (NHDC), một hợp chất đường có trong các loại trái cây họ citrus đã được biến tính bằng cách sử dụng hoạt tính chuyển hóa của enzyme BSMA. Maltotriose được dùng làm cơ chất (chất cho) phản ứng với NHDC (chất nhận) để thực hiện q trình chuyển hóa với mục đích chính là tăng độ hịa tan của NHDC. Các sản phẩm chuyển hóa được thể hiện trong Hình 2.16. Kết quả đã chỉ ra rằng maltosyl-NHDC là sản phẩm chuyển hóa chính trong số các sản phẩm chuyển hóa của phản ứng khi phân tích TLC. Maltosyl-NHDC có độ hịa tan 700 lần trong nước và độ ngọt ít hơn 7 lần so với NHDC (Cho et al., 2000).
Hình 2.16: Phản ứng chuyển hóa của NHDC bằng BSMA G1: glucose, G2: maltose, G3: maltotriose
Roh et al, 2005.đã sử dụng BSMA để chuyển hóa hợp chất tagatose-đồng phân của galactose và các tính chất lý hóa của các hợp chất chuyển hóa cũng được tác giả phân tích. Tác giả sử dụng cơ chất là maltotriose và tagatose là chất nhận để thực hiện phản ứng chuyển hóa. Kết quả maltosyl-tagatose là sản phẩm chính của q trình chuyển hóa, glucosyl-tagatose được tạo thành từ maltosyl-tagatose bằng cách loại bớt một nhóm glucose dưới tác dụng của glucoamylase (Hình 2.17). Phân tích Nuclear Magnetic Resonance (NMR) cho thấy liên kết 1,1-α-glucosyl-tagatose được tạo thành từ C1 của glucose và C1 của tagatose. Các phép đo độ ẩm cho thấy glucosyl-tagatose có sự hấp thụ nước lớn hơn so với tagatose hoặc sucrose. Nhiệt độ chuyển pha thủy
tinh của glucosyl-tagatose là -29oC, cao hơn đáng kể so với tagatose (-45oC). Cấu trúc
và tính chất hóa lý của chúng đã cho thấy rằng glucosyl-tagatose có khả năng là một chất làm lạnh và chất tạo ngọt ít calo.
Hình 2.17: Quá trình tổng hợp glucosyl-tagatose từ maltotriose và tagatose bằng phản ứng chuyển hóa và thủy phân
(Nguồn: Roh et al., 2005)
Các nghiên cứu trước đây sử dụng maltotriose (chất cho) và BSMA từ E. coli tái
tổ hợp để thực hiện phản ứng chuyển hóa puerarin (chất nhận) (Li et al., 2004). Choi
et al., 2010 đã ứng dụng hoạt tính chuyển đổi của BSMA để cải thiện độ hịa tan của
puerarin với cơ chất sử dụng là maltodextrin. Kết quả phản ứng chuyển hóa puerarin sử dụng BSMA thô với lượng tương đối của các hợp chất là: maltosyl-α-(1-6)- puerarin, glucosyl-α-(1-6)-puerarin, glucosyl-α-(1-3)-puerarin và puerarin được xác định tương ứng là 26:18:7:49 (Hình 2.18). Trải qua quá trình tinh sạch 2 bước, sản lượng thu được 1,7 g các sản phẩm chuyển hóa của puerarin từ 3 g puerarin.
Hình 2.18: Q trình chuyển hóa puerarin bằng BSMA
(Nguồn: Choi et al, 2010)
Park Kwan Hwa et al., 2012 đã nghiên cứu quá trình biến đổi sinh học của hợp chất isoflavone bằng hoạt tính chuyển đổi của enzyme MAase (Hình 2.19). Các MAase khơng chỉ xúc tác q trình thủy phân cơ chất mà cịn thực hiện phản ứng chuyển đổi đến các phân tử chất nhận khác nhau bằng cách tạo thành liên kết α-(1,6)- glycoside. Ứng dụng hoạt tính chuyển đổi đặc biệt của BSMA, Park Kwan Hwa đã thực hiện q trình chuyển hóa puerarin bằng cách sử dụng nhiều loại enzyme khác nhau để tăng khả năng hòa tan trong nước của puerarin. Kết quả cho thấy BSMA là enzyme hiệu quả nhất trong số các enzyme chuyển hóa như maltosyltransferase (MTase), 4-α-glucanotransferase (4-α-GTase) và các enzyme chuyển hóa khác. Q trình chuyển hóa cho thấy MTase và 4-α-Gtase khơng có tính đặc hiệu đối với puerarin do khơng hình thành liên kết O-glycoside giữa D-glucose và 7-OH-daidzein. Hai sản phẩm chính của q trình chuyển hóa là glucosyl-α-(1,6)-puerarin và maltosyl-α-(1,6)- puerarin. Sử dụng enzyme chuyển hóa BSMA khơng những cải thiện độ hịa tan trong nước của puerarin mà cịn duy trì đầy đủ hoạt tính chống oxy hóa và hạ cholesterol máu của puerarin (Li et al., 2004; Chung et al., 2008).
Hình 2.19: Các sản phẩm chuyển hóa dùng hoạt tính chuyển đổi của MAase
(Nguồn: Park Kwan Hwa et al., 2012)
Ko et al., 2012 đã sử dụng ba loại enzyme dextransucrases – một loại enzyme có hoạt tính chuyển hóa như BSMA từ Leuconostoc hoặc Streptococcus để chuyển hóa puerarin. Kết quả cho thấy Leuconostoc lactis EG001 dextransucrase thể hiện năng suất
cao nhất của puerarin-glucoside (P-Gs) trong số 3 enzyme được thử nghiệm và enzyme này chủ yếu sản xuất hai loại P-Gs với năng suất 53%. Cấu trúc của hai sản phẩm này được xác định là α-D-glucosyl-(1-6)-puerarin bằng cách sử dụng quang phổ LC-MS hoặc 1H- hoặc 13C-NMR và α-D-isomaltosyl-(1-6)-puerarin bằng cách sử dụng enzyme đặc hiệu và độ hòa tan tương ứng của chúng cao hơn 15 và 202 lần so với puerarin.
Nếu như các nghiên cứu trước đây sử dụng BSMA để thực hiện phản ứng chuyển hóa puerain thì nhóm tác giả Li et al., 2011 đã nghiên cứu sử dụng enzyme TfMA (Thermofilum pendens maltogenic amylase) để chuyển hóa hợp chất puerarin. TfMA có thể xúc tác phản ứng ở nhiệt độ cao, độ nhớt thấp, ít nguy cơ nhiễm vi sinh vật và tốc độ phản ứng cao hơn. Tác giả sử dụng cơ chất là β-cyclodextrin để thực hiện phản ứng và hoạt tính chống oxy hóa của chúng cũng được xác định. Kết quả đã chỉ ra rằng q trình chuyển hóa giữa 1% puerarin và 10% β-cyclodextrin được xúc tác bằng TfMA với nồng độ 0,2 U/mg β-cyclodextrin, 90°C và pH 5,5 để tạo thành puerarin glucoside có độ hịa tan cao (Hình 2.20).
Hình 2.20: Q trình chuyển hóa giữa puerarin và β-cyclodextrin để tổng hợp puerarin glucoside (n=8-2)
(Nguồn: Li et al., 2011)