Hydrogen Isotopic Profile in the Characterization of Sugars. Influence of the Metabolic Pathway

化学 磷酸糖 光合作用 代谢途径 果糖 生物化学 碳同位素 新陈代谢 环境化学 总有机碳 量子力学 物理
作者
Ben‐Li Zhang,Isabelle Billault,Xiaobao Li,Françoise Mabon,Gérald S. Remaud,Maryvonne L. Martin
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:50 (6): 1574-1580 被引量:49
标识
DOI:10.1021/jf010776z
摘要

The site-specific natural hydrogen isotope ratios of plant metabolites determined by 2H nuclear magnetic resonance (SNIF-NMR method) can provide powerful criteria for inferring mechanistic and environmental effects on biosynthetic pathways. This work examines the potential of isotopic profiles for the main constituents of carbohydrates, glucose and fructose, to distinguish different photosynthetic pathways. An appropriate analytical strategy, involving three suitable isotopic probes, has been elaborated with a view to measuring simultaneously, in conditions devoid of isotopic perturbations, all (or nearly all) of the carbon-bound hydrogen isotope ratios. It is shown that the type of photosynthetic metabolism, either C3 (sugar beet, orange, and grape), C4 (maize and sugar cane), or CAM (pineapple), and the physiological status of the precursor plant exert strong influences on the deuterium distribution in the sugar molecules. Consequently, this isotopic fingerprint may be a rich source of information for the comparison of mechanisms in metabolic pathways. In addition, it can provide complementary criteria to ethanol as a probe for the origin of sugars. Keywords: Glucose; fructose; plant metabolism; isotope ratio; deuterium; SNIF-NMR
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