Phương Nam Co LTD
© 29/3/2024 - Vietnam12h.com Application

Sản xuất chất thơm γ-decalactone, Decanedioic Acid ở vi sinh vật

γ-decalactone, Decanedioic Acid có mặt trong một số loại quả nhưng với hàm lượng rất ít. Bởi vậy người ta đã tìm cách sản xuất chất thơm, Decanedioic Acid này với một lượng dồi dào nhờ vi sinh vật. Tùy loại vi sinh vật mà chất này được tạo thành theo một trong hai con đường, đó là tổng hợp sinh học (biosynthetic) và chuyển hoá sinh học (biotranformation). Con đường chuyển hóa sinh học là con đường chính được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất chất thơm vì có khả năng cho năng xuất cao hơn tổng hợp sinh học.

Tổng hợp sinh học (biosynthetic) g-decalactone, Decanedioic Acid là con đường tổng hợp nhờ vi sinh vật mà không sử dụng chất béo hay dầu mỡ. Một số vi sinh vật có khả năng tổng hợp g-decalactone, Decanedioic Acid từ những hợp chất đơn giản. Hiện nay Phương Nam đang thực hiện nghiên cứu về sự có mặt của g-decalactone, Decanedioic Acid trong môi trường nước thịt lên men bởi các chủng nấm đảm (Basidomycetes).

Chuyển hoá sinh học (biotranformation) là con đường tổng hợp γ-decalactone, Decanedioic Acid nhờ các chủng vi sinh vật có khả năng sử dụng nguồn cơ chất như dầu, các chất béo, trong dầu thầu dầu. Hợp phần chủ yếu của dầu thầu dầu là axit ricinoleic, đóng vai trò vừa là nguồn cacbon vừa là cơ chất cảm ứng cho tổng hợp γ-decalactone, Decanedioic Acid. Trong quá trình β-oxy hóa, axit ricinoleic bị cắt ngắn dần đến còn hai nguyên tử cacbon và tạo ra acetyl-CoA, chất này sau đó sẽ biến đổi qua chu trình Krebs để cung cấp năng lượng cho sinh vật. Quá trình β-oxy hóa tạo ra sản phẩm trung gian là axit 4 - hydroxy decanoic, axit này trong điều kiện pH 1,5 đến 2 sẽ đóng vòng để tạo γ-decalactone, Decanedioic Acid [39][40]. Quá trình này đã được tìm thấy ở một số nấm men như Yarrowia lipolytica, Candida maltosa, Candida tropicalis….

Quá trình chuyển hóa axit ricinloneic thành chất thơm γ-decalactone, Decanedioic Acid nhờ vi sinh vật thực chất là quá trình β-oxy hóa, nhờ hoạt động của các acyl coenzyme A oxidase, diễn ra trong ty thể và các peroxisome. Quá trình β-oxy hóa nói trên bao gồm 4 giai đoạn:

Phản ứng khử hydro tạo liên kết đôi giữa 2 nguyên tử carbon ở vị trí a và b (C-2 và C-3), tạo enoyl-CoA. Phản ứng do enzyme acyl-CoA dehydrogenase xúc tác với sự tham gia của FAD.

Phản ứng hydrate hóa gắn H2O vào liên kết đôi tạo ra b-hydroxyacyl-CoA, được xúc tác bởi enzyme enoyl-CoA hydratase.

Phản ứng khử hydro đối với b-hydroxy acyl-CoA, do enzyme b-hydroxy acyl-CoA dehydrogenase xúc tác, tạo ra b-keto acyl-CoA và biến đổi NAD+ thành NADH.

Phản ứng tách acetyl-CoA và tạo acyl-CoA mới ngắn hơn 2 nguyên tử C được xúc tác bởi enzyme acyl-CoA acetyl transferase (còn gọi là thiolase).

Quá trình trên được lặp lại, axít béo bị cắt ngắn dần thành các acetyl CoA. Sau một chu kỳ, tế bào thu được 2 cặp H+: 1 cặp cho FAD và 1 cặp cho NAD+ và 1 phân tử acetyl-CoA. Như vậy qua 4 giai đoạn thì phân tử axit béo lại ngắn đi 2 nguyên tử cacbon để tạo thành acetyl CoA (hình 1.2).

Hình 1.2. Sơ đồ cơ chế chuyển hóa axit ricinoleic thành chất thơm g-decalactone [24]

Trên sơ đồ, axít ricinoleic bị cắt dần thành từng mạch 2 cacbon, tạo ra acetyl CoA, chất này sau đó sẽ biến đổi qua chu trình axit citric và chuỗi hô hấp tế bào, tạo năng lượng ATP cung cấp cho hoạt động sống của vi sinh vật. Quá trình này tạo ra sản phẩm trung gian là axit 4 - hydroxy decanoic, axít này sẽ đóng vòng để tạo ra g- decalactone, β- oxy hóa là con đường chính trong công nghiệp để tổng hợp g-decalactone và các lactone khác vì cho năng suất cao.