Die chemiese ondersoek van giftige skimmels wat uit voedingstowwe geïsoleer is
Loading...
Date
1969-01
Authors
Aucamp, Pieter Jozua
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
Afrikaans: 'n Groot aantal van die skimmels wat plaaslik op voedingstowwe voorkom is giftig. In hierdie proefskrif word die isolasie en die identifikasie van die gifstowwe van die skimmels, Aspergillum nidulans (Eidam) Wint., Aspergillus versicolor (Vuill) Tiraboschi en Bipolaris sp. beskryf. Die skimmels is op gesteriliseerde mieliemeel gekweek en die gifstowwe is met 'n choloform-metanol mengsel geëkstraheer. Na verwydering van die nie-giftige vette, wateroplosbare stowwe en sure is die giftige ekstrak verdeel in fenoliese- (natriumkarbonaat oplosbare) en neutrale fraksies. Hierdie fraksies is verder onderverdeel deur middel van verdelings- en adsorpsiechromatografie. Die giftigheid van die verskillende fraksies is bepaal deur voedingeksperimente met dagoud eende- en hoenderkuikens.
Fenoliese gifstowwe:
Die fenoliese gifstowwe van hierdie skimmels is meestal hidroksi-antrakinone. 'n Aantal, averufien (17), averufanien (33) en versikolorien C (29), is reeds voorheen uit A. versioclor stamme geïsoleer. Hierdie hidroksiantrakinone is nou vir die eerste maal uit A. nidulans en Bipolaris sp. stamme geïsoleer.
Die inligting en argumente wat voorheen aangevoer is ter stawing van die struktuur (17) vir averufien is krities ontleed en die gevolgtrekking, dat die struktuur van averufien nie onomwonde bewys is nie, is gemaak.
Aanvullende chemiese en spektroskopiese gegewens, wat bewys dat die struktuur wel korrek is, word bespreek.
Die isolasie van drie nuwe hidroksiantrakinone, nidurufien (uit A. nidulans), bipolarien (uit Bipolaris sp.) en 1'-0-metielaverantien (uit A. versicolor) word beskryf. Hierdie metaboliete kom in uiters klein hoeveelhede voor en die struktuurbepaling het hoofsaaklik op moderne fisiese tegnieke, veral kernmagnetiese resonans- en massaspektrometrie, berus. Die ultraviolet- en k.m.r.-spektra van hierdie verbindings het aangedui dat hulle almal, net soos averufanien en versikolorien C, 'n 1,3,6,8-suurstofsubstitusiepatroon besit. Hulle verskil egter in die nie-aromatiese gedeelte van die struktuur.
Nidurufien (26, R = R' = H): Analise van die massa- en k.m.r.-spektrum van nidurufien (C20H16O8) het aangedui dat dit, deur die teenwoordigheid van 'n sekondêre hidroksielgroep in die nie-aromatiese gedeelte, van averufien verskil. Dié sekondêre hidroksielgroep is selektief na 'n ketogroep geoksideer. Die sein van die proton, op posisie C-1', in die k.m.r.-spektrum van nidurufien kom as 'n swak opgeloste doeblet voor. Die sein, van die ooreenkomstige proton in die k.m.r.-spektrum van dehidronidurufien (27) is 'n skerp enkelsein. Na aanleiding van hierdie resultaat is die hidroksielgroep op posisie C-2' geplaas. Die Cotton effekte in die sirkulêre dichroïsme spektra van nidurufien en averufien is feitlik identies en die resultaat word in terme van die absolute stereochemie van averufien en nidurufien bespreek.
Bipolarien (32): Hierdie verbinding met molekulêrformule C18H14)7 se fisiese gegewens het getoon dat twee van die suurstofatome as karbonielgroepe en vier as fenoliese hidroksielgroepe teenwoordig is. Die infrarooispektrum het die afwesigheid van 'n alifatiese ketoon aangedui. Die tetra-O-metiel-derivaat is stabiel teenoor behandeling met osmiumtetraoksied. Die nie-aromatiese gedeelte is dus versadig. Die sewende suurstofatoom is gevolglik aan 'n versadigde eterringsisteem toegeken. Analise van die massa- en k.m.r.-spektra het bewys dat bipolarien 'n 1'-tetrahidroksifuraansubstituent in die 2-posisie van die antrakinoonkern besit.
1'-0-metielaverantien (34): Die massaspektrum van die verbinding C21H22O7 het aangedui dat dit 'n C6-alkielsyketting, wat met 'n 0-metielgroep gesubstitueer is, bevat. Die 0-metielgroep is op koolstof C-1' geplaas na aanleiding van die voorkoms van die sein van die proton op C-1' in die k.m.r.-spektrum. Hierdie sein stem baie goed ooreen met die sein van 'n soortgelyke proton in averufanien. 'n Direkte bewys vir die struktuur is verkry deur die omskakeling van 1'-0-metielaverantien na averytrien deur die suurgekataliseerde uitsplitsing van metanol.
Twee ander fenoliese verbindings is ook geïsoleer. Die metaboliet kurvularien (52) is nou vir die eerste maal uit Bipolaris sp. geïsoleer. Hierdie verbinding is 'n bekende stofwisselingsproduk van Curvularia siddiqui en Pennicilium steckii.
Nidulol (42, R = H): Die verbinding C10H10O4 se struktuur is vasgelê as 5-hidroksi-6-metoksiftalied op grond v an die fisiese data van nidulol, 0-metielnidulol (42, R = CH3) en die ftaalanhidried (43a) wat by die oksidasie van 0-metielnidulol met kaliumpermanganaat verkry is.
Neutrale gifstowwe: Die giftigheid van die neutrale fraksies van al drie skimmels kan hoofsaaklik aan die teenwoordigheid van die karsinogene metaboliet, sterigmatosistien (13, R1 = R2 = H) toegeskryf word. Sterigmatosistien was voorheen slegs bekend as 'n stofwisselingsproduk van A. versicolor. Kwantitatiewe bepalings van die sterigmatosistienproduksie van verskillende stamme van hierdie skimmels het getoon dat die sterigmatosistienproduksie aansienlik wissel. Die aanvoorwerk vir die omskakeling van sterigmatosistien na die verwante gifstof aspertoksien (13, R1 = H, R2 = OH) word beskrywe.
Afgesien van sterigmatosistien het die neutrale gedeeltes van hierdie skimmels geen ander gifstowwe, behalwe in die geval van A. versicolor, bevat nie. Uit A. versicolor is 'n groeivertagende, sikliese tetrapeptied, genoem asperkolorien, geïsoleer.
Asperkolorien (80): Die verbinding C25H28N4O5, is as 'n sikliese tetrapeptied gekarakteriseer. Hidrolise van asperkolorien het L-fenielalanien, L-prolien, B-alanien en 'n aromatiese aminosuur gelewer. Laasgenoemde is geïdentifiseer na 5-metoksiantranielsuur en is nog nie voorheen uit 'n natuurlike bron geïsoleer nie. Deur 'n intensiewe analise van die krakingspatroon van asperkolorien in die massaspektrometer, is die aminosuur-volgorde van asperkolorien bepaal.
Sintese van liniêre peptiede: Vier verskillende liniêre tetrapeptiede kan as moontlike sintetiese voorlopers van asperkolorien beskou word. Die sintese van een van hierdie tetrapeptiede word beskryf: 'n Begin is gemaak met die sintese van peptiede wat slegs in aminosuurvolgorde van asperikolorien verskil. Die sinteses is aansienlik bemoeilik as gevolag van die teenwoordigheid van 5-metoksi-antranielsuur in die peptiede. Die milde koppelingsmetodes, wat algemeent vir aminosure gebruik word, kan nie suksesvol op hierdie ongewone aminosuur toegepas word nie.
'n Gedeelte van die werk wat in hierdie proefskrif aangebied word het verskyn in die publikasie: "The constitution of nidulol, a metabolic product of Aspergillum nidulans (Eidam) Wint. " deur P. J. Aucamp en C. W. Holzapfel in J. S. Afr. Chem. Inst., 21, 26 (1968).
Description
Keywords
Thesis (Ph.D. (Chemistry))--University of the Free State, 1969, Aspergillus nidulans, Molds (Fungi), Phenolic acids