叶醇的生物合成

叶醇，英文名为cis-3-Hexen-1-ol，分子式为C6H12O，相对分子量为100.16。叶醇为无色油状液体，沸点156~157℃，相对密度0.8460，折光率1.4395。从茶、刺槐、萝卜、草莓、圆柚等植物中发现。有着青香、药草香、绿叶香香气特性。建议应用于草莓、浆果、甜瓜、茶香精中。

醇类合成香料。叶醇具有强烈的新鲜叶草香气，属清香型名贵香料，可用于香精配方，化妆品行及食品香料中及使用于制备系列香料如叶醇酯等。主要用作各种花香型香精的前调剂，用于调合丁香、香叶天竺葵油、橡苔、薰衣草、薄荷等花精油，提供新鲜的头香。

叶醇的生物合成

1、脂氧合酶通过脂肪酶依赖和独立的途径控制绿叶挥发物生产的重要性

绿叶挥发物(GLVs)是一种六碳挥发性化合物。它们是由脂肪酸通过脂氧合酶催化的双氧合反应和随后的氢过氧化物裂解酶催化的裂解反应而形成的。GLV参与植物对食草动物和病原体的直接和间接防御。在完整的植物组织中，GLV的浓度通常很低，但在受伤时，GLV会在几秒钟到几分钟内迅速合成。有人假设，这种“GLV爆发”是由内源性底物上现有酶的激活支持的；然而，GLV爆发的具体机制尚未阐明。最近，我们发现有一部分GLV是在脂质中不释放游离脂肪酸的情况下形成的。因此，我们假设脂氧合酶在GLV爆发中起重要作用。特别是脂氧合酶对膜脂的直接氧化发挥作用。脂氧合酶也是控制植物源食物中GLV水平的一个靶点。[1]

图1 典型绿叶挥发物的结构。(E)-2-己烯醛和(Z)-3-己烯-1-醇有通用名称，如括号中所示。在一些植物中，(E)-3同分异构体和(Z)-3同分异构体被发现。此外，在一些植物中还能形成丁酸酯和己酸酯。[1]

图2 植物中两个主要的脂氧化物通路(GLV和JA通路)的示意图，重点介绍GLV通路 [1]

图3 代表性脂质脂氧化物的结构。单半乳糖甘油二酯创伤蛋白(MGDG traumatin)由氢过氧化物裂解酶HPL途径形成。在拟南芥和烟草中，创伤蛋白通过与(E)-10形式的双键异构化和/或C9位置的氧合进一步修饰。与12-氧代植物二烯酸OPDA结合的脂氧化物由丙二烯氧化物合成酶AOS途径形成，相关化合物统称为拟南芥苷。在亚麻中发现了含有二乙烯醚结构的酰基部分的MGDG，其相关化合物命名为亚麻油脂。在任何一种情况下，脂氧化物都可以在sn1或sn2位置上找到，或者两者都有。这些脂质羟磷脂也可能与双半乳糖甘油二酯DGDG或磷脂(如磷脂酰胆碱)一起出现。R表示甘油主链。R '表示酰基。Gal代表半乳糖。[1]

图4 提出了一种由组织破坏引起的绿叶挥发物GLV爆发模型。西红柿脂氧合酶TomLOXC(通过GFP分析)(Chen et al. 2004)和脂氧合酶2NaLOX2(通过TargetP预测)(Allman et al. 2010)被预测位于叶绿体基质中。番茄氢过氧化物裂解酶HPL被预测会结合在叶绿体的外膜上(Froehlich et al. 2001)。当组织被破坏时，叶绿体会崩溃，类囊体膜(富含单半乳糖甘油二酯MGDG)会被破坏。尽管大多数植物脂氧合酶LOXs是可溶性酶，但它们有n端β-桶状结构域，被认为与疏水表面相互作用(Ivanov et al. 2010)，这将有助脂氧合酶于LOXs与破碎的类囊体膜相互作用，催化单半乳糖甘油二酯羟基过氧化物MGDG- OOH的形成。与此同时，包膜会被破坏，使氢过氧化物裂解酶HPL结合在其上，可以结合MGDG-OOH。玉米脂氧合酶家族ZmLOX10存在于叶绿体以外的细胞器中，细胞器的崩溃也会导致同样的激活。[1]

2、从绿色路线产生绿色香韵

典型的清新宜人的前调来自压碎的水果和植物的绿叶部分，通常被称为“青调或绿香”，来自挥发性的C6化合物，如(E2)-己醛(叶醛)和(Z3)-己烯醇(叶醇)。这些化合物可以从植物组织中提取，但由于工业产品中需要它们的浓度与原始材料中的浓度相当，因此这种方法利用了大量的材料，通常在经济上不现实。这些化合物的化学合成可以满足工业所需的量，但导致“合成化合物”标签不被消费者很乐意去接受，特别是在西欧，他们的需求是支持“天然来源的产品”。生物技术代表了一种非常有吸引力的替代品，可以生产被认为是天然的香料和芳香剂。此外，与化学合成相比，生物技术方法提供了在自然界中出现的对映体混合物的拆分，从而消除了后续的分离步骤，并改善了可能受手性影响的气味感知。

本文报道了一种利用生物技术合成(E2)-己醛和(Z3)-己烯醇的新方法；绿香韵化合物由工程菌在添加10%富多不饱和脂肪酸油的特定培养基中生长产生。利用新基因NX6125转化的细菌将亚油酸和亚麻酸等多不饱和脂肪酸降解为叶醛和叶醇。此外，还介绍了一种全新的下游加工方法，即所需产品的分离、浓缩和纯化。这一创新发展为工业规模的天然绿色香韵物质的生产提供了一个可预期的转化前景。[2]

图5 假设的绿香韵化合物的生物合成途径。PUFAs转化为绿色挥发物是通过大肠杆菌过表达NX6125实现的。

3、青香化合物的合成

绿味化合物是新鲜、绿色的蔬菜和水果的主要特征成分，如苹果、樱桃、猕猴桃、树莓、草莓和番茄。这些分子被用于香精和香料工业，作为食品和饮料的新鲜香精成分。这些挥发物的主要基团是六碳醛和醇类，如(2E)-己烯醛(叶醛)和(3Z)-己烯醇(叶醇)。在黄瓜和甜瓜的香味中发现的九碳醛和醇也被认为是绿色的化合物。所有这些化学物质都是由脂肪酸如亚油酸和亚麻酸通过酶氧化形成的。它们的生物合成需要两组酶，脂氧合酶和过氧化氢裂解酶。[3]

图6 青香韵化合物的生物合成途径 [3]