固定化ラムノシダーゼ反応プラットフォームの構築に基づくヘスペレチン-7-O-グルコシドの新規かつ高効率な生合成経路の構築

A Novel and High-Effective Biosynthesis Pathway of Hesperetin-7-O-Glucoside Based on the Construction of Immobilized Rhamnosidase Reaction Platform.

• Wenjing Wan
• Na Xia
• Siming Zhu
• Qiang Liu
• Youcheng Gao

抄録

ヘスペレチン-7-O-グルコシド（HMG）はネオヘスペリジンジヒドロカルコンという甘味料を合成するための前駆体であり、金属イオンのフラボノイドへの配位はフラボノイドの水溶性を高める傾向がある。HMGの効率的な合成を実現するために、FeO@グラフェンオキサイド(FeO@GO)上に固定化ラムノシダーゼを用いて固定化酵素触媒プラットフォームを構築し、可溶性基質としてヘスペリジン錯体を調製し、配位子解離剤として水酸化アンモニウムを用いてHMGを得るためのプラットフォームをベースとした新規な反応経路を設計した。このFeO@GOをフーリエ変換赤外(FT-IR)、X線回折(XRD)、走査型電子顕微鏡(SEM)、熱法(TG/DSC)分析で特徴付けし、固定化マトリックスの特性を評価した。その結果、固定化マトリックスの特性を評価するためには、固定化マトリックスの特性を評価することが重要であることがわかった。また、固定化酵素の再利用性を評価した。さらに、実験後に運動パラメータ(及び)を計算した。その結果、ゲニピンの緑色架橋剤を用いてFeO@GOに固定化したラムノシダーゼは、可溶性のヘスペリジン-Cu(II)複合体を選択的にHMG-Cu(II)に加水分解することに成功し、永久磁石により固定化酵素と加水分解物の分離が可能であることがわかった。と水酸化アンモニウムは、紫外-可視(UV-Vis)スペクトル分析と飛行時間型質量分析(TOF-MS)により、HMG-Cu(II)を高純度でHMGに変換するのに有効な配位子解離剤であることが明らかになった。その結果、選択的触媒反応プラットフォームを基盤とした新規かつ高効率なHMG生合成経路の構築に成功した。また、溶解性の良いヘスペリジン-Cu(II)錯体を反応基質とし、アンモニウム水を解離剤として使用することで、高活性な柑橘系フラボノイドHMGの合成が可能となりました。

Hesperetin-7-O-glucoside (HMG) is a precursor for synthesizing a sweetener named neohesperidin dihydrochalcone, and the coordination toward flavonoids of metal ions tends to increase the water solubility of flavonoids. In order to achieve effective synthesis of HMG, an immobilized enzyme catalysis platform was constructed using an immobilized rhamnosidase on FeO@graphene oxide (FeO@GO), a novel reaction pathway based on the platform was designed for preparing a hesperidin complex as a soluble substrate, and ammonium hydroxide as a ligand dissociation agent to obtain HMG. The FeO@GO was characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), and thermal methods (TG/DSC) analysis to evaluate the immobilization matrix properties. The enzyme activity in free and immobilized form at different pH and temperature was optimized. The reusability of immobilized enzyme was also determined. In addition, the kinetic parameters ( and ) were computed after experiment. Results indicated that rhamnosidase immobilized on FeO@GO using a green cross-linker of genipin hydrolyzed successfully and selectively the soluble hesperidin-Cu (II) complex into HMG-Cu (II), a permanent magnet helped the separation of immobilized enzyme and hydrolytes, and ammonium hydroxide was an effective ligand dissociation agent of translating HMG-Cu (II) into HMG with high purity determined by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectra analysis and time-of-flight mass spectrometry (TOF-MS). As a result, a novel and high-effective biosynthesis pathway of HMG based on a selectively catalytic reaction platform were constructed successfully. The pathway based on the platform has great potential to produce valuable citrus monoglycoside flavonoid HMG, and the designed reaction route are feasible using the hesperidin-Cu (II) complex with good solubility as a reaction substrate and using ammonium water as a dissociation agent.

Copyright © 2020 Wan, Xia, Zhu, Liu and Gao.