Пришло время клубники: фрукты теперь красные и сочные на витрине. И их тонкий аромат также безошибочен, он значительно влияет на вкус. Исследователи из Технического университета (ТУМ) определили важный этап в развитии типичного клубничного аромата. При этом они обнаружили фермент, который в будущем может помочь производить аромат из фруктозы - и, таким образом, так же, как это делает природа.
Вкус пищи определяется не только чувством вкуса: язык распознает компоненты вкуса, такие как сладкий, кислый, соленый, горький и умами (насыщенный). Однако именно запахи способствуют всестороннему вкусовому восприятию - как показывает пример клубники. Безошибочный аромат садовой земляники состоит из около дюжины различных одорантов. Особенно выделяется один компонент: HDMF (4-гидрокси-2,5-диметил-3(2H)-фуранон), также известный как фуранол.
«В спелой клубнике доля этого ароматического вещества особенно высока - до 50 миллиграммов на килограмм», - объясняет Вильфрид Шваб из Технического университета Мюнхена. Это придает аромату спелых фруктов его карамельный характер». Помимо клубники, HDMF также содержится в ананасах и помидорах.
Последний шаг в цепочке был неизвестен
Растения создают аромат в несколько этапов из фруктозы. Однако до сих пор были известны лишь части того, как это работает. «Нас особенно интересовал финальный этап биокатализа для получения готового аромата», - сообщает Арне Скерра из кафедры биологической химии ТУМ. В этом процессе предшественник HDMF связывается с ферментом, который затем превращает соединение в ароматный конечный продукт HDMF. Теперь ученым удалось прояснить и детально отобразить эту стадию реакции.
Чтобы понять, как ферменты катализируют биосинтез таких метаболитов, исследователи использовали рентгеноструктурный анализ. В этом процессе кристаллизованные молекулы облучаются рентгеновским излучением с нескольких направлений. По характеру лучей, преломленных этим проходом, можно затем сделать выводы о том, как расположены атомы в молекуле. «Для клубничного аромата мы играли с шестью различными созвездиями ферментов и молекул, как головоломка, и наконец поняли, как фермент FaEO производит ароматизатор HDMF», - говорит исследователь TUM Андре Шифнер.
Неизвестный фермент может улучшить производство аромата
В ходе этих исследований ученые определили, что каталитическая реакция представляет собой механизм, который еще не идентифицирован. Соединение восстанавливается, электроны переносятся на определенную часть молекулы. Таким образом, фермент FaEO является первым представителем нового класса биокатализаторов, который также может открыть интересные области применения в промышленной биотехнологии.
Результаты дают ученым ценную информацию о формировании аромата широко распространенной культуры: «В отличие от кофе и ванили, биохимические процессы, участвующие в ароматизации клубники, очень сложны - наша команда выяснила, важный шаг в синтезе», - объясняет Скерра. Это означает, что настоящий аромат клубники вскоре можно будет получить путем биосинтеза из фруктозы, например, для улучшения напитков или продуктов, таких как йогурт.