Çayın Flavan – 3 – ols İçeriği

Çayın Flavan – 3 – ols İçeriği

Flavonoidler

Doğada ki flavonoidler polifenoliktir. Polifenoller, aromatik bir halka biçiminde bir veya daha çok hydroxyl’i geçici bir süre içeren maddelerdir. Fenolik maddeler genellikle suda çözünür ve sık sık glikozid gibi bir şeker ile birleşmiş ve genellikle vakuolde yerleşmiştir. Flavonoidler, yapısı bilinen fenoliklerin binlerce büyük grubundandır. Ancak basit monocyclic fenoller, phenylpropanoidler ve fenolik quinonlar ayrıca daha boldur.Bitkilerdeki polimerlerin bir kaçı, ayrıca doğada ki polifenolikler yani ligninler, melaninler ve taninlerdir. Fenolik birimlere ayrıca protein, alkoloid ve terpenoidlerde de rastlanır (1).

Flavonoidlerin tüm yapıları, ana madde flavone‘den türemiştir. Flavonoidler çoğunlukla suda çözünen bileşiklerdir. Flavonoidler %70'lik etanol ile ekstrakte edilebilir ve sonra bu ekstraktın sulu fazı petrol eteri ile bölünerek kaldırılacaktır. Onlar doğal fenolikler olduğundan dolayı, flavonoidler amonyak ile veya baz ile muamele edildikleri zaman renkleri değişir. Flavonoidler ayrıca şiddetli UV ile uygun absorblama yapan birleşik sistemler de görülürler (1). Flavonoidlerin 15 C’lu temel birimi üç karbon zinciri ile bağlanmış (A ve B) iki benzen halkasından ibarettir. Heterocyclic zincir formunda ki (C) (Şekil 1.1) çoğu flavonoidlerde C zincirlerinin oksidasyonuyla genellikle ana sınıflara bölünmüşlerdir (2). Şekil 1.2 de flavonoidlerin daha büyük alt grupları görülmektedir.

Flavonoid Biyosentezi :

Diğer bitkilerde ki flavonoid mekanizması üzerinde daha çok çalışma yapılmış olmasına rağmen, çay’da ki diğer polifenolikler ve flavon–3–ols‘un metabolizması üzerinde çok az detaylı bilgi mevcuttur.Çay’da ki flavonoid metabolizmasından anlaşılanın çoğu, diğer bitkilerin metabolizmasından yapılan varsayın üzerinde temellenmişti (3). Bununla birlikte ileri sürülen yolarla, literatürdeki bilgi arasında büyük sapma bulunmamıştır. Birinci bölümde flavonoid metabolizması üzerindeki takdim, flavonoid metabolizmasının genel bir tanımlaması olacaktır. İkinci bölüm çay bitkisin de varsayılan flavonoid metabolizması üzerinde olacaktır. Son olarak çay yapraklarında ki farklı flavon–3–ols bileşiklerinin sentez sürecinden sorumlu adım lar tartışılacaktır.

Genel Flavonoid Biyosentezi :

Flavonoidler ayrıca ikinci metabolitler olarak da bilinir. İkinci metabolitlerin tüm bileşikleri üretici organizmaların büyümesi ve yaşaması için tümüyle gerekli değildir. Diğer bir ifadeyle, ikinci metabolit bir yolla elemine edilmişse (bir mutasyon ile) organizma büyümeyi sürdürecektir. İkinci metabolizmaların biyosentezinde, birinci metabolitlerden sınırlı bir sayıda yararlanılır.

İkinci metabolizmada 4 temel alt yol vardır;
-izopren alt yolu,
-polyketide alt yolu,
-shikimate alt yolu
- amino asit alt yolu (şekil 1.3) (4).

Tartışmalar dan sonra anlaşıldığı gibi, shikimate ve amino asit alt yolları, çay flavon–3–ols‘un metabolizması üzerinde önemli etkiye sahiptir.

Flavonoidlerin biyosentezi, karbonhidrat metabolizmasından başlar.

Shikimate alt yolu, phenylpropanoid yolu sayesinde flavonoid yolunun öncüsü olan phenyllalanine’nin sentezi sürecinden sorumludur, ki o çay flavon–3–ols‘un biyosen tez işleminin son aşamasında bir ester ile birleşip flavon–3– ols’e bağlanmış olacaktır. Bununla birlikte manoly – Co enzyme A (- CoA) flavonoid biyosentezi için diğer bir öncüdür. Bu bileşik, acetyl – CoA dan sentezlenmiştir, ki o citric asit zincirinden kaynak lanır (şekil 1.4) (5). Phenylpropanoid alt yolu, flavonoidlerde dahil bitkilerdeki fenolik bileşiklerin büyük bir miktarda biyosenteze verildiği ilk aşamadır.Genellikle phenylpropanoid alt yolu phenylallanin ile başlar ve 4 – Coumaryl – CoA ile sonlanır (6). Phenylpropanoid alt yolu bununla birlikte bileşiklerin bütün bir sırası için öncüler üretir. Bu bileşiklerin fonksiyonları yapısal varyasyonları kadar çeşitlidir, bitki – mikrop interaksiyonlarında göze çarpan moleküller ile böcek kovucuları, UV koruyucuları, phytoalexins (saldırı altındaki bitkiler tarafından üretilen antibiyotikler ) ve çiçek pigmentlerini kapsar. Bu bileşikler ayrıca yapısal polimerler gibi çalışır suberin, lignin ve diğer hücre duvarı bileşenleri gibi (şekil 1.5 ) (7).

Phenylpropanoid yolunda ilk enzimatik reaksiyon, phenylallanine ammonia lyase (PAL) vasıtasıyla cinnamic asit üretmek için phenylallaninenin deaminasyonudur. Bu enzim aynı zamanda çeşitli alt yolların akış yönünün oluşumu için önemli bir düzenleyici enzimdir. Çeşitli bitki türlerinde küçük bir multi gen ailesi tarafından kodlanmış olan PAL genine sahip oldukları görülmüş tür (8). PAL aktivitesi aslında gen anlamı seviyesinde düzenlenmiştir. Bununla birlikte, PAL fosforilasyonla ve enzim aktivasyonuyla phenylpropanoid yolunun dallarında üretilmiş ürünler yoluyla geri beslemeyi yavaşlatma veya aktive etme yoluyla düzenleme yapmış olduğu ayrıca görülmüştür. PAL aktivitesi bitkilerin gelişme aşamasında ve yaralar, enfeksiyonlar, çevresel uyarıcılar (UV ışığıda maruz kalmakta dahil ) gibi faktörler tarafından düzenlenmiştir (9). Türlerin bir çoğu için çeşitli isoform’ ları bulunduğu ayrıca görülmüştür (10).

	PAL enziminin çayda flavon–3 ols ‘ün biyosentezinde ayrıca önemli olduğu görülmüştür. Sangwan ve Ravindranath 1997 çayda ki toplam fenolikler ve tyrosine ammonia lyase (TAL) ile PAL‘ın enzim aktiviteleri arasın da pozitif bir korelasyon görmüştür. Bunu yılın farklı büyüme sezonları süresince farklı çay klonlarında ki PAL aktivitesi ve toplam fenolik içeriğini denetleme yoluyla belirlemiştir. Diğer bir araştırma çay bitkisinin farklı bölümlerinde ki kateşin içeriği ve PAL enzim aktivitesini ölçme yoluyla bu korelasyonu ayrıca belirlemişlerdir (11). Farklı çay klonlarında kateşin içeriği ve PAL aktivitesi arasında pozitif bir korelasyon ölçülmüştür (11). Gölgeye maruz kalmış çay klonlarında ki çay yapraklarının kateşin içeriğinde bir azalma belirlenmiştir, ki o ayrıca çay yapraklarında ki PAL aktivitesinde ki azalma ile de aynı zamana rastlar (12). Çay yapraklarında ki kateşin ve Pal aktivitesi arasında ki pozitif korelasyon için böyle çeşitli kanıtlar vardır. PAL geni çay için sınıflandırılmış ve klonlanmıştır (13). RFLP “polymorphism restriction fragment length” yöntemiyle çay bitkilerinin PAL genlerini araştırmada cDNA çay PAL’ı kullanılmıştır. Assam hibritlerinin çoğunda görülen daha çok sayıda PAL – hybridization bantlarından kaynaklarda önceden belirtilen PAL genetik varyasyonunun çok yüksek oldu ğu görülmüştür. Diğer bir yöntem de, Japon yeşil çayının yetiştirildiği C.sinensis varyetelerini beş gruba bölmek yararlı olabilir. Çay haploid genomu içinde PAL geninin günümüzde tek bir gene karşılık olduğu sonucuna varılmıştır. RFLP analizlerinden ayrıca yetiştirilen Japon yeşil çayı ve Assam hybridlerinde ki yük sek ve düşük kateşin içeriği arsında farkları görmeyi başarmışlardır. Flavonoid alt yolunda, chalcone sentez enzimi (CHS) yoluyla (4,2’,4’,6’ – tetrahydroxychalcone) arada bulunan C 15 chalcone’nin sentezi birinci adımda verilmiştir. Şekil 1.6 da açıkça flavonoid bileşiklerinin görülmesinin amaçlandığı vurgulan mışsa da, bununla birlikte sadece flavonoid sınıflarının isimleri şekil 1.6 da görülmektedir. Bu reaksiyon bir CoA ester hydroxycinnamic asit (genel olarak 4 – coumaroly – CoA) ile üç malonyl – CoA molekülünün yoğunlaşması yoluyla meydana gelir. Sonraki reaksiyon flavanone–3– hydroxylase, dioxygenase ile üç yerde hidroksilasyonu direkt katalizler. Dihydroflavonol 4 – reduktaz ile dört yerde karbonil grubunun redüksiyonu yoluyla leucoanthocyanidin’ler için öncü dhydroflavonol (dhydrokaemp- fenol) oluşmuştur. Oluşmuş leucoanthocyanidin şekil 1.6 da ki leucopelargoni din dir. Proanthocyanidinler ve (ayrıca kateşinler olarak bilinen) flavon–3–ols’ün oluşması için direkt öncüler leucoanthocyanidin’lerdir. Flavon–3– ols şekil 1.6 da ki aflesechin) flavon 3,4 –cis–diol reductaze enzimi yoluyla oluş muştur. Bununla birlikte, anthocyanin (pelargonidin 3 – glucoside) ve anthocyanidin (pelargonidin) önemli sınıfları için leucoanthocyanidin’ler ayrıca öncülerdir. Leucoanthocyanidin den, anthocyanidin’lere kadar ki reaksiyonlar hala bilinmiyor. Anthocyanidin’ler çok durağan değildir ve genellikle durağan formda ki bir anthocyanidin’e, anthocyanidin’in üç yerinde glycosylation ile bir glikozid (genellikle glikoz) transfer eder. Bu reaksiyon UDP glukose flavonoid 3 – 0 – glycosytransferaze tarafından katalizlenmiştir. Flavonoid metabolizması süresince oluşan diğer iki önemli sınıf flavonlar ve flavanollerdir. Flavonlar (e.g apigenin) flavon sentez enzimi tarafından bir flavanonda C-2 den C-3 e kadar çift bağ oluşumu ile tanımlanmıştır. Flavonoller (kaempfrol), flavonol sentez enzimi yoluyla C-2 ve C-3 arasında ki bir çift bağın tanımlanması yoluyla dhiydroflavanoller den sentezlenmiştir (14). 5,7 hydroxy A halkasoyla 2,3 trans stereokimyasalı ve flavan–3– ols için genel biyosentetik alt yol iyi bilinmektedir. O, chalcone’nin sentezi ile başlar ve chalcone izomeraz enziminden 2R stereokimyasalının tam stereo spesifikliğine kadar ve falavanon naringen den chalcone izomeraza kadar. Sonra 2,3 trans dhydroflavonol formuna üç yerde bir hydroxyl grup bağlanmıştır. Bunu bir flavan – 3, 4 – diol birinci sentezine kadar flavon 3, 4 – cis – diol redüktaz ve dihydroflavonol 4 – edüktaz’a iki NADPH redüktaz bağlanması izlemiştir. Şekil 1.7 de bu alt yol flavanon düzeyinde görülmektedir, 6 faklı bileşiğin bir karışımın dan oluşmuştur, yani; (+)- catechin, (+)- gallocatechin, (-) - epicatechin, (-) - epicatechin gallate, (-)- epigallocatechin ve (-) - epigallocatechin gallate. Flavan–3– ols de oluşan bu fark B halkası üzerinde ki hydroxyl gruplarının sayları ve C3’ün stereokimyasında 3 hydroxyl grubuna ekstra bir galloyl‘un eklenmesindendir. Flavan–3– ols de 2,3 – cis konfigürasyonunda üretimin metodu bu noktada bilinmemektedir. Stafford (1990) 3,3 – cis flavon–3– ols ‘ün oluşumu için iki olasılık ileri sürmüştü. İlk olasılık, flavanon 3 – hydroxylase yoluyla hidroksilasyon sürecinde α – 3 hidroksilasyon aldığıdır. Bu hipotezi 2,3 – cis flavon–3– ols üretiminin sadece bitkilerde olması desteklemiştir. İkinci olasılık, 2,3 trans stereokimyasalını 2,3 – cis konfigürasyonuna kadar hydroxyflavanone epimeraz enziminin değiştireceği olgusudur. Doğal bir ürün olarak dihydroquercitin’in 3 – glycoside ‘nin 2,3 – cis isomer’in tanımlanmadıklarından dolayı 3,4 diol düzeyinde bir epimerizasyonun bir adımı oldukları düşünül memiştir. Çayda 2,3 – cis ve 2,3 – trans izomerler bağlı olduğundan dolayı, çay flavon–3– ols ‘ün biyosentetik alt yolunda bir epimeraz enziminin hazır bulunduğundan şüphelenilecektir. Çay yapraklarında falavon–3–ols‘ün tipik görünüşü denetime kapalıdır, bununla birlikte çoğunlukla 2,3 – cis’e sahip olanlara yakınlık gösterir. Flavanon 3 – hidroksilasyon basamağında 2,3 – cis stereokimyasalına kadar ki bu değişim gösterilebilmektedir. Çay flavon – 3 – ols ayrıca B halkasının hidroksilasyonunun derecesine göre farklı olur. Çay flavon – 3 – ols diğer bir dihodroxy B halkası (C, EC, ECg) veya bir trihydroxy B halkasına ( GC, EGC, EGCg ) sahip olabilir. Chalcone sentezi tarafından öncü olarak kullanılmış 4 – coumaroly – CoA dan grup 4 – hydroxyl dir. 3’ ve 5’ – hydroxyl grubları genellikle flavonoid alt yolu süresince 3 – hydroxyl grubu eklenmiş olabilir, bununla birlikte diğer bitkilerin falvonoid metabolizmasından bunun çok yüksek olmadığı görülmektedir. 3’ ve 5’ hydroxly grupları genellikle “ ızgara “ alt yolu olarak isimlendirilmiş C 15 düzeyi içinde eklenmiştir (15). C halkasının hidroksilasyonu için kendine özgü hydroxylase’den, B halkası için kendine özgü hydroxylase tamamen farklıdır. B halkası aromatik iken , C halkası aromatik değildir. Bununla birlikte diğer halkaların ( B ve C halkası ) hidroksilasyon modeli özel reaksiyonlarda karmaşık değildir, onların spesifikliği enzimlerin benzerliği yönündedir. Bu yöntemde 3 konumda bit hydroxyl grubun bulunması veya bulunmaması için 3’ ve 3’ , 5’ – hydroxylase spesifik değildir. Ve 3’ ve 3’ , 5’ – hydroxyl gruplarında bulunma veya bulunmaması için F3H spesifik değildir. Bundan, şekil 1.8’de görülen “ ızgara “ alt yolu sorumludur, ki bu şekilde üç alt yol tarafından dhiyromyricetin ve iki alt yol tarafından dihyroquercetin üretilmiş olur.

Tercüme: Kamil Engin İSLAMOĞLU, Ziraat Mühendisi, E-Mail

Kaynak : Wright, L.P. 2005 Biochemical analysis for idendification of quality in black tea (Camellia sinensis). Faculty of Natural and Agricultural Sciences Department of Biochemistry University of Pretoria. South Africa. Page 19 – 31.

1) Harbone, 1998
2) Strafford, 1990
3) Magoma, et al, 2000
4) Bently, 1999
5) Chu and Juneja, 1997
6) weisshaar and Jenkins, 1998
7) Hahlbrock and Scheal, 1989
8) Liang et al, 1989 ; butland et al, 1998
9) Liag et al, 1989
10) Sarma et al, 1998
11) Iwasa, 1977
12) Iwasa, 1977 ; Saijo, 1980
13) Matsumoto et al, 1994
14) Heller ve Forkman, 1988; Stafford,1990; Dooner et al, 1991
15) stafford, 1990 ; Stotz et, al. 1984 ; stick and Forkman 1987 ; Holton et, al. 1993 ; Menting et al. 1994 ; Nielsen and Podivinsky ,1997