L-Epicatechinהוא פוליפנול טבעי חשוב, שנמצא בשימוש נרחב בתחומי המזון, הקוסמטיקה, מוצרי הבריאות והתרופות. כפלבנואיד, לאפיקטכין יש פעילויות פיזיולוגיות רבות, כגון נוגד חמצון, הורדת רמת הסוכר בדם, מניעת מחלות לב וכלי דם, אנטי דלקתיות, הגנה על עצבים ועיכוב חיידקים.
השפעה נוגדת חמצון:
כאשר ריכוז הרדיקלים החופשיים בגוף גבוה מדי, הסיכון למחלות יעלה. הפעילות נוגדת החמצון של אפיקטכין נחשבת ליכולת ללכוד רדיקלים חופשיים נושאי שרשרת על ידי אספקת אטומי מימן פנוליים בטבעת A ובטבעת B, עקב נוכחותן של קבוצות הידרוקסיל פנוליות במבנה המולקולרי של אפיקטכין, במיוחד הפתלט. קבוצת אורתו הידרוקסיל בפנול או בפירוגלול מתחמצנת בקלות למבנה אלדהיד, מה שהופך אותה לבעלת יכולת חזקה ללכוד רדיקלים חופשיים כמו חמצן פעיל, ולכן יש לה תפקיד של ניקוי יעיל של רדיקלים חופשיים ורדיקלים חופשיים שומנים.
הורדת רמת הסוכר בדם והורדת תנגודת לאינסולין:
אנשים שמנים גורמים לרוב להופעת מחלות כרוניות כמו סוכרת. BETTAIEB et al. מצא שהוספת אפיקטכין במינון של 20 מ"ג/ק"ג משקל גוף לתזונה של חולדות בוגרות שניזונו בתזונה עתירת פרוקטוז יכולה להפחית את הנזק של מפל האותות של אינסולין (IR, IRK-1, Akt, ERK1/2 ), ובמקביל הפחתת את הוויסות העל של הרגולטורים השליליים (PKC, IKK, JNK ו-PTP1B) ברקמת השומן של חולדה והציעה כי Epicatechin מחליש את תנגודת האינסולין באמצעות מנגנון מווסת החיזור שלו.
מניעת מחלות לב וכלי דם:
בהשוואה לקבוצת הביקורת של עכברים שניזונו בדיאטה עתירת כולסטרול, אזור הנגעים הטרשתיים של העכברים בקבוצה שנוספו לאפיקטצ'ין הצטמצם ב-27 אחוזים, ובמקביל עיכב את היווצרות SAA פלזמה ו-CRP של בני אדם. הדיאטה, והייתה לה השפעה משמעותית על ליפידים בפלסמה לא הייתה השפעה, בעוד שהאפקט האנטי-אתרוגני של epicatechin היה ספציפי לסוגי פציעות חמורות והשפיע מעט על פציעות קלות, מה שמצביע על כך שאפיקטכין נוטה להקל על סוגי נגעים קרדיו-וסקולריים חמורים.
כיום, הייצור של L-Epicatechin מסתמך בעיקר על סינתזה כימית וביוסינתזה. מאמר זה יפרט את שתי הגישות ואת היתרונות והחסרונות הקשורים בהן.
חלק א': סינתזה כימית
סינתזה כימית היא שיטה לסינתזה של כמה תרכובות פשוטות לחומרי מטרה באמצעות תגובות כימיות. בסינתזה הכימית של L-Epicatechin, חומרי הגלם המשמשים הם בדרך כלל חומרים כמו סטירן, פורמלדהיד, סויה או יין אדום. שלוש שיטות סינתזה כימית נפוצות של L-Epicatechin יוצגו בפירוט להלן.
שיטה 1: תגובת קראפור:
תגובת קלפור היא שיטה לסינתזה של טבעות ארומטיות מאלדהידים ופחמימנים ארומטיים. בתגובה זו, סטירן ופורמלדהיד יכולים לשמש לסינתזה של תרכובת המעבר 2-פניל-3,4-דיהידרוקסיפנטנון ו-L-Epicatechin ניתן להשיג לאחר קטליזה חומצית והתייבשות.
היתרון בשיטה זו הוא שחומרי הגלם קלים להשגה, תהליך התגובה פשוט ותפוקת התגובה מגיעה ל-54 אחוזים. אבל החיסרון שלו הוא שהוא זקוק לזרז חומצי חזק, ותיווצר כמות גדולה של גז פסולת ונוזל פסולת בתגובה.
שיטה 2: תגובת אימין:
תגובת האימין היא שיטה של סינתזה של אימינים על ידי תגובת אמינים ואלדהידים, ולאחר מכן תגובה של אימינים ופחמימנים ארומטיים בתנאים חומציים כדי לסנתז טבעות ארומטיות. בשיטה ניתן לסנתז סטירן ופורמלדהיד לאימינים, ולאחר מכן להגיב עם חומרי קרלן לקבלת L-Epicatechin.
לשיטה יש את היתרונות של תהליך תגובה פשוט, טוהר מוצר גבוה ותפוקת תגובה גבוהה של יותר מ-80 אחוז. אבל החיסרון שלו הוא שהוא צריך להשתמש בחומרי קרלן בטוהר גבוה, ויש הרבה תוצרי לוואי של תגובה.
שיטה 3: תגובת Metadianhydride:
תגובת Metadianhydride היא שיטה להשגת תרכובות ארומטיות באמצעות סינתזת טבעת מזורזת חומצה. בשיטה, ניתן להגיב בו-זמנית למבני שרשרת הצד בסטירן ובפקליטקסל לסינתזה של תוצר ביניים hydroxybenzyl פונקציונלי באמצעות טבעת מזורזת חומצה, ולבסוף ניתן לקבל L-Epicatechin באמצעות תגובת הפחתה.
היתרון בשיטה זו הוא שלתוצר הביניים המתקבל יציבות גבוהה, קל לטפל בו ותפוקת התגובה היא כ-40 אחוז. אבל החיסרון שלו הוא שעלות חומרי הגלם גבוהה יותר ושלבי התגובה גבוהים יותר.
חלק ב': ביוסינתזה
ביוסינתזה היא שיטה לסינתזה של תרכובות פשוטות לחומרי מטרה באמצעים ביולוגיים. הביוסינתזה של L-Epicatechin מגיעה בעיקר משיטת התסיסה בתהליך הייצור של תוספי מזון. שתי שיטות ביוסינתזה נפוצות מתוארות בפירוט להלן.
שיטה 1: שיטת תסיסה מיקרוביאלית:
תסיסה מיקרוביאלית היא שיטה המשתמשת במיקרואורגניזמים (כגון שמרים) לתסיסה ולהכנת חומרי מטרה. השיטה יכולה לנצל את האנזים האיזופלבון בפולי הסויה כדי לקדם את תגובת המחזור של נגזרות האיזופלבון לקבלת L-Epicatechin. תהליך התגובה אינו מזיק ואינו דורש ריאגנטים כימיים וזרזים. לשיטה יש יתרונות של תנאי תגובה טובים, תפוקת תגובה גבוהה, טוהר מוצר גבוה וכדומה. אבל החיסרון שלו הוא שתהליך התגובה אורך זמן רב ואינו ניתן להפקה במהירות.
שיטה 2: שיטת אנזים:
שיטת האנזים היא שיטה לשימוש באנזימים כדי לזרז סינתזה של חומרי מטרה. השיטה יכולה לנצל פוליפנול אוקסידאז לזרז קטצ'ין ונגזרותיו בשלב אחד להשגת L-Epicatechin. יש לו מאפיינים של תנאי תגובה מתונים, ללא פגיעה בסביבה וטוהר גבוה של מוצרי תגובה. אבל החיסרון שלו הוא שסולם התגובה מוגבל על ידי גורמים כמו בחירת האנזים ומקור האנזים.
לסיכום, לסינתזה כימית ולביוסינתזה יש כל אחת את היתרונות והחסרונות שלה. לשיטת הסינתזה הכימית יש יתרונות של היקף ייצור גדול, פעולה פשוטה ותפוקת תגובה גבוהה, אך חסרונה הוא ששיטות מסוימות דורשות שימוש בחומרים רעילים ומזיקים, שיש להם השפעה מסוימת על הסביבה ובריאות האדם. לשיטת הביוסינתזה יש את היתרונות של תהליך ייצור ירוק וטוהר גבוה של תוצרי תגובה, אך חסרונה הוא שקנה המידה של הייצור מוגבל על ידי גורמים כמו מקור האנזים והקרנה. לכן, עבור דרישות ייצור שונות, ניתן לבחור שיטות סינתזה שונות.