EP1778852A2 - Technologisch hergestelltes dihydrocoumarin - Google Patents
Technologisch hergestelltes dihydrocoumarinInfo
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- EP1778852A2 EP1778852A2 EP05774348A EP05774348A EP1778852A2 EP 1778852 A2 EP1778852 A2 EP 1778852A2 EP 05774348 A EP05774348 A EP 05774348A EP 05774348 A EP05774348 A EP 05774348A EP 1778852 A2 EP1778852 A2 EP 1778852A2
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Definitions
- the present invention is a technologically produced dihydrocoumarin, a process for its preparation and its use.
- Dihydrocoumarin (CAS: 119-84-6) is a 3,4-dihydro-2H, 1-benzopyran-2-one naturally occurring, e.g. B. contained in Melilotus officinalis.
- Dihydrocoumarin (DHC) is a flavoring that is used in sweet-tasting flavors such as caramel, vanilla or rum.
- the odor note of DHC is characterized as sweet, woody, grassy or as a typical caramel and vanilla flavor.
- DHC can be declared as a natural ingredient with the term "natural flavor" and the like.
- a. can be used for compounds which are accessible from materials of natural origin by enzymatic or microbiological processes (US 21CFR101.22 (3), EU Directive 88/388 / EEC).
- US 21CFR101.22 (3), EU Directive 88/388 / EEC enzymatic or microbiological processes
- bacterial metabolism of coumarin occurs in the form that o-coumaric acid is enzymatically converted into melilotic acid by, for example, Arthrobacter species in the presence of NADH (The metabolism of coumarin by a microorganism acid to melilotic acid, CC Levy, GD Weinstein, Biochemistry 1964, 3 (12), 1944-1947).
- DHC is also considered as a potential cytotoxin, it was not surprising that with the help of an enzyme from Fusarium oxisporum the Purification and characterization of a novel lactonohydrolase, catalyzing the hydroysis of aldonate lactones and aromatic lactones, from fusarium oxysporum, S. Shimizu, M. Kataoka, K. Shimizu, M. Hirakata, K. Sakamoto, and H. Yarnada, Eur. J. Biochem., 1992, 209, 383-390).
- dihydrocoumarin hydrolase As an enzyme responsible for catalysing the hydrolysis step, dihydrocoumarin hydrolase was isolated from Melilotus alba. An even higher DHC hydrolase activity has been reported for Melilotus officinalis V. Purification and properties of dihydrocoumarin hydrolase of melilotus alba T. Konsuge, E.E. Conn, J. Biol. Chem., 1962, 237 (1997). 5), 1653-1656).
- this dihydrocoumarin can not only be produced by means of a completely natural system and thus fulfills the criterion of a natural substance, but is also available in yields and a product quality which makes it economically accessible to fields of application that have hitherto only were reserved for synthetic variants.
- naturally produced DHC has a significantly increased product quality over the synthetic variants.
- the product quality is based essentially on the absence of by-products or unwanted secondary products, as they are known from the technical implementation as disadvantageous.
- the present invention also includes a process for its preparation, wherein the biotransformation is carried out in particular by means of isolated enzymes and / or microorganisms.
- the present invention provides pure coumarin or coumarin from a plant extract.
- the coumarin-containing plant extracts themselves, which are preferably not additionally purified, additionally concentrated or otherwise specially treated, can be used.
- suitable enzymes include coumarate reductases (EC 1.3.1.11) or coumarin reductases derived in particular from Melilotus species, such as, for example, Melilotus officinalis or Melilotus alba.
- suitable enzymes from microorganisms are those of Saccharomyces, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes and Fusarium, where possibly the presence of cofactors is recommended.
- the invention sees the implementation of this bioconversion with representatives of microorganisms, from which the alternatively used enzymes usually come, ie Saccharomyces, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes and Fusarium , in front.
- the present invention provides for the biotransformation of coumarin to melilotic acid according to variant a) via o-coumaric acid, or alternatively according to variant b) via intermediately formed dihydrocoumarin.
- the dehydration of the melilotic acid obtained via steps a) or b) to form dihydrocoumarin follows both process steps.
- the dehydration is carried out as lactonization and with the aid of an acid at elevated temperatures between 30 and 200 0 C, and at reduced pressures of 10 to 1 000 mbar.
- Suitable acids for the lactonization are in particular organic acids, such as citric acid.
- the invention provides for the dehydration with the aid of enzymes, and preferably with the aid of esterases, wherein the resulting water should be removed continuously, which the present invention also provides.
- the present invention also claims the use of the technologically produced dihydrocoumarin as a natural flavoring and in this context preferably in caramel, vanilla and rum flavors. Claimed but also the Use of dihydrocoumarin for the preparation and / or as a component of natural, nature-identical and synthetic aromas and preferably of aromas of honey, molasses, coconut, chocolate, brown sugar, toffee, cherry, plum, apricot, butter, condensed milk, whipped cream, marshmellow, butter beans , Carob, with typical aromas of branded milk and graham crackers.
- the present invention recommends its general use in baked goods, confectionery, beverages, creams, cereal products and dairy products, including typical products of the dietary supplement industry and
- the present invention provides a novel, technologically produced by coumarin biotransformation dihydrocoumarin available, which complies with the previously known dihydrocoumarin variants meets the criteria of a natural product and also meets in particular the expectations of the flavor and flavor industry.
- Example 1 Biotransformation of coumarin by Bacillus cereus
- Example 2 The procedure was analogous to Example 1, but a Pseudomonas orientalis culture was used instead of Bacillus cereus.
- the coumarin and melilotic acid concentrations after 48 hours of culture were 264 and 130 mg, respectively.
- the procedure was analogous to Example 1, except that a yeast-optimized medium (20 g M peptone, 10 g I 1 yeast extract, 20 gr 1 glucose) and a Saccharomyces cerevisiae (DSMZ 2155) culture was used instead of Bacillus cereus.
- the concentration of melilotic acid after 144 h was 554 mg I 1 .
- Coumarin was no longer detectable.
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Abstract
Beansprucht wird ein technologisch durch Biotransformation aus Coumarin hergestelltes Dihydrocoumarin und damit zusammenhängende Herstellungsvarianten, die mit Hilfe isolierter Enzyme und/oder Mikroorganismen durchgeführt werden. Als Ausgangsmaterialien können sowohl reines Coumarin, als auch aus einem Pflanzenextrakt isoliertes Coumarin oder aber Coumarin-haltige Pflanzenextrakte eingesetzt werden. Ausgewählte Stämme von Saccharomyces, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes und Fusarium können direkt für die Biotransformation eingesetzt werden oder aber die dafür benötigten Enzyme liefern. Bevorzugte Enzyme sind Coumarat- und Coumarin-Reduktasen. Beansprucht wird weiterhin eine Verfahrensvariante, die von Coumarin ausgeht, und entweder über o-Coumarsäure, oder aber über intermediär gebildetes Dihydrocoumarin, zur nachfolgenden Melilotsäure führt, welche anschliessend zum Dihydrocoumarin dehydratisiert wird. Das so erhaltene Dihydrocoumarin erfüllt sämtliche Kriterien eines natürlichen Rohstoffes, weshalb das Produkt auch als natürlicher Aromastoff oder zur Herstellung bzw. als Bestandteil von natürlichen, naturidentischen und synthetischen Aromen eingesetzt werden kann, wie sie typischerweise in Backwaren, Süsswaren, Getränken, Cremes, Getreideprodukten und Milcherzeugnissen Verwendung finden.
Description
Technologisch hergestelltes Dihydrocoumarin
Beschreibung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein technologisch hergestelltes Dihydrocoumarin, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie seine Verwendung.
Dihydrocoumarin (CAS: 119-84-6) ist ein 3,4-Dihydro-2H,1-benzopyran-2-on, das natürlicherweise z. B. in Melilotus officinalis enthalten ist. Bei Dihydrocoumarin (DHC) handelt es sich um einen Aromastoff, der in süß schmeckenden Geschmacksnoten, wie Karamell, Vanille oder Rum Verwendung findet. Üblicherweise wird die Geruchsnote von DHC als süß, holzig, grasartig oder als typischer Karamell- und Vanillegeschmack charakterisiert.
Aufgrund seiner definierten Struktur kann DHC als natürlicher Inhaltsstoff deklariert werden, wobei der Ausdruck "natürliches Aroma" u. a. für Verbindungen verwendet werden kann, die aus Materialien natürlichen Ursprungs durch enzymatische oder mikrobiologische Verfahren zugänglich sind (US 21CFR101.22 (3), EU Directive 88/388/EEC). Entsprechend der stetig zunehmenden Nachfrage nach naturbelassenen oder natürlichen Nahrungsmitteln lassen sich mit natürlichen Aromastoffen gegenüber synthetischen Verbindungen höhere Preise erzielen, weshalb die biotechnologische Herstellung eine nicht nur unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten interessante Alternative zur chemischen Synthese darstellt.
Neben Melilotus officinalis (echter Steinklee) finden sich natürlicherweise Spuren von DHC auch bspw. in Extrakten der Tonkabohne (Dipteryx odorata) (HPLC analysis of tonka bean extracts, D. Ehlers, M. Pfister, W.-R. Bork, P. Toffel-Nadolny, Z. Lebensm. Unters. Forsch. 1991 , 193, 21 bis 25). Die natürlicherweise vorkommenden DHC-Mengen sind allerdings zu gering, um eine wirtschaftlich sinnvolle Gewinnung von DHC aus diesen natürlichen
Quellen zu begründen. Auf der anderen Seite enthalten einige Pflanzen mit erwähnenswerten DHC-Anteilen auch gleichzeitig hohe Mengen des ungesättigten Coumarins (CAS: 91-64-5), wobei stellvertretend wieder die Tonkabohne genannt sei, mit Coumarin-Gehalten bis zu 10 %. Coumarin wird natürlicherweise von bestimmten Pflanzen, Bakterien und Pilzen zu Dihydrocoumarin, oder aber auch zur Melilotsäure, metabolisiert.
Typischerweise findet die bakterielle Metabolisierung von Coumarin in der Form statt, dass o-Coumarsäure bspw. durch Arthrobacter-Spezies in Gegenwart von NADH auf enzymatischem Wege zu Melilotsäure umgesetzt wird (The metabolism of coumarin by a microorganism. II. The reduction of o-coumaric acid to melilotic acid, C. C. Levy, G. D. Weinstein, Biochemistry 1964, 3(12), 1944 bis 1947).
Tatsächlich konnte in diesem Verfahren mit einem aufgereinigtem Enzym, das substrat-spezifisch gegenüber o-Coumarsäύre wirkt, im Organismus keinerlei enzymatische Hydrolyse von Dihydrocoumarin zu Melilotsäure nachgewiesen werden. Dies lässt andererseits den Rückschluss zu, dass die Reaktion von Coumarin zur Melilotsäure in diesem Arthrobacter- Organismus über eine Hydrolyse von Coumarin zur o-Coumarsäure, sowie deren anschließende Reduktion zur Melilotsäure abläuft. Bestätigt wurde diese Annahme durch Untersuchungen, bei denen Isotopen in o- Coumarsäure und Melilotsäure gefunden wurden, die aus Tritium¬ markiertem Coumarin stammten und mit Hilfe eines aufgereinigten Enzyms eingebaut wurden (Metabolism of coumarin by a micro-organism: o-coumaric acid as an intermediate between coumarin and melilotic acid. C. C. Levy, Nature 1964, 204(4963), 1059 bis 1061). Der Reduktionsschritt der o- Coumarsäure zur Melilotsäure hat sich als irreversibel herausgestellt, wobei Rohextrakte des Enzyms in der Lage waren, Melilotsäure zu einer Verbindung abzubauen, die Eigenschaften ähnlich der 2,3- Dihydroxyphenylpropionsäure aufwies.
Beschrieben wurde auch die direkte Reduktion von Coumarin zu
Dihydrocoumarin durch Enzyme aus Pseudomonas-Spezies (The metabolism of coumarin by a strain of Pseudomonas, Y. Nakayama, S. Nonomura, C. Tatsumi, Agr. Biol. ehem. 1973, 37(6), 1423 bis 1437). Der hierfür verwendete Mikroorganismus wurde mit Hilfe von Anreicherungskulturen aus Bodenisolaten gewonnen, wobei Coumarin als einzige Kohlenstoffquelle eingesetzt wurde. Auch gelang es, eine Coumarin- Reduktase aus einem rohen Zellextrakt zu gewinnen, mit deren Hilfe es möglich war, Coumarin in Gegenwart von NADH zu Dihydrocoumarin umzusetzen. Das hierfür verwendete Enzym erwies sich als hoch spezifisch, war allerdings nicht in der Lage, die Umsetzung von o-Coumarsäure oder verschieden substituierter Coumarin-Derivate zu katalysieren. Außerdem unterlag dieses isolierte Enzym keiner Produkthemmung durch Dihydrocoumarin. Gleichermaßen erfolgreich war die Isolierung einer MelilotaWo-Cournarathydroxylase, die in der Lage ist, 2-Monohydroxysäuren zu den entsprechenden 2,3-Dihydroxy-Verbindungen in Gegenwart von NADH und Sauerstoff umzubauen.
Die Bildung von DHC gemäß einer enzymatischen Bayer-Villinger-Oxidation von Indanon wurde ebenfalls für einen Arthrobacter-Stamm beobachtet, der in der Lage war, Dihydrocoumarin gemäß dem Fluoren-Abbauweg zu bilden (New metabolites in the degradation of fluorene by Arthrobacter sp. strain F101, M. Casellas, M. Grifoll, J. M. Bayona, A. M. Solanas, I Appl. Envrionm. Microbiol. 1997, 63(3), 819 bis 826). Zusätzlich wurde bei diesen Arbeiten eine Dihydrocoumarinhydrolase-Aktivität in Rohextrakten aus Fluoren- injizierten Zellen gefunden, weshalb keine Anreicherung größerer DHC- Mengen beobachtet wurde. Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde vorgeschlagen, dass die Melilotsäure als typisches Hydrolyse-Produkt durch eine D-Oxidation zur Salicylsäure metabolisiert wird. Mit Hilfe von Inkubationsversuchen mit 1 -Indanon konnten in neutralen Extrakten bis zu 3 Gew.-% DHC angereichert werden.
Da DHC auch als mögliches Zellgift angesehen wird, war es nicht weiter verwunderlich, dass mit Hilfe eines Enzyms aus Fusarium oxisporum der
irreversible Abbau von DHC zu Melilotat nachgewiesen werden konnte (Purification and characterization of a novel lactonohydrolase, catalyzing the hydroysis of aldonate lactones and aromatic lactones, from fusarium oxysporum, S. Shimizu, M. Kataoka, K. Shimizu, M. Hirakata, K. Sakamoto, and H. Yarnada, Eur. J. Biochem. 1992, 209, 383 bis 390).
Ähnliche Erkenntnisse wie bei Bakterien konnten auch bei Pilzen gewonnen werden. So konnte eine signifikante Abnahme des Coumarin-Gehaltes beobachtet werden, wenn Stämme von Aspergillus niger in Gegenwart von Coumarin inkubiert wurden. Hierbei erwies sich Melilotsäure als Hauptprodukt der Biotransformation unter gleichzeitiger Anwesenheit kleinerer Mengen von o-Coumarsäure und Spuren 4-Hydroxycoumarin sowie Catechol (Fungal Metabolism - I. The transformations of coumarin, o- coumaric acid and trans-cinnamic acid by aspergillus niger. S. M. Bockws, Phytochemistry 1967, 6, 127 bis 130).
Shieh et al gelang die Isolierung von Bodenpilzen mit Hilfe von Anreicherungskulturen, wobei Coumarin als alleinige Kohlenstoffquelle fungierte (Use of Coumarin by soil fungi, H. S. Shieh, A. C. Blackwood, Can. J. Microbiol. 1969, 15(6), 647 bis 648). In dieser Anreicherungskultur erwies sich Fusarium solani als aktivstes Isolat und Melilotsäure repräsentierte das Hauptprodukt des mit Fusarium inokulierten Coumarin-haltigen Mediums. Die Umsetzung von Coumarin konnte durch Belüftung des Mediums beschleunigt werden, und sie wurde zusätzlich durch die Zugabe von Eisen- und Manganspuren erhöht. Wurde die Kultur in einem o-Coumarsäure- haltigen Medium als alleinige Kohlenstoffquelle herangezogen, konnten hohe Ausbeuten an 4-Hydroxycoumarin erhalten werden. Beobachtet wurde ebenfalls das rasche Wachsen von Fusarium solani auf Dihydrocoumarin, das fast quantitativ zu Melilotsäure umgesetzt wurde. Da die Gesamtumsetzung von Coumarin zur Melilotsäure durch zellfreie Extrakte von Fusarium solani nur sehr langsam verlief, die Umsetzung von Dihydrocoumarin zur Melilotsäure allerdings sehr schnell, schlössen die Autoren, dass die Bildung der Melilotsäure aus Coumarin über die
intermediäre Bildung von Dihydrocoumarin verläuft.
T. Kosuge et al (The metabolism of aromatic coumpounds in higher plants. I. Coumarin and o-coumaric acid. T. Kosuge, E. E. Conn, J. Biol. Chem. 1959, 234(8), 2133 bis 2137) konnten nachweisen, dass Triebe von Melilotus alba in der Lage sind, Coumarin zu einer Mischung aus Melilotsäure und D- Glucosiden von Melilot- und o-Coumarsäure umzusetzen. Im Gegensatz zum Abbauweg in Arthrobacter, aber in Übereinstimmung mit den Beobachtungen bei Fusarium solani, folgte dem anfänglichen Reduktionsschritt von Coumarin zu Dihydrocoumarin dessen Hydrolyse zu Melilotsäure, was allerdings ohne die Anreicherung höherer Mengen an DHC erfolgte. Als Enzym, das für die Katalyse des Hydrolyseschrittes verantwortlich ist, wurde Dihydrocoumarinhydrolase aus Melilotus alba isoliert. Eine noch höhere DHC-Hydrolaseaktivität wurde für Melilotus officinalis berichtet (The metabolism of aromatic Compounds in higher plants. V. Purification and properties of dihydrocoumarin hydrolase of melilotus alba. T. Konsuge, E. E. Conn, J. Biol. Chem. 1962, 237(5), 1653 bis 1656).
Betreffend DHC als Geschmacks- und Aromastoff finden sich nicht nur in der Patentliteratur zahlreiche Hinweise auf Syntheseverfahren. Die dort beschriebenen Syntheserouten umfassen allerdings ausschließlich chemische Reaktionsschritte und stellen ausschließlich künstliches oder naturidentisches DHC zur Verfügung. So ist in US 6,462,203 die Reduktion von Coumarin zu Dihydrocoumarin mit Hilfe von Palladium-Katalysatoren beschrieben.
Nicht bekannt aus dem bisherigen Stand der Technik ist hingegen ein, insbesondere unter wirtschaftlichen Aspekten, geeignetes Verfahren zur Herstellung eines natürlichen Dihydrocoumarins, weshalb bislang natürliches DHC auch nicht als Handelsprodukt im Umlauf ist.
Aus diesem gravierenden Nachteil des Standes der Technik hat sich für die vorliegende Erfindung deshalb die Aufgabe gestellt, ein neues
Dihydrocoumarin, sowie ein zu diesem Zweck geeignetes Herstellungsverfahren, zur Verfügung zu stellen.
Gelöst wurde diese Aufgabe durch Bereitstellung eines natürlichen Dihydrocoumarins, technologisch hergestellt durch Biotransformation aus Coumarin.
Überraschend hat sich herausgestellt, dass dieses Dihydrocoumarin nicht nur mit Hilfe eines völlig natürlichen Systems hergestellt werden kann und damit das Kriterium eines natürlichen Stoffes erfüllt, sondern auch in Ausbeuten und einer Produktqualität erhältlich ist, die es in wirtschaftlicher Weise Anwendungsgebieten zugänglich macht, die bisher nur synthetischen Varianten vorbehalten waren. Tatsächlich weist natürlich hergestelltes DHC den synthetischen Varianten gegenüber eine signifikant erhöhte Produktqualität auf. Die Produktqualität beruht im Wesentlichen auf der Abwesenheit von Nebenprodukten oder unerwünschten Folgeprodukten, wie sie aus der technischen Umsetzung als nachteilig bekannt sind.
Neben dem technologisch durch eine Biotransformation aus Coumarin hergestellten Dihydrocoumarin selbst umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei die Biotransformation insbesondere mit Hilfe isolierter Enzyme und/oder Mikroorganismen durchgeführt wird. Als bevorzugtes Ausgangsmaterial sieht die vorliegende Erfindung reines Coumarin oder Coumarin aus einem Pflanzenextrakt vor. Hierbei können auch die Coumarin-haltigen Pflanzenextrakte selbst, welche bevorzugt nicht zusätzlich aufgereinigt, zusätzlich konzentriert oder sonst speziell behandelt sind, eingesetzt werden.
Hinsichtlich der enzymatischen Biotransformation werden als geeignete Enzyme Coumarat-Reduktasen (EC 1.3.1.11) oder Coumarin-Reduktasen empfohlen, die insbesondere aus Melilotus-Spezies, wie z.B. Melilotus officinalis oder Melilotus alba, stammen. Als besonders geeignete Enzyme aus Mikroorganismen werden solche von Saccharomyces, Arthrobacter,
Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes und Fusarium angesehen, wobei ggf. die Anwesenheit von Cofaktoren zu empfehlen ist.
Falls die Biotransformation nicht mit isolierten Enzymen durchgeführt werden soll, sondern mit Mikroorganismen, so sieht die Erfindung die Durchführung dieser Biokonversion mit Vertretern von Mikroorganismen, aus denen auch die alternativ verwendeten Enzyme üblicherweise stammen, also Saccharomyces, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes und Fusarium, vor.
Wie bei der Beschreibung der natürlichen Metabolismus-Prozesse bereits erwähnt, stellen Mikroorganismen Dihydrocoumarin überwiegend aus Coumarin her. In Anlehnung an diese Prozesse sieht die vorliegende Erfindung vor, die Biotransformation von Coumarin zu Melilotsäure gemäß Variante a) über o-Coumarsäure, oder alternativ gemäß Variante b) über intermediär entstehendes Dihydrocoumarin, durchzuführen. An beide Verfahrensschritte schließt sich erfindungsgemäß die Dehydratisierung der über die Schritte a) oder b) erhaltenen Melilotsäure zum Dihydrocoumarin an.
Vorzugsweise erfolgt die Dehydratisierung als Lactonisierung und mit Hilfe einer Säure bei erhöhten Temperaturen zwischen 30 und 200 0C, sowie bei verminderten Drücken von 10 bis 1 000 mbar. Geeignete Säuren für die Lactonisierung sind insbesondere organische Säuren, wie z.B. Zitronensäure. Alternativ sieht die Erfindung vor, die Dehydratisierung mit Hilfe von Enzymen, und bevorzugt mit Hilfe von Esterasen, durchzuführen, wobei das dabei entstehende Wasser kontinuierlich entfernt werden sollte, was die vorliegende Erfindung ebenfalls vorsieht.
Schließlich beansprucht die vorliegende Erfindung auch noch die Verwendung des technologisch hergestellten Dihydrocoumarins als natürlicher Aromastoff und in diesem Zusammenhang vorzugsweise in Karamell-, Vanille- und Rumaromen. Beansprucht wird aber auch die
Verwendung des Dihydrocoumarins zur Herstellung und/oder als Bestandteil von natürlichen, naturidentischen und synthetischen Aromen und vorzugsweise von Aromen von Honig, Melasse, Kokos, Schokolade, braunem Zucker, Toffee, Kirsche, Pflaume, Aprikose, Butter, Kondensmilch, Schlagrahm, Marshmellow, Butterbohnen, Johannisbrot, von typischen Aromanoten angebrannter Milch sowie von "Graham-Cracker". Unabhängig davon, ob das neue Dihydrocoumarin als natürlicher Aromastoff oder in Verbindung mit natürlichen, naturidentischen und synthetischen Aromen verwendet wird, empfiehlt die vorliegende Erfindung dessen allgemeine Anwendung in Backwaren, Süßwaren, Getränken, Cremes, Getreideprodukten und Milcherzeugnissen, womit auch typische Erzeugnisse der Nahrungsergänzungsmittelindustrie und
Funktionsnahrungsmittel im Zusammenhang stehen.
Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung ein neues, technologisch mit Hilfe einer Biotransformation aus Coumarin hergestelltes Dihydrocoumarin zur Verfügung, das entgegen den bisher bekannten Dihydrocoumarin-Varianten die Kriterien eines natürlichen Produkts erfüllt und zudem insbesondere die Erwartungen der Aromen- und Geschmacksstoffindustrie erfüllt.
Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Beispiele
Beispiel 1: Biotransformation von Coumarin durch Bacillus cereus
100 ml Standard I-Medium (Merck VM200082; 15 g M Pepton, 3 g M Hefeextrakt, 6 g I"1 NaCI, 1 g I"1 Glucose) wurden mit einer Bacillus cereus Kultur inokuliert und 24 h bei 30 0C und 180 rpm kultiviert. Nachfolgend wurden 500 μl einer Lösung von Coumarin in Ethanol (100 mg ml"1) zugegeben und weiter bei 30 0C geschüttelt. Die Konzentrationen von Coumarin und Melilotsäure nach 48 h Kultivierungszeit betrugen 267 bzw. 181 mg l"1.
Beispiel 2: Biotransformation von Coumarin durch Pseudomonas orientalis
Die Durchführung erfolgte analog Beispiel 1 , jedoch wurde eine Pseudomonas orientalis Kultur anstelle Bacillus cereus verwendet. Die Konzentrationen von Coumarin und Melilotsäure nach 48 h Kultivierungszeit betrugen 264 bzw. 130 mg M.
Beispiel 3: Biotransformation von Coumarin durch Saccharomyces cerevisiae
Die Durchführung erfolgte analog Beispiel 1 , jedoch wurde ein für Hefen optimiertes Medium (20 g M Pepton, 10 g I 1 Hefeextrakt, 20 g r1 Glucose) und eine Saccharomyces cerevisiae (DSMZ 2155) Kultur anstelle Bacillus cereus verwendet. Die Konzentration von Melilotsäure nach 144 h betrug 554 mg I 1. Coumarin war nicht mehr nachweisbar.
Beispiel 4: Dehydratisierung von Melilotsäure
1 g Melilotsäure (erhalten nach Beispiel 1 oder 2) wurde mit 10 mg Zitronensäure im offenen Glasgefäß 1 h auf 160 0C erhitzt. Das Produkt wurde mittels HPLC untersucht. Es enthielt 90 Gew.-% Dihydrocoumarin.
Claims
1. Dihydrocoumarin, technologisch hergestellt durch Biotransformation aus Coumarin.
2. Verfahren zur Herstellung von Dihydrocoumarin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biotransformation mit Hilfe isolierter Enzyme und/oder Mikroorganismen durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass reines Coumarin, Coumarin aus einem Pflanzenextrakt oder ein Coumarin- haltiger Pflanzenextrakt eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Enzyme Coumarat-Reductasen (EC 1.3.1.11 ) oder Coumarin- Reductasen, insbesondere aus Melilotus-Spezies (z. B. Melilotus officinalis oder Melilotus alba) oder aus Mikroorganismen der Reihe Saccharomyces, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes und Fusarium eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mikroorganismen der Reihe Saccharomyces, Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Basidiomycetes und Fusarium verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biotransformation ausgehend von Coumarin
a) über o-Coumarsäure oder b) über intermediäres Dihydrocoumarin
zur nachfolgenden Stufe der Melilotsäure durchgeführt wird, und anschließend die via a) oder b) erhaltene Melilotsäure zum Dihydrocoumarin dehydratisiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydratisierung als Lactonisierung mit Hilfe einer Säure, vorzugsweise einer organischen Säure wie z.B. Zitronensäure, bei erhöhten Temperaturen zwischen 30 und 200 0C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydratisierung mit Hilfe von Enzymen, und besonders bevorzugt mit Hilfe von Esterasen, durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass entstehendes Wasser kontinuierlich entfernt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydratisierung bei verminderten Drücken von 10 bis 1 000 mbar durchgeführt wird.
11. Verwendung von Dihydrocoumarin nach Anspruch 1 , als natürlicher Aromastoff, vorzugsweise in Karamell-, Vanille- und Rum-Aromen.
12. Verwendung von Dihydrocoumarin nach Anspruch 1 zur Herstellung und/oder als Bestandteil von natürlichen, naturidentischen und synthetischen Aromen, vorzugsweise von Aromen von Honig, Melasse, Kokos, Schokolade, braunem Zucker, Toffee, Kirsche, Pflaume, Aprikose, Butter, Kondensmilch, Schlagrahm, Marshmallow, Butterbohnen, Johannisbrot, angebrannter Milch und Graham-Cracker.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 oder 12 in Backwaren, Süßwaren, Getränken, Cremes, Getreideprodukten und Milcherzeugnissen.
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