Biosintese da Escopoletina e Escopolina em mandioca deteriorao fisiolgica ps colheita: Isomerizao E-Z

Biosintese da Escopoletina e Escopolina em mandioca na deteriorao fisiolgica ps colheita: Isomerizao E-Z Diciplina: Quimica dos Produtos Naturais Prof Beatriz Helena L.N.S. Maia Alunos: Inaiara Casapula e Joares FabianoUniversidade Federal do ParanIntroduoNome cientifico: Manihot esculenta Crantz Famlia:EuphorbiaceaeGnero:ManihotEspcie:M. esculenta

Nome popular: NoBrasil, possui muitos nomes, usados em diferentes regies, tais como:mandioca-brava- a que contm o venenosocido ciandrico -aipim,castelinha,macaxeira, maniva,maniveira,po-de-pobre,e variedades comoaiapuecaiabana, ou nomes que designam apenas a raiz, como caarina.Importante fonte de alimentao nos paises da America do Sul

IntroduoEmbora a mandioca relativamente fcil de crescer, mesmo em mau solos e sob condies de seca . suas razes tm um tempo de vida curto de apenas um a trs dias , devido DETERIORIZAO fisiolgicas ,que pode trazer um desperdcio significativo e e perda econmica.

IntroduoHidroxicumarinas desempenham o papel de defesa da planta contra microrganismos .As Cumarinas solactonas do cido o-hidroxi-cinmico. So amplamente distribudos nos vegetais, como: GuacoCastanha da ndia,(muito utilizada contravarizes),Emburana,Agrio,CumaruCanela,Entre outras, e em frutas comomorango,cereja edamasco.

IntroduoPossuem um odor forte e caracterstico debaunilha, sendo amplamente utilizadas comoaromatizantes de produtos industrializados e como fixadores de perfumes. Apresentam atividadeantibitica,broncodilatadora,fungicida, anticoagulante,vasodilatadora,espasmolticaeantitrombtica.

A cumarina tem sido usada tambm como aromatizante de fumos e algumas bebidas alcolicas, embora seja proibido o seu uso comoflavorizantede alimentos, em razo de sua possvelhepatotoxicidade.

IntroduoOs autores analisaram artigos para investigarem se o processo de isomerizao era fotoqumico ou enzimtico, em diferentes plantas. Esta reviso da literatura revelou vises conflitantes sobre o EZ- mecanismo de isomerizao em cumarina a biossntese varia de uma espcie para outra , mas a fase de isomerizao no foi relatado anteriormente para escopoletina e escopolina na biossntese de mandioca ou de outras plantas.IntroduoNesse estudo sobre as razes de mandioca , os autores propem que a isomerizao em escopoletina e escopolina a biossntese fotoqumica , deve ser biosintetizadas escopoletina - d4 e escopolina - d4 em razes de mandioca durante PPD quando alimentados com cido E- cinmico - d7 . se a isomerizao enzimtico , escopoletina - d4 e a escopolina - d4 , ou escopoletina - d3 e scopolin - d3 poderia ser biosintetizadas dependendo sobre o mecanismo da enzima . Esta perda especfica de um proton no foi discutida antes na biossntese de quaisquer cumarinas nem de mandioca , nem em outras plantas.

Isomeria E-ZE vem do alemo entgegen -> opostosZ vem do alemo zusammen -> juntos

isomerizao do cido o-cumrico em brotos M. officinalis

Reao catalisada pela luzMateriais e MtodosTubrculos razes de diferentes cultivares ( MCOL 22 , MNGA 19 , MNGA 2 ) foram colhidas a partir de plantas de mandioca que crescem no vidro tropical casa na Universidade de Bath com a seguinte condio: 22-28 C, umidade relativa (UR ) ( 40-80% ) e um perodo de luz 14 h por dia

Os padres foram obtidos a partir da rota Sigma -Aldrich Chemical Co. Ltd , Reino Unido. E- cinmico , cido 2 ,3,4,5,6 - d5 foi obtido a partir de CDN Istopos , Canad.

Materiais e MtodosAs analises em HPLC foram obtidas em um equipamento com sistema de equipado com bomba (Jasco PU 980) e monitorado a 360 nm com um detector de UV Jasco - 975 , utilizando 16 % de acetonitrila e 84% gua contendo cido frmico a 0,1 % , velocidade de 4 mL / min de fluxo a 20 C. Os cromatogramas foram obtidos registados num Goerz Metrawatt Servogor 120 gravador . Colunas de HPLC foram adquiridos a partir de Phenomenex Inc. : Fenomenex Gmeos 10 l C18 110A 250mm 10 com guarda coluna Phenomenex Gmeos 5 l C18 1010 mm

Materiais e MtodosHR EM ESI foi realizada num equipamento da Bruker espectrmetro de massa micrOTOF no departamento de Farmcia e Farmacologia da Universidade de Bath ou em um Micromass Quattro II em EPSRC Centro Nacional de Espectrometria de Massa Service, Universidade de Pas de Gales, Swansea. Os espectros de RMN foram obtidos num Varian Mercury Espectrmetro a 400 MHz ( 1H ) e 100 MHz ( 13C ) em CD3OD , todos os desvios qumicos so referidos em partes por milho ( ppm) relativamente ao tetrametilsilano interno , e as constantes de acoplamento ( J) so absolutos Os valores em Hz .

Materiais e Mtodos - Extrao e Purificao de escopolina e escopoletinaRazes de mandioca (1,3 kg, diversas cultivares ) foram descascados ( 1,1 kg) e , em seguida, cortado em cubos de aproximadamente 1 cm3 , permitiu a deteriorar-se para at 6 dias sob condies controladas ( 20 C, 80-90 % H.R. ) at triturao e extrao.

Materiais e Mtodos Extrao e Purificao de escopolina e escopoletinaMateriais e Mtodos Extrao e Purificao de escopolina e escopoletinaMateriais e Mtodos Extrao e Purificao de escopolina e escopoletinaMateriais e Mtodos Alimentao com cido E-cinmico- D7Materiais e Mtodos Alimentao com cido E-cinmico- D6Materiais e Mtodos Alimentao com cidos E- cinmico- DnMateriais e Mtodos Alimentao com cido E- cinmico D7 , ( 2,3,2,3,4,5,6) em luz e escuro

Materiais e Mtodos Alimentao com cido E- cinmico D7 , ( 2,3,2,3,4,5,6) em luz e escuro Estrutura basica de cumarinas

Rota das cumarinas

Hidroxilao do cido cinmico

Rota da cumarina

Rota do escapoletina a partir do cido cinmico

Resultados e DiscussoUma experincia preliminar foi realizado alimentando raiz de mandioca em cubos com deutrio rotulado cido E- cinmico -D7 , para determinar o nvel de incorporao de rtulo observada sob estas condies simples , a fim de investigar os intermedirios ao longo da via biossinttica hidroxicumarina . No entanto , o intrigante resultado que escopoletina - D3 e os seus O- glicosdeo escopolina - d3. Foram obtidos e no o ( esperado ) correspondente anlogos d4 os levou a investigar o estgio de isomerizao em detalhe .

Resultados e DiscussoHR EM ESI espectros revelou a presena dos picos de abundncia natural de escopolina e escopoletina , alm de picos escopolina - d3 e escopoletina - d3 . No houve MS picos correspondentes a escopolina-d4 ou escopoletina -d4 que espervamos a partir da experincia de alimentao de cido E- cinmico - d7.Este perda de um tomo de deutrio mais do que o esperado pelos pesquisadores durante a biossntese,.Requer uma reconsiderao dos mecanismos ao longo do caminho . A fim de determinar qual o tomo de deutrio adicional tinha sido perdido Uma outra experincia de alimentao foi realizada usando E- cinmico , cido 3 ,2,3,4,5,6 - d, 6 isto , com istopo 1H em C- 2 . este beneficia dos mesmos dois produtos.Resultados e DiscussoA fim de investigar a biossntese de escopoletina e escopolina durante PPD , um experimento de alimentao foi desenvolvido . recentemente razes de mandioca colhidas foram alimentados com diferentes deuterado do cido E- cinmico intermedirios , com um pH 7.5 ajustado para ser compatvel com o estado fisiolgico das razes . Uma amostra autntica comercial de escopoletina foi utilizado para identificar o seu pico HPLC nos extratos de raiz , no entanto , escopolina no est comercialmente disponvel .Identificados por RMN E HR EM, e a escopolina foram utilizados uma amostra de referencia.

Resultados e Discusso Alimentao com cido Cinmico Dn

Resultados e Discusso - Alimentao com cido Cinmico Dn

Resultados e DiscussoOs resultados obtidos, confirmam que o EZ- isomerizao da C = C ligao dupla na biossntese de escopoletina e escopolina em razes de mandioca durante PPD envolve a troca especfica do tomo de hidrognio na posio 2 do cido E- cinmico e, portanto, susceptvel de ser catalisada por enzima.. Se esta isomerizao biossinttica passo ao longo do caminho de escopoletina foi um no enzimtica reao fotoqumica , que seria de esperar para proceder atravs de um diradical decorrente pela luz mediada fisso homoltica (para p * excitao) , rotao de r -bond do diradical que ento fecha a ligao C = C dupla , para se obter o ismero-Z

Resultados e DiscussoPortanto , h haveria a perda de C - 2 de deutrio ( ou prton ) durante o isomerizao fotoqumica de E- cinmico cido - d7 que faria ser convertido em escopoletina - d4 e este no foi observado . alimentao experimentos com E- cinmico cido -D7 em luz ou em condies de pouca luz Por conseguinte, foram realizados para determinar se ou no o enzimtica reao de luz necessria .

Resultados e DiscussoO resultado esperado de alimentar cido E-cinmico-D7 escopoletina-d4. Em mandioca sob PPD, os resultados reais de experimentos de alimentao com cido E-cinmico- d7 2,3,2,3,4,5,6- e cido E-cinmico-3,2,3,4,5,6-d6 so de que ambos os precursores deu escopoletina-d3.

Os resultados experimentais de alimentao E-cinmico- cido 2,3,4,5,6-d5 e cido E-cinmico-2-d1 mostra os padres de marcao isotpica de escopoletina escopoletina-d2.Resultados e DiscussoPara confirmar a perda do prton de deutrio a partir do C-2, os autores decidiram alimentar os cubos com o istopo de deutrio localizados em C-2.Sntese do cido E-cinmico-2-d1 , e confirmaram a sntese por RMN 13C Alimentaram os cubos com o E-cinmico-2-d1 , e Resultados e Discusso

Resultados e discussoAlternativamente , uma adio nucleoflica de gua atravs o C = C dupla ligao pode ocorrer , para se obter o b - hidroxicido , como em o segundo passo da b - oxidao bem conhecido dos gordos saturados cidos , seguido de rotao r - ligao e de eliminao de gua para efeitos a isomerizao . Resultados e discussoNa fermentao de trevo doce (M. alba) , ataque microbiano em cido o- cumrico leva a 4 hydroxicoumarina e, finalmente, para o dicumarol (a partir de uma reaco de aldol cruzado com formaldedo microbiana ) ( Bellis et al , 1967; . Bye e King, 1970) ea histria varfarina bem conhecido (Last , 2002). Tal uma reaco levaria a uma perda de H ( ou D ) a partir da posio C-3 do cido cinmico e, portanto, ns no consideramos microrganismos para estar envolvido na biossntese de cumarina em mandioca . A gua igualmente adicionada ao cido E- cinmico , durante a primeira etapa de benzaldedo , vanilina , benzico , saliclico e cido biossntese vanilloic ; enoil - SCoA hidratase em plantas e bactrias, catalisa a adio de gua, atravs da ligao dupla de um a , b insaturado tiol-ster ( por exemplo, cinamol SCoA ou feruloil SCoA ) ( Gasson et al . , 1998; Abd El - Mawla e Beerhues , 2002; . Bahnson et al , 2002; Walton et ai . , 2003) . Resultados e discussoO intermedirio a partir de um tal nucleoflico. Adicionalmente na posio b poderia sofrer rotao r - ligao e , em seguida, antiperiplanar - ( b - ) eliminao conduzindo formao do geomtrica ismero . Conclumos, portanto, que, como escopoletina - d3 e scopolin - d3 ( no d4) foram biosintetizadas quando cubos de mandioca foram alimentados com E- cido cinmico - d7 , e como j estabelecido que a isomerizao fase da sua biossntese em razes de mandioca durante PPD no fotoqumica , mas sim enzimtica , que pode ser catalisada por uma isomerase que no dependente da luz .conclusoOs autores estabeleceram atravs dos procedimentos e anlises que a isomerizao fase da sua biossntese em razes de mandioca durante PPD no fotoqumica , mas sim enzimtica , que pode ser catalisada por uma isomerase que no dependente da luz .Bibliografia Soad A.L. Bayoumi a, Michael G. Rowan a, Ian S. Blagbrough a, John R. Beeching. Biosynthesis of scopoletin and scopolin in cassava roots during post-harvest physiological deterioration: The E-Z-isomerisation stage. Journal Phitochemistry, 69, 2008 , 2928-2936.