Χουμουλένιο

Το χουμουλένιο, γνωστό και ως α-καρυοφυλλένιο, είναι χημική ένωση, μονοκυκλικό σεσκιτερπένιο (C15H24) που απαντάται στη φύση και το οποίο περιέχει έναν 11-μελή δακτύλιο και αποτελείται από 3 μονάδες ισοπρενίου που εμπεριέχουν τρεις μη συζευγμένους διπλούς δεσμούς C=C. Είναι ισομερής ένωση του καρυοφυλλενίου. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στα αιθέρια έλαια του είδους Humulus lupulus (λυκίσκος), από το οποίο πήρε το βοτανικό όνομά του. Ως σεσκιτερπένιο, είναι ισομερές του β-καρυοφυλλενίου ενώ και οι δύο φυσικές ενώσεις απαντώνται συχνά μαζί, ως ένα μείγμα σε πολλά αρωματικά φυτά.

 Είναι ένα από τα βασικά συστατικά του αιθέριου ελαίου από τον ανθοφόρο κώνο του λυκίσκου, Humulus lupulus, από τον οποίο προέρχεται η ονομασία του. Η συγκέντρωση του ποικίλλει μεταξύ των διαφορετικών ποικιλιών του φυτού, αλλά μπορεί να είναι έως και 40% της μάζας του αιθέριου ελαίου.Το χουμουλένιο και οι συναφείς σε αυτό ενώσεις, στη διαδικασία παρασκευής της μπύρας προσδίνουν σε πολλές μπύρες το άρωμα του «λυκίσκου». Έχει βρεθεί ότι οι ευγενείς ποικιλίες λυκίσκου έχουν υψηλότερα επίπεδα χουμουλενίου, ενώ άλλες πικρές ποικιλίες λυκίσκου περιέχουν πολύ χαμηλότερα επίπεδα. Πολλά εποξείδια χουμουλενίου παράγονται κατά τη διαδικασία της ζυθοποιητικής παρασκευής της μπύρας. Σε επιστημονική μελέτη που περιελάμβανε αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας μετά από ανάλυση δειγμάτων διαπιστώθηκε ότι τα προϊόντα υδρόλυσης του εποξειδίου χουμουλενίου II παράγουν συγκεκριμένα ένα άρωμα «λυκίσκου» στη μπύρα.Το α-χουμουλένιο έχει ανευρεθεί με φυσικό τρόπο σε πολλά αρωματικά φυτά σε όλες τις ηπείρους του πλανήτη, συχνά μαζί με το ισομερές του, το β-καρυοφυλλένιο. Οι αποδεδειγμένες αέριες εκπομπές α-χουμουλενίου στην ατμόσφαιρα είναι από: πεύκα, πορτοκαλιές, καπνό, και ηλιοτρόπια.Το χουμουλένιο περιέχεται στα αιθέρια έλαια αρωματικών φυτών όπως π.χ. Salvia officinalis (κοινό φασκόμηλο), Lindera strychnifolia, είδη ginseng, έως και 29,9% των αιθέριων ελαίων της Mentha spicata, στην οικογένεια τζίντζερ (Zingiberaceae), 10% του ελαίου φύλλων του είδους Litsea mushaensis, μιας κινέζικης δάφνης, 4% του εκχυλίσματος φύλλων του είδους Cordia verbenacea, ενός θάμνου στην τροπική Νότια Αμερική, αλλά με 25% trans-καρυοφυλλένιο και είναι μια από τις χημικές ενώσεις που συμβάλλουν στη γεύση του μπαχαρικού Persicaria odorata (γνωστό αλλιώς ως βιετναμέζικο κόλιανδρο) και στο χαρακτηριστικό άρωμα της κάνναβης. Το χουμουλένιο είναι ένα από τα πολλά σεσκιτερπενοειδή που προέρχονται από το διφωσφορικό φαρνεσυλικό (FPP). Ο σχηματισμός χουμουλενίου από FPP καταλύεται από ένζυμα σύνθεσης σεσκιτερπενίων.Αυτή η βιοσύνθεση μπορεί να υλοποιηθεί -συνθετικά- στο εργαστήριο παρασκευάζοντας αλλυλική κασσιτερίνη από φαρνεσόλη, που ονομάζεται σύνθεση Corey. Το χουμουλένιο μπορεί επίσης να συντεθεί χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό συγκρότησης τεσσάρων συστατικών και κυκλοποίησης με μεσολάβηση το παλλάδιο, όπως απεικονίζεται παρακάτω. Αυτή η σύνθεση είναι αξιοσημείωτη για την απλότητα των δημιουργιών του δεσμού C−C και των σταδίων κυκλοποίησης, τα οποία -πιστεύεται- ότι θα αποδειχθούν πλεονεκτήματα στη σύνθεση σχετικών ενώσεων πολυτερπενοειδών. Σε εργαστηριακές μελέτες, το χουμουλένιο μελετάται για πιθανές αντιφλεγμονώδεις δράσεις.Το 2015 ερευνητές στη Βραζιλία αναγνώρισαν το α-χουμουλένιο ως ενεργό παράγοντα που συμβάλλει στις εντομοαπωθητικές ιδιότητες του ελαίου φύλλων του είδους Commiphora leptophloeos, ιδίως κατά του επικίνδυνου κουνουπιού Aedes aegypti. Το α-χουμουλένιο είναι βιογενής πτητική οργανική ένωση, που εκπέμπεται από πολυάριθμα φυτά με σχετικά υψηλό δυναμικό για δευτερογενή οργανικό σχηματισμό αερολύματος στην ατμόσφαιρα. Αντιδρά γρήγορα με το όζον στο ηλιακό φως (φωτοοξείδωση) για να σχηματίσει οξυγονωμένα προϊόντα. Το α-χουμουλένιο έχει πολύ υψηλό συντελεστή ταχύτητας αντίδρασης (1,17×10−14 cm3 μόριο−1s−1) σε σύγκριση με τα περισσότερα μονοτερπένια. Δεδομένου ότι περιέχει τρεις διπλούς δεσμούς, είναι εφικτό να παραχθούν χημικές ενώσεις πρώτης, δεύτερης και τρίτης γενιάς, που η καθεμιά μπορεί να συμπυκνωθεί για να σχηματίσει δευτερεύον οργανικό αεροζόλ. Σε τυπικές αναλογίες ανάμειξης τροποσφαιρικού όζοντος 30 ppb, η διάρκεια ζωής του α-χουμουλενίου είναι περίπου 2 λεπτά, ενώ τα προϊόντα πρώτης και δεύτερης γενιάς έχουν μέση διάρκεια ζωής 1 ώρα και 12,5 ώρες, αντίστοιχα.