PL237708B1

PL237708B1 - 3’-Hydroksy-4’-O-β-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon i sposób wytwarzania 3’-hydroksy-4’-O-β-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)- flawanonu

Info

Publication number: PL237708B1
Application number: PL426985A
Authority: PL
Inventors: Monika Dymarska; Edyta Kostrzewa-Susłow; Tomasz Janeczko
Original assignee: Wrocław University Of Environmental And Life Sciences
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2021-05-17
Also published as: PL426985A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest związek o nazwie 3'-hydroksy-4'-O-ß-D-(4"-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon i sposób wytwarzania 3'-hydroksy-4'-O-ß-D-(4"-O-metyloglukopiranozylo)-flawanonu. Sposób ten polega na tym, że do podłoża odpowiedniego dla grzybów strzępkowych wprowadza się szczep Isaria fumosorosea KCH J2. Po upływie co najmniej 72 godzin do hodowli wprowadza się substrat, którym jest 4'-metoksyflawanon o wzorze 1, rozpuszczony w rozpuszczalniku organicznym mieszającym się z wodą. Transformację prowadzi się w temperaturze od 20 do 30 stopni Celsjusza, przy ciągłym wstrząsaniu co najmniej 96 godzin. Kolejno produkt ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą i oczyszcza chromatograficznie.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest 3’-hydroksy-4’-O^-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon i sposób wytwarzania 3’-hydroksy-4’-O ^-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon o wzorze 2, przedstawionym na rysunku.

Związek ten może znaleźć zastosowanie jako antyoksydant w przemyśle spożywczym oraz jako składnik środków farmaceutycznych i kosmetycznych, a także dodatek do pasz.

Medycyna prewencyjna zyskuje w ostatnich latach coraz większe znaczenie. Uważa się, że >50% współczesnych problemów zdrowia publicznego można zapobiec poprzez stosowanie odpowiedniej diety (Cassidy, A.; Berry anthocyanin intake and cardiovascular health. Mol Aspects Med. 2018, 61, 76-82). Polifenole, do których zalicza się związki flawonoidowe, stanowią największą grupę wtórnych metabolitów roślinnych przyjmowanych wraz z pokarmem. W związku z ich silnym i zróżnicowanym prozdrowotnym działaniem zaleca się zwiększenie spożycia warzyw i owoców w codziennej diecie ludzi. Rośnie także liczba suplementów diety zawierających, w swoim składzie polifenole (Deng J, Yang H, Capanoglu E, Cao H, Xiao J. Technological aspects and stability of polyphenols. Polyphenols: Properties, Recovery, and Applications. Elsevier Inc.; 2018. 295-323, Perez-Vizcaino F, Fraga CG. Research trends in flavonoids and health. Arch Biochem Biophys. 2018;646:107-12).

Uważa się, że glikozydy flawonoidowe przed absorpcją w układzie pokarmowym muszą zostać poddane hydrolizie przez mikroflorę jelitową do odpowiednich aglikonów. Dowiedziono jednak, że częściowa absorpcja połączeń cukrowych flawonoidów również jest możliwa.

Cząsteczka glukozy przyłączona w pozycji 3 kwercetyny (3,3’,4’,5,7-pentahydroksyflawon) zwiększała absorpcję tego związku w jelicie cienkim do 52%, w porównaniu z 24% absorpcją aglikonu kwercetyny i 17% rutynozydu kwercetyny (Heim, K. E.; Tagliaferro, A. R.; Bobilya, D. J. Flavonoid antioxidants: Chemistry, metabolism and structure-activity relationships. J. Nutr. Biochem. 2002, 13, 572-584, Hollman, P. C.; Bijsman, M. N.; van Gameren, Y.; Cnossen, E. P.; de Vries, J. H.; Katan, M. B. The sugar moiety: is a major determinant of the absorption of dietary flavonoid glycosides in man. Free Radic. Res. 1999, 31,569-573).

Flawonoidy w roślinach występują wyłącznie w połączeniu z jednostkami cukrowymi. Glikozylacja skutkuje wzrostem rozpuszczalności cząsteczki flawonoidu w wodzie i wzrostem jego stabilności. Dzięki temu zwiększa się przyswajalność przyjmowanych z pokarmem związków flawonoidowych (J. Xiao, T.S. Muzashvili, M.l. Georgiev, Biotechnology Advances, 2014, 32, 1145-1156, Plaza, M.; Pozzo, T.; Liu, J.; Gulshan Ara, K. Z.; Turner, C.; Nordberg Karlsson, E. Substituent effects on in vitro antioxidizing properties, stability, and solubility in flavonoids. J. Agric. Food Chem. 2014, 62, 3321-3333).

W dostępnej literaturze brak jest informacji na temat otrzymywania 3’-hydroksy-4’- O -β-D-(4”- O -metyloglukopiranozylo)-flawanonu na drodze syntezy chemicznej i biotransformacji.

W ostatnich latach w leczeniu i prewencji chorób coraz większe znaczenie zyskują związki pochodzenia naturalnego i ich odpowiedniki uzyskane na drodze biotransformacji. Dlatego istotne jest poszukiwanie nowych sposobów wytwarzania związków aktywnych biologicznie, które mogą być wykorzystane w przemyśle farmaceutycznym, ale też kosmetycznym i spożywczym.

Istotą wynalazku jest 3’-hydroksy-4’-O-β-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon.

Istota sposobu polega na tym, że do podłoża odpowiedniego dla grzybów strzępkowych wprowadza się szczep Isaria fumosorosea KCH J2.

Po upływie co najmniej 72 godzin do hodowli wprowadza się substrat, którym jest 4’-metoksyflawanon, rozpuszczony w rozpuszczalniku organicznym mieszającym się z wodą. Transformację prowadzi się w temperaturze od 20 do 30 stopni Celsjusza, przy ciągłym wstrząsaniu co najmniej 96 godzin. Kolejno produkt ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą i oczyszcza chromatograficznie. 3’-hydroksy-4’-O-β-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon znajduje się we frakcji o pośredniej polarności, w trzecim paśmie od linii startu.

Korzystnie jest, gdy stosunek masy dodawanego substratu do objętości hodowli wynosi 0,1 mg:1 mL.

Korzystnie także jest, gdy proces prowadzi się w temperaturze 25 stopni Celsjusza.

Dodatkowo, korzystnie jest, gdy transformację prowadzi się przez 168 godzin.

Korzystnie również jest, gdy oczyszczanie prowadzi się wykorzystując cienkowarstwową chromatografię preparatywną w układzie eluującym chloroform:metanol 9:1.

Postępując zgodnie z wynalazkiem, w wyniku działania układu enzymatycznego zawartego w komórkach szczepu Isaria fumosorosea KCH J2, następuje hydroksylacja i przyłączenie 4-metoksy-β-D-glukozy

PL 237 708 Β1 przy C-6 oraz demetylacja przy C-4’. Uzyskany w ten sposób produkt wydziela się z wodnej kultury mikroorganizmu, znanym sposobem, przez ekstrakcję rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą (octan etylu).

Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie 3’-hydroksy-4’-O-3-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanonu w temperaturze pokojowej i przy pH naturalnym dla szczepu wykorzystując mikroorganizm niebędący patogenem ludzkim.

Wykorzystanie biotransformacji, zamiast syntezy chemicznej, umożliwia, w sposób przyjazny dla środowiska, uzyskanie związków o wyższej biodostępności i aktywności biologicznej, niż użyte substraty (E. Kostrzewa-Susłow, J. Dmochowska-Gładysz, J. Oszmiański, Journal ot Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2007, 49 (1-4), 113-117, W. A. Loughlin, Bioresource Technology, 2000, 74, 49-62).

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania.

Przykład

Do kolby Erlenmajera o pojemności 2000 cm³, w której znajduje się 500 cm³ sterylnej pożywki zawierającej 10 g aminobaku i 30 g glukozy, wprowadza się szczep Isaria fumosorosea KCH J2 ujawniony w zgłoszeniu patentowym o numerze P.416996, Po 96 godzinach jego wzrostu dodaje się 50 mg 4’-metoksyflawanon o wzorze 1, rozpuszczonego w 1 cm³ tetrahydrofuranu. Transformację prowadzi się w 25 stopniach Celsjusza przy ciągłym wstrząsaniu przez 7 dni. Następnie mieszaninę poreakcyjną ekstrahuje się trzykrotnie octanem etylu, osusza bezwodnym siarczanem magnezu i odparowuje rozpuszczalnik. Otrzymany ekstrakt oczyszcza się chromatograficznie, używając jako eluentu mieszaniny chloroformu i metanolu w stosunku 9:1. Produkt znajduje się we frakcji o pośredniej polarności, w trzecim paśmie od linii startu.

Na tej drodze otrzymuje się 12,8 mg 3’-hydroksy-4’-O-3-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanonu (wydajność 15%). Stopień konwersji substratu według HPLC >99%.

Uzyskany produkt charakteryzuje się następującymi danymi spektralnymi.

Opis sygnałów pochodzących z widma ¹H NMR (600 MHz, Aceton-de)

Sygnały pochodzące od szkieletu flawonoidowego	Sygnały pochodzące od jednostki cukrowej
δ [ppm]	J[Hz]	H	δ [ppm]	J[Hz]	H
5,59 (dd)	J= 12,8, 2,9	H-2	4,82 (d)	J=7,8	1C
3,18 (dd)	J=16,9, 12,8	H-3_A	3,54 (m)		2C
2,84 (m)		H-3_e	3,67 (m)		3C
7,87 (m)		H-5	3,26 (m)		4C
7,11 (m)		H-6	3,50 (m)		5C
7,61 (m)		H-7	3,74 (m) 3,87 (m)		6C
7,11 (m)		H-8	3,60 (s)		4C-OCH_a
7,15 (m)		H-2'
7,25 (m)		H-5’
7,02 (m)		H-6’

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. 3’-Hydroksy-4’-O-3-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon o wzorze 2.

2. Sposób wytwarzania 3’-hydroksy-4’-O-3-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanonu, znamienny tym, że do podłoża odpowiedniego dla grzybów strzępkowych wprowadza się szczep Isaria fumosorosea KCH J2, następnie po upływie co najmniej 72 godzin do hodowli wprowadza się substrat, którym jest 4’-metoksyflawanon o wzorze 1, rozpuszczony w rozpuszczalniku

PL 237 708 Β1 organicznym mieszającym się z wodą, transformację prowadzi się w temperaturze od 20 do 30 stopni Celsjusza, przy ciągłym wstrząsaniu, co najmniej 96 godzin, po czym produkt ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą i oczyszcza chromatograficznie, przy czym 3’-hydroksy-4’-O-3-D-(4”-O-metyloglukopiranozylo)-flawanon o wzorze 2 znajduje się we frakcji o pośredniej polarności, w trzecim paśmie od linii startu.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek masy dodawanego substratu do objętości hodowli wynosi 0,1 mg : 1 mL.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze 25 stopni Celsjusza.

5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że transformację prowadzi się przez 168 godzin.

6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że oczyszczanie prowadzi się wykorzystując cienkowarstwową chromatografię preparatywną w układzie eluującym chloroform:metanol 9:1.