Oxidation of catechol, (+)-catechin, and caffeic acid by the laccase from Trametes versicolor and tyrosinase from Agaricus bisporus

Abstract

Laccase and tyrosinase are copper-containing phenol oxidases, which are known to have multiple roles in nature, such as melanin pigment formation in fungi, microorganisms and animal tissues, transport, uptake and storage of metal ions and enzymatic browning of fruits, and vegetables. In this study, a comparative analysis of the oxidation and polymerization of catechol, (+)-catechin and caffeic acid was analyzed in the presence of laccase from Trametes versicolor and tyrosinase from Agaricus bisporus. Products were first analyzed by HPLC and they were further characterized by LC-ESI/MS. A dimer, a trimer and an oligomer of catechol were observed by laccase but tyrosinase resulted in just a dimer formation. Catechin products from laccase included type-A and type-B dimers, as well as a trimer and a tetramer. Tyrosinase yielded only a type-B dimer from (+)-catechin as well as a trimer and a tetramer. Caffeic acid was oxidized only by laccase, yielding different types of dimers and tetramers. Specificity of laccase and tyrosinase-catalyzed oxidation products of the three ortho-diphenolic compounds, catechol, (+)-catechin and caffeic acid were quite different. This might occur because of the difference in the electron transfer system and the radicals produced during the oxidation of phenolic compounds, which were then coupled to give more stable dimer, trimer, tetramers and oligomers

Keywords

• Caffeic acid
• catechin
• catechol
• oxidation
• phenol exidase

Katekol, (+)-katekin ve kafeik asidin Trametes versicolor lakkazı ve Agaricus bisporus tirozinazı varlığında oksidasyonu

Öz

Sakkaz ve tirosinazlar doğada küflerde, mikroorganizmalarda ve hayvan dokularında melanin pigment oluşumu, metal iyonlarının taşınması, alınması ve depo edinmesinde ve meyve ve sebzelerin enzimatik kararmasında rol oynayan bakır içerikli fenol oksidazlardır. Bu çalışmada katekol, (+)-katekin ve kafeik asidin Trametes versicolor lakkazı ve Agaricus bisporus tirozinazı varlığında oksidasyonu ve polimerizasyonunun karşılaştırmalı analizi yapılmıştır. Ürünler öncelikle HPLC daha sonra LC-ESI/MS ile analiz edilmiştir. Lakkaz varlığında katekolun oksidasyonu sonucu dimer, trimer ve oligomer, katekinin oksidasyonu sonucu ise tip-A ve tip-B dimerler ile trimer ve tetramer oluştururken tirosinaz varlığında katekolün sadece dimer oluşturduğu, katekinin ise tip-B dimer ile trimer ve tetramer oluşturduğu gözlemlenmiştir. Kafeik asit sadece lakkaz tarafından okside edilmiş ve farklı tiplerde dimer ve tetramer ürünleri vermiştir. Lakkaz ve tirosinaz ile katalizlenen katekol, (+)-katekin ve kafeik asit orto-difenolik bileşiklerinin oksidasyon ürünleri oldukça farklılık göstermiştir. Sonuçlarda gözlemlenen değişiklik, elektron sistemlerindeki farklılık ve fenolik bileşiklerin oksidasyonu sırasında oluşan radikallerin birden fazla dimer, trimer, tetramer ve oligomer verecek şekilde bir araya gelmesinden kaynaklamış olabilir

Anahtar Kelimeler

• Fenol oksidaz
• katekin
• katekol
• kafeik asit
• oksidasyon