Biogenese von Sotolon in Laetiporus sulphureus durch enzymatische Hydroxylierung von 3-Methyl-2-oxopentansäure
FSMA 2014
Vortrag von Isabel Lanfermann, 25.03.2014
Isabel Lanfermann, Ulrich Krings, Ralf G. Berger
Institut für Lebensmittelchemie, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Sotolon (3-Hydroxy-4,5-dimethyl-2(5H)-furanon), ein potenter Geruchstoff mit einer intensiv würzigen, Maggi-ähnlichen Note ist der aromaprägende Bestandteil der flüchtigen Fraktion von Bockshornklee und Liebstöckl; wird jedoch auch in thermisch behandelten Lebensmitteln gefunden [1-3]. Auch der Basidiomycet Laetiporus sulphureus bildet in Oberflächenkultur auf Weizengluten Sotolon [4]. Während der Metabolisierung des Glutens setzt der Pilz größere Mengen an Aminosäuren frei; u.a. auch l-Isoleucin, welche als metabolischer Vorläufer für die Sotolonbildung in Bockshornklee erkannt wurde [2]. In der Pflanze erfolgt eine Hydroxylierung von l-Isoleucin zum 4-Hydroxyisoleucin, der unmittelbaren Vorstufe der Lactonbildung. Diese seltene, nicht proteinogene a-Aminosäure wurde in geringen Konzentrationen auch im Kulturmedium von L. sulphureus nachgewiesen [4]. 4-Hydroxyisoleucin ist nicht nur als Aromaprecursor interessant, sondern kann als Insulinmodulator für die Therapie von Diabetes eingesetzt werden [5]. Daher sind Enzyme, die in der Lage sind, l-Isoleucin an der C-4-Position zu hydroxylieren, von Interesse.
Eine Biogenesestudie wurde durchgeführt, um den Biosyntheseweg des Sotolons in Kulturen von L. sulphureus aufzuklären und insbesondere die Frage nach einer enzymkatalysierten Einführung der Hydroxyfunktion zu beantworten. Hierzu wurden Gesamtaromaextrakte von Flüssigkulturen des Pilzes in einem definierten Minimalmedium unter Supplementierung einzelner Aminosäuren untersucht. Die Aminosäuren stellten dabei die einzige C- und N-Quelle dar. 13C-markiertes l-Isoleucin und l-Leucin sowie 18O-markiertes Wasser wurden eingesetzt, um den Metabolismus der beiden isomeren Aminosäuren aufzuklären. Auf diese Weise konnte die Existenz einer Oxygenaseaktivität während der Biogenese von Sotolon durch L. sulphureus nachgewiesen werden. l-Isoleucin wird zunächst desaminiert, und erst die resultierende a-Ketosäure wird zu dem ultimativen Vorläufer von Sotolon, 4-Hydroxy-3-methyl-2-oxopentansäure, hydroxyliert.
Literatur:
[1] T. König, B. Gutsche, M. Hartl, R. Hübscher, P. Schreier, W. Schwab, J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 3288.
[2] I. Blank, J. Lin, R. Fumeaux, D. H. Welti, L. B. Fay, J. Agric. Food Chem. 1996, 44, 1851.
[3] P. V. Guerra, V. A. Yaylayan, J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 4699.
[4] U. Krings, A. Grimrath, S. Schindler, R. G. Berger, Flavour Fragrance J. 2011, 26, 174.
[5] Y. Sauvaire, P. Petit, C. Broca, M. l. Manteghetti, Y. Baissac, J. Fernandez-Alvarez, R. Gross, M. l. Roye, A. s. Leconte, R. Gomis, G. r. Ribes, Diabetes 1998, 47, 206.
