Thực vật sản xuất một lượng lớn các hợp chất thứ cấp có chứa một nhóm phenol. Các hợp chất phenolic được tổng hợp qua hai con đường khác nhau là con đường shikimate và acetate malinate. Con đường shikimate là con đường tổng hợp chủ yếu của hầu hết các phenolics trong thực phẩm, trong khi con đường acetate malinate là ít ý nghĩa với thực vật bậc cao. Giống như tất cả các hợp chất phenol, acid phenolic như acid gallic, acid cinnamic được coi là chất chuyển hóa của con đường shikimate (http://sundoc.bibliothek.uni-halle.de/diss-online/05/05H305/t2.pdf)
Con đường shikimate được gồm bảy bước chuyển hóa bắt đầu bằng sự ngưng tụ của phosphoenolpyruvate (PEP) và erythrose 4-phosphate (Ery4P), kết thúc với sự tổng hợp của chorismate. Đó là con đường phổ biến dẫn đến việc hình thành ba amino acid thơm phenylalanine (Phe), tyrosine (Tyr) và tryptophan (trp). Thực vật bậc cao sử dụng các amino acid không chỉ là nguyên liệu sinh tổng hợp protein, mà còn sử dụng làm tiền tố cho một số lượng lớn các các chất chuyển hóa thứ cấp, trong đó có các sắc tố thực vật, flavonoids, auxin, phytoalexins, lignin và tannin. Tất cả các hợp chuyển hóa trung gian không chỉ được coi là hợp chất điểm phân chia các nhóm chất khác mà còn là chất nền cho các con đường chuyển hóa khác. Trong điều kiện phát triển bình thường, 20% carbon cố định trong thực vật là nguyên liệu cho con đường shikimate (http://sundoc.bibliothek.uni-halle.de/diss-online/05/05H305/t2.pdf).
Có 6 enzyme tham gia con đường shikimate tương ứng với 7 bước. Đầu tiên
enzyme 3-deoxy-o-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase
(DAHPS) xúc tác PEP và Ery4P để tạo ra 3-deoxy-o-arabino-heptulosonate- 7-phosphate (DAHP). Sau đó, enzyme 3-dehydroquinate synthase (DHQS)
xúc tác loại bỏ posphate từ DAHP để tạo ra 3-dehydroquinate (DHQ). Bước thứ ba, được xúc tác bởi DHQ dehydrogenase (DHD), enzyme 3- dehydroquinate dehydratase- shikimate dehydrogenase thực hiện dehydrat DHQ để tạo thành 3 dehydroshikimate (DHS). Enzyme shikimate kinase (SK) xúc tác sự phosporyl hóa shikimate để tạo thành shikimate 3-phosphate. 5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate synthase xúc tác sự hình thành trở lại của 5-enolpyruvyl shikimate-3- phosphate (EPSP) từ shikimate 3-phosphate và PEP (phosphoenolpyruvate). Cuối cùng, chorismate synthase (CS) xúc tác EPSP loại bỏ phosphate tạo thành chorismate.
Hình 2.13. Phản ứng, các chuỗi phản ứng trung gian và các emzyme tham gia phản ứng của con đường skinimate
(http://sundoc.bibliothek.uni-halle.de/diss-online/05/05H305/t2.pdf)
Sinh tổng hợp các polyphenol phức tạp như flavonoids có liên quan đến quá trình trao đổi chất nhờ các sản phẩm trung gian có nguồn gốc từ ty thể và lạp thể, sau đó các chất này được chuyển ra tế bào chất để kết hợp thành các phần riêng biệt của phân tử.
là một sản phẩm con đường shikimate, trong khi vòng thơm A có nguồn gốc từ ba gốc malonyl - CoA. Ba gốc maloyl - CoA được thêm vào thông các phản ứng trùng ngưng decarbonxyl hóa liên tiếp, bắt đầu cho quá trình sinh tổng hợp flavonoids (Tsao, 2010).
Phenylalannin ammonia lyase (PAL) là một enzyme quan trọng của con đường phenylpropanoid xúc tác chuyển đổi phenylalanine cinnamate, sau đó hình thành cấu trúc C6 - C3. Các hợp chất trung gian cuối cùng của 4-coumaroyl-CoA và ba phân tử malonyl-CoA sau đó được trùng ngưng để tạo thành cấu trúc flavonoid đầu tiên naringenin chacone bởi enzyme chalcone sythase (CHS). Chalcone được đồng phân hóa bởi enzyme chalcone maingenin isomerase (CHI) tạo thành flavonone. Các hợp chất trung gian flavone này đóng vai trò then chốt bởi vì từ các hợp chất này sẽ tạo thành các nhóm khác nhau của flavonoid. Chalcone cũng tiền chất để tổng hợp isoflavone và coumetrols nhờ các enzyme khác nhau bao gồm CHI và enzyme isoflavone synthase (IFS). Hợp chất trung gian (2S)-flavanones được xúc tác bởi flavanone 3-hydroxylase (F3H) thành dihydroflavonols, mà sau đó được khử bởi dihydroflavonol reductase (DFR) tạo thành flavan-3,4-diols (leucoanthocyanins), hợp chất này được chuyển hóa thành anthocyanidins bởi anthocyanidin synthase (ANS). Quá trình glucosyl của flavonoid được xúc tác bởi enzyme glucosyltransferase (Tsao, 2010)