фуранеолє підсилювачем аромату з хімічною формулою C6H8O3 і CAS 3658-77-3. Він виглядає як біла або світло-жовта тверда речовина з сильним карамельним ароматом, а також насиченим фруктовим смаком і смаком джему. У розведеному вигляді має малиновий аромат. Легко окислюється повітрям, продукт зберігається розведеним пропіленгліколем, і його аромат особливо сильний у слабкокислих середовищах. Натуральні продукти містяться в ананасах, полуниці, винограді, каві, манго, розігрітому яловичому супі, вині тощо. Слідові кількості містяться в продуктах харчування, тютюні та напоях, а поріг запаху 0,04 ppb має значний ефект посилення аромату, що робить його широко використовуваним як підсилювач аромату в продуктах харчування, тютюні та напоях; Хоча фуранон широко представлений у натуральних продуктах, його низький вміст не може задовольнити щоденні потреби, і харчова промисловість використовує переважно синтетичні продукти.
|
|
|
|
Хімічна формула |
C6H8O3 |
|
Точна маса |
128 |
|
Молекулярна маса |
128 |
|
m/z |
128 (100.0%), 129 (6.5%) |
|
Елементний аналіз |
C, 56.25; H, 6.29; O, 37.46 |
Фуранони (хімічна формула C6H8O3) — клас гетероциклічних сполук з унікальною хімічною структурою. Фуранове кільце та карбонільні групи кетону, присутні в їхніх молекулах, надають їм велику реакційну та біологічну активність. Від природних мікрокомпонентів до штучно синтезованої промислової сировини, фуранон продемонстрував різноманітні цінності застосування в таких сферах, як їжа, медицина, сільське господарство та матеріалознавство.
Завдяки сильному карамельному аромату та складним фруктовим ароматам (таким як полуниця, ананас, малина) він став зірковим інгредієнтом у сфері харчових ароматів. Його поріг аромату надзвичайно низький (0,04ppb), і додавання невеликої кількості може значно підвищити рівень смаку продукту. Він широко використовується в таких сценаріях:
1. Харчова приправа
Солодка їжа: у морозиві, цукерках, желатині та пудингу за рахунок посилення карамелі та фруктової основи маскуються сторонні присмаки штучних підсолоджувачів, підсилюючи м’якість смаку. Наприклад, FEMA (Асоціація виробників екстрактів харчових ароматизаторів) обмежує його використання в цукерках до 10 мг/кг.
Хлібобулочні вироби: синергетично з ваніліном і мальтолом підсилюють аромат випічки хліба і торта, а також подовжують час збереження смаку.
М’ясні продукти: імітуйте насичений смак підігрітого яловичого супу та покращуйте втрату смаку м’ясних продуктів, стерилізованих при низькій{0}}температурі.
2. Посилення аромату напою
Алкогольні напої: у вині та пиві ефект концентрації аромату в слабокислому середовищі посилює фруктову та витриману текстуру вина. FEMA дозволяє використовувати його в алкогольних напоях у дозуванні до 60 мг/кг.
Безалкогольні напої:фуранеолпоєднується з лимонною кислотою та яблучною кислотою для створення системи смаку тропічних фруктів та зниження вмісту цукру.
3. Щоденна хімія і тютюн
Щоденні хімічні продукти: як сировина для есенції, фуранон може забезпечити тривалий фруктовий аромат для шампуню та гелю для душу та маскувати різкий запах хімічних інгредієнтів.
Тютюновий ароматизатор: у добавках до сигаретного фільтра фуранон зменшує подразнення смолою, підвищує комфорт куріння та надає унікальний карамельний післясмак.
Порівняння натуральних і синтетичних речовин: хоча невеликі кількості фуранону присутні в натуральних інгредієнтах, таких як ананас і полуниця, їх вміст недостатній для задоволення промислових потреб. Харчова промисловість зазвичай використовує методи хімічного синтезу (такі як реакція гідроксикетон-лактон) для отримання фуранону високої-чистоти, що становить лише 1/10 вартості природного вилучення.
У галузі медицини: універсальний підхід від інфекцій до проти-пухлин
Антибактеріальна, проти{0}}запальна та антибіоплівкова активність фуранону зробили його гарячою темою у розробці ліків, а його механізм дії охоплює такі напрямки:
1. Антибактеріальний засіб широкого-спектру дії
Грампозитивні/негативні бактерії: порушуючи проникність клітинної мембрани, вони пригнічують утворення біоплівок патогенними бактеріями, такими як Escherichia coli та Staphylococcus aureus. Наприклад, 2 (5H) - фуранон може зменшити прикріплення молодих мідій із товстим панциром і пригнічувати утворення морської бактеріальної біоплівки.
Протигрибкова активність: дослідження показали, що фуранон індукує накопичення трегалози в клітинах Candida albicans, блокує морфологічну трансформацію гіф і надає протигрибкову дію без гемолітичної токсичності для еритроцитів людини.
2. Анти{1}}протираковий потенціал
Регуляція клітинного циклу: похідні фуранону пригнічують активність топоізомерази, блокують реплікацію ДНК ракових клітин і індукують апоптоз. Наприклад, 3-гідрокси-4-метил-5-етил-2 (5H) фуранон продемонстрував інгібуючу дію на проліферацію клітин раку молочної залози MCF-7 in vitro.
Антиангіогенез: деякі сполуки фуранону можуть пригнічувати експресію фактора росту ендотелію судин (VEGF), припиняти живлення пухлини та підвищувати ефективність у поєднанні з хіміотерапевтичними препаратами.
3. Протизапальні та антиоксидантні властивості
Очищаючи вільні радикали, пригнічуючи сигнальний шлях NF - κ B і зменшуючи запальні реакції, він продемонстрував терапевтичний потенціал на моделях артриту та ентериту. Його антиоксидантна активність (значення ORAC 5000 мкмоль ТЕ/г) робить його кандидатом на сировину для розробки продуктів для здоров’я.
Застосування фуранону та його похідних у сільському господарстві переходить від традиційних пестицидів до біологічного контролю, основними напрямками якого є:
1. Засоби захисту рослин
Інсектицидна активність: флупірадифурон (розроблений компанією Bayer), як неонікотиноїдний інсектицид четвертого покоління, ефективно контролює шкідників ротової порожнини, які сисуть пирсингу, таких як попелиці та білокрилки, блокуючи рецептори ацетилхоліну комах, і безпечний для нецільових організмів, таких як бджоли. Його розроблені продукти, такі як Sivanto Prime, зареєстровані в більш ніж 50 країнах світу та використовуються для таких культур, як томати та цитрусові.
Антибактеріальна дія та профілактика захворювань: похідні фуранону можуть викликати системну стійкість (SAR) у рослин, підвищуючи стійкість до пухової та сірої плісняви. Наприклад, обприскування розчином фуранону при вирощуванні винограду може знизити захворюваність на 40%.
2. Конверсія біомаси
Ферментативна деградація: альфа-L-рамноза (фуранозидаза) може гідролізувати полірамнозу в клітинних стінках рослин, вивільняючи зброджувані цукру для виробництва біоетанолу. Цей ензим має значну ефективність у перетворенні сільськогосподарських відходів, таких як кукурудзяна крупа та цукрова тростина, зменшуючи вартість біопалива.
Його складноефірна група та кон’югований подвійний зв’язок наділяють його унікальною реакційною здатністю, що робить його ключовим сировинним матеріалом для синтезу функціональних матеріалів:
1. Біорозкладаний пластик
Полімеризація з відкритим циклом може отримувати поліефірні матеріали зі швидкістю біодеградації, яка втричі перевищує швидкість традиційного ПЕТ, і механічними властивостями (міцність на розрив до 50 МПа), які відповідають вимогам пакувальних матеріалів. Наприклад, процес YXY, розроблений Avantium у Нідерландах, забезпечив промислове виробництво поліестеру на основі фурану (PEF).
2. Нарконосійство
Наночастинки, модифіковані фураноном, такі як сополімери фуранону полімолочної кислоти, можуть досягти контрольованого вивільнення ліків і подовжити час підтримки концентрації препарату в крові при цільовій терапії пухлин. Експерименти показали, що цей тип носія може збільшити швидкість інгібування пухлини доксорубіцином на 25%.
3. 3урфактант
Похідні фуранону (такі як солі сульфонової кислоти) мають низьку критичну концентрацію міцели (CMC), що може зменшити поверхневий натяг і токсичність для водних організмів у мийних засобах відповідно до тенденції зеленої хімії.
Біосинтезфуранеол
1. Гіпотеза синтезу фуранону в полуниці
Рисунок 1 Гіпотеза про шлях біосинтезу фуранону в плодах полуниці. 4-гідрокси-5-метил-2-метилен-3 (2H)-фуранон HMMF; 4-гідрокси-2, 5 - диметил-3 (2 год) -фуранон HDMF; Сунична хіноноксидоредуктаза (FaQR); F. Ananassa кетоноксидоредуктаза FaEO; F. Ananassa О-метилтрансфераза FaOMT.
Потім частково очистіть фермент, який бере участь у біосинтезі HDMF. Розподіл активності ферменту, який спостерігається, пов’язаний з наявністю одного пептиду. Аналіз послідовності показав, що фермент повністю ідентичний білковій послідовності зрілої індуцибельної ауксинзалежної хіноноксидоредуктази (FaQR). Білок FaQR функціонально експресується в Escherichia coli та каталізує утворення HDMF. 4-гідрокси-5-метил-2-метил-3 (2H)-фуранону (HMMF) як природного субстрату FaQR і попередника HDMF (рис. 1).
FaQR каталізує відновлення альфа- та бета-ненасичених зв’язків у високореакційноздатному кетеновому HMMF, пізніше перейменованому на F Ananassa кетоноксидоредуктазу (FaEO). FaEO не відновлює подвійні зв’язки прямого ланцюга 2-еналя та 2-еналя, а скоріше гідрогенізує деякі похідні HMMF, заміщені метиленовими функціональними групами. HMMF також був виявлений у плодах помідорів і ананаса, що вказує на те, що HDMF синтезується подібними шляхами в різних фруктах. Клонування Solanum lycopersicon EO (SlEO) з кДНК та ідентифікація рекомбінантного білка. Біохімічні дослідження підтвердили, що SlEO бере участь в утворенні HDMF в плодах томатів. Порівняно з двома іншими NAD (P) H-залежними нефлавонредуктазами, FaEO та SlEO мають більш вузькі субстратні спектри. До недавнього часу, щоб з'ясувати молекулярний механізм особливої реакції, що каталізується FaEO, його кристалічна структура була визначена в шести різних станах або комплексах, включаючи комплекси з HDMF і три аналоги субстрату. Результати показують, що гідрид 4R NAD (P) H переноситься на ненасичений вуглець зовнішнього кільця C-6 HMMF, утворюючи оптично неактивний енольний проміжний продукт, який потім піддається протонуванню з утворенням HDMF.
Варто зазначити, що деякі звіти свідчать про те, що виробництво фуранону може бути не прямою діяльністю метаболічних шляхів рослин, а скоріше спільними зусиллями рослин полуниці та спорідненої бактерії - Methanobacterium. Проте запропонований шлях не є переконливим, оскільки існують суперечливі звіти про кінцеві етапи HDMF та DMMF, а експерименти з індикаторами не підтверджують запропоноване перетворення проміжних продуктів лактози та 6-дезокси-D-фруктозо-1-фосфату на фуранон.
2. Синтез дріжджівфуранеол
Як основний смаковий компонент ферментованого соєвого соусу, HEMF був вперше виділений із ферментованого соєвого соусу. Утворенню HEMF сприяло культивування стійких до солі дріжджів Zygosaccharomyces rouxii в середовищі, що містить продукти реакції рибози та амінокарбонілу гліцину (Maillard). Механізм сполуки вивчено за її стабільними ізотопами. П'ятикутний скелет і метил бічного ланцюга HEMF походять від рибози, тоді як етильна група походить від D-глюкози або ацетальдегіду. Роль дріжджів в утворенні HEMF полягає не тільки в забезпеченні метаболітів D-глюкози (ацетальдегіду), а й у зв’язуванні продуктів реакції Майяра з метаболітами D-глюкози.
Після інкубації з деякою кількістю фосфатних вуглеводів у цитоплазматичному екстракті Saccharomyces cerevisiae виявлено утворення HMF. Оскільки ГМФ спонтанно утворюється з рибулозо-5-фосфату через проміжний продукт Майяра 4,5-дигідрокси-2,3-пентандион, можна припустити, що рибулозо-5-фосфат утворюється ферментативно в цитоплазматичних екстрактах, а потім перетворюється на ГМФ за допомогою хімічних реакцій. Ця гіпотеза була підтверджена виробництвом гідроксиметилфурфуролу в суміші, що містить комерційно доступні ферменти та мічений ізотопом D-глюкоза-6-фосфат. Цікаво, що HMF був ідентифікований як позаклітинна сигнальна молекула Al-2, що каталізується ферментом LuxS і відіграє роль у міжклітинному спілкуванні бактерій. Хімічне утворення Al-2 з 5-фосфат рибулози також може відбуватися in vivo, що може бути причиною Al-2-подібної активності в організмах без генів luxS.
Вивчено процес утворення ГММФ у дріжджів Z. rouxii за різних умов культивування, використовуючи D-1,6-дифосфат фруктозу як сировину. Коли D-1,6-дифосфат фруктози використовується як єдине джерело вуглецю, ріст дріжджів Z. rouxii та утворення HDMF незначні. Хоча дріжджові клітини Z. rouxii ростуть у середовищі з D-глюкозою як єдиним джерелом вуглецю, HDMF утворюється лише при додаванні D-фруктозо-1,6-дифосфату. Рівень HDMF постійно корелює з кількістю дріжджових клітин і концентрацією D-фруктозо-1,6-дифосфату. Після додавання 1-13C-D-фруктозо-1,6-дифосфату утворювався лише один мічений HDMF, тоді як після додавання 13C6-D-глюкози утворювався немічений фуранон. Таким чином, вуглець HDMF повністю походить від екзогенного D-фруктозо-1,6-дифосфату. Більш високе значення pH культурального середовища позитивно впливає на утворення HDMF, але може затримувати ріст клітин, тому оптимальне значення pH становить 5,1. Сольовий стрес стимулював виробництво HDMF. Додавання о-фенілендіаміну (реагент захоплення проміжної сполуки дикарбонілу (Майяра)) до культурального середовища може давати три похідні хінолону, отримані з D-фруктозо-1,6-дифосфату. Ідентифікація цієї структури вперше підтвердила хімічне утворення 1-дезокси-2,3-гексадіза-6-фосфату, проміжного продукту в шляху утворення HDMF, який широко очікувався, але так і не був відкритий. Через те, що HDMF доступний лише в Z, він був виявлений у присутності клітин Rouxii, тому припускається, що залучено більше етапів ферменту. При температурі навколишнього середовища HDMF також може бути генерований хімічним шляхом у розчині, що містить D-фруктозо-1,6-дифосфат і NAD (P) H. NAD (P) H необхідний, і застосування мічених прекурсорів вказує на те, що гідрид D-фруктозо-1,6-дифосфатної ланцюга переноситься на C-5 або C-6. Біологічні та хімічні процеси генерації HDMF з D-фруктозо-1,6-дифосфату, здається, мають подібний шлях.
Натуральні продукти з оптичною активністю виявляють унікальний енантіомерний надлишок під час біосинтезу завдяки стереоселективності та реакціям, які каталізуються ферментами. Незважаючи на те, що очікується, що HDMF буде створюватися за допомогою комбінації дріжджів Z. rouxii і фруктових ферментів, природна сполука є рацемічною. Швидка рацемізація HDMF пояснює це явище таутомерією кетоенолів. 1H-ЯМР та аналіз хірального капілярного електрофорезу обміну протонного дейтерію на фураноновому кільці C-2 показали, що швидкість рацемізації HDMF була найнижчою при pH 4-5. Тому, щоб перевірити ферментативне утворення HDMF, ми провели інкубаційні експерименти з дріжджами Z. rouxii та екстрактом білка полуниці при pH 5. Утворення енантіомерно збагаченого HDMF було підтверджено в обох експериментах, тоді як рацемічний фуранон був виявлений в умовах нейтрального pH.
3. Бактеріальний синтез фуранону
HDMF було виявлено через 4 дні росту Pichia capsulata на казеїн-пептонному середовищі, що містить L-рамнозу. Мас-спектрометричний аналіз співвідношення стабільних ізотопів підтвердив, що L-рамноза є джерелом вуглецю для HDMF. Експеримент із плином часу привів до гіпотези, що HDMF утворюється проміжною речовиною, що виробляється Pichia pastoris під час процесу термічної стерилізації культурального середовища, як запропоновано лютеранськими кон’югаційними дріжджами. Так само в результатах реакції Майяра HDMF було виявлено в середовищі, приготовленому нагріванням цукру та амінокислот. У тому самому ферментаційному середовищі рівні HDMF були також підвищені шляхом ферментації Lactococcus lactis subsp. креморис.
4. Короткий зміст синтезу фуранону
Фуранонові сполуки 3 (2H) - мають низькі пороги сприйняття запаху та привабливі ароматичні характеристики, що робить їх важливими ароматичними хімічними речовинами. Вони хімічно утворюються з різних вуглеводів під час реакції Майяра, тому присутні в багатьох оброблених харчових продуктах, сприяючи виробленню аромату. Але фуранон також може вироблятися дріжджами, бактеріями та рослинами, і його фізіологічна функція може бути пов’язана з окисно-відновною активністю. Хоча дезоксицукри, такі як L-рамноза, є ефективними попередниками HDMF у реакції Майяра, D-1,6-дифосфат фруктози було визначено як природний попередник у фруктах. У плодах полуниці фосфорильовані вуглеводи перетворюються на HMMF шляхом елімінації фосфату та води, а HMMF остаточно відновлюється до HDMF за допомогою FaEO (FaQR). Метилювання HDMF призводить до накопичення DMMF і каталізується FaOMT. Загалом було досягнуто значного прогресу у з’ясуванні шляхів біосинтезу природного фуранону в мікроорганізмах і рослинах завдяки застосуванню мічених ізотопами прекурсорів. У найближчому майбутньому розуміння послідовності геному лісової суниці допоможе виявити гени з відсутніми шляхами HDMF, а вдосконалені системи візуалізації допоможуть знайти внутрішньоклітинний фуранон. Розуміння відповідних генів і ферментів стане основою для виробництва природного фуранону за допомогою біотехнології.
Біологічна та фармакологічна активність фуранону
1. Антибактеріальна дія фуранону на патогенні для людини бактерії та гриби
Фуранон — це важлива ароматична сполука, яка міститься в полуниці, ананасах і оброблених харчових продуктах, і, як відомо, має різноманітну біологічну активність на тваринних моделях. Це дослідження вивчало антибактеріальну дію фуранону на патогенні для людини мікроорганізми. Результати показали, що фуранон має широкий-спектр антибактеріальної дії проти грампозитивних бактерій, грамнегативних бактерій і грибів і не має гемолітичної дії на еритроцити людини. Для підтвердження протигрибкової активності фуранону ми дослідили накопичення внутрішньоклітинної трегалози як маркера стресової реакції на токсичні речовини та її вплив на диморфізм Candida albicans. Результати вказують на те, що фуранон індукує значне накопичення трегалози в клітинах і виявляє свою протигрибкову дію шляхом порушення морфології гіф, викликаної сироваткою крові. Ці результати свідчать про те, що фуранон може бути терапевтичним засобом із широким-спектром антибактеріальної дії проти патогенних для людини мікроорганізмів.
2. Основні продукти харчуванняфуранеол(4-гідрокси-2,5-диметил-3 (2Н) - фуранон) і сотолон (3-гідрокси-4,5-диметил-2 (5Н) - фуранон) спеціально активують різні рецептори запаху
Фуранони, що утворюються в реакції Майяра, зазвичай є природними ароматичними ключовими сполуками, які містяться в багатьох харчових продуктах. Економічно значущими є структурні ізомери фуранон і сотокетон, які мають унікальний карамельний і смаковий смак і є важливими природними сполуками прянощів. Однак це неможливо передбачити за формою молекул запаху. Навпаки, параметри активації їхніх рецепторів можуть допомогти розшифрувати кодування якості запаху. Тут унікальні характеристики запаху фуранону та сотокетону вказують на те, що принаймні два з наших приблизно 400 різних типів рецепторів запаху активовані, служачи молекулярними біосенсорами для нашого хімічного нюху. Коли рецептор запаху ідентифіковано як сотокетон, фуранон, специфічний для рецептора, залишається неясним. У аналізі люмінесценції на основі клітин HEK-293 ми застосували метод двонаправленого скринінгу з використанням 616 варіантів рецепторів і 187 ключових запахів їжі. Ми нещодавно виявили, що OR5M3 є рецептором, який спеціально активується фураноном і кетоном соєвого соусу (гомофуранонел, 5-етил-4-гідрокси-2-метил-3 (2Н) - фуранон).
OR5M3 — це рецептор, який специфічно активується фураноном і гомофуранололом (5-етил-4-гідрокси-2-метил-3 (2Н) - фуранон)
3. Огляд хімічного та фармакологічного потенціалу фуранонового скелета
Фуранонові структури є важливим класом гетероциклічних сполук, які часто з’являються в природних продуктах зі значними фармакологічними ефектами, і область досліджень постійно розширюється. Вони мають широкий спектр фармакологічної дії: проти катаракти, проти-рак, антибактеріальну, проти-запальну та протисудомну. У цій статті подано огляд прогресу досліджень, методів синтезу та біологічних ефектів природних сполук фуранону. Твердофазний метод, реакція перехресного сполучення, реакція Майяра, реакція циклоприєднання між спиртом і нітрилом фенілоксиду та реакція модифікації бічного ланцюга є кількома типами реакцій для отримання похідних фуранону. У цій статті розглядаються методи отримання та фармакологічна активність скелетів фуранону, що допоможе хімікам-медикам розробити та впровадити нові методи пошуку нових ліків.
4. Ідентифікація 2,5-диметил-4-гідрокси-3 [2H]-фуранеол-d-глюкуронова кислота як основний метаболіт смакових компонентів полуничного смаку людини
2,5-диметил-4-гідрокси-3 [2H] фуранон ®, DMHF [3658-77-3] є важливим ароматичним компонентом плодів полуниці. Визначте екскрецію шляхом виявлення рівнів ДМГФ та глюкуронової кислоти ДМГФ у сечі. Синтезовано DMHF глюкуронову кислоту та визначено її структуру за даними 1H, 13C, 2D ядерного магнітного резонансу та мас-спектрометрії. Вміст глюкуронової кислоти DMHF у сечі людини визначали за допомогою обернено-фазової високоефективної рідинної хроматографії (XAD-2), твердофазної екстракції, онлайн-ультрафіолетової/видимої спектроскопії (UV/VIS) або електророзпилювальної тандемної мас-спектрометрії (електроспрей-тандемної мас-спектрометрії). Чоловіки та жінки-добровольці виділили 59-69% та 81-94% загальної дози DMHF (вільний та глікозидно зв’язаний DMHF у полуниці) із сечею протягом 24 годин відповідно у формі глюкуроніду DMHF. У плодах полуниці екскреція DMHF не залежить від дозування DMHF і співвідношення вільної та глікозидної зв’язувальної форм. Дигідрофуран, глюкозид дигідрофурану та їх 6'-о-малоніл-похідні, які природно присутні в полуниці, не були виявлені в сечі людини.
Популярні Мітки: фуранеол кас 3658-77-3, постачальники, виробники, завод, опт, купити, ціна, оптом, продаж