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1 Université de Corse, CNRS UMR6134 SPE, Laboratoire de Biochimie et Biologie Moléculaire Végétales

Abstract : The hydroperoxide lyase HPL derives from a metabolic pathway named lipoxygenase pathway widely represented in plants and involved in the production of flavoring compounds hexanal, Z-hex-3-ènal and E-hex-2-ènal. These volatile compounds are responsible for the fresh odor of cut grass known as -green note- and have a particularly interest for flavor and food industries. In order to satisfy the growing demand for natural green note molecules, systems based on the use of recombinant enzymes are developed. Thus, a cDNA encoding for a 13-HPL HPLwt from olive fruit was isolated and expressed into E.coli. In order to improve the enzyme solubility, the HPL deleted of its chloroplast transit peptide HPLdel was then produced. Both enzymes were purified and characterized. They displayed an optimum pH at 7.5 and an optimum temperature at 25 °C and act more efficiently on 13-hydroperoxide of linolenic acid. The bioconversion of 13-hydroperoxides of linoleic and linolenic acids by action of HPLwt and HPLdel allowed obtaining conversion yields of 93 % and 68 % for hexanal production, and 73 % and 45 % for Z-hex-3-ènal production. Moreover, the study of the stability of the enzymes showed that the presence of 10% glycerol v-v allow to maintain 100% of the activity of the HPLwt and HPLdel during five weeks storage at -80 ° C. Furthermore, the addition of chemical compounds such as KCl, NaCl, Na2SO4, glycine, and glycerol can increase the efficiency of both enzymes and improve the synthesis of hexanal and Z-hex-3-ènal by decreasing the amount of enzyme required to produce them.

Résumé : L’hydroperoxyde lyase HPL est une enzyme de la voie de la lipoxygénase impliquée dans la production de composés aromatisants l’hexanal, le Z-hex-3-ènal et le E-hex-2-ènal. Ces composés sont responsables de l’odeur fraîche de l’herbe coupée dite « note verte » et sont très utilisés par les industries cosmétiques et agroalimentaires. Afin de répondre à la demande croissante en molécules à note verte naturelles, des systèmes de production utilisant des enzymes recombinantes sont développés. Ainsi, l’ADNc codant pour une 13-HPL HPLwt d’olive a été cloné au laboratoire et a été exprimée chez E.coli. Dans le but d’améliorer la solubilité de l’enzyme, une HPL dépourvue de peptide de transit chloroplastique HPLdel a également été produite. Les deux enzymes ont été purifiées puis caractérisées biochimiquement. Les deux HPL recombinantes présentent une activité maximale à pH 7,5 et à 25°C et agissent plus efficacement sur le 13-hydroperoxyde d’acide linolénique. La biotransformation des 13-hydroperoxydes d’acide linoléique et d’acide linolénique catalysée par l’HPLwt et l’HPLdel a permis d’obtenir des taux de conversion de 93 % et 68 % pour la production d’hexanal, et de 73 % et 45 % pour la production de Z-hex-3-ènal. Par ailleurs, l’étude de la stabilité des enzymes a montré que la présence de glycérol 10 % v-v permet la conservation de l’activité de l’HPLwt et de l’HPLdel durant cinq semaines de stockage à -80°C. De plus, l’ajout de composés chimiques tels que le KCl, le NaCl, le Na2SO4, la glycine et le glycérol permettent d’augmenter l’efficacité des deux enzymes et le taux de synthèse de l’hexanal et du Z-hex-3-ènal tout en diminuant la quantité d’enzyme nécessaire à leur production.

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Keywords : Hydroperoxide lyase green leaf volatiles natural aroma bioconversion

Mots-clés : hydroperoxyde lyase molécules à note verte arômes naturels





Autor: Sabrina Jacopini -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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