Иммобилизация α

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12708 (2023) Цитировать эту статью

827 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данном исследовании получение изомальтоолигосахарида из крахмала картофельной кожуры осуществлялось в три стадии: разжижение, осахаривание и трансглюкозилирование. Далее клонируют ген α-трансглюкозидазы из Aspergillus niger (семейство GH31), трансформируют в E.coli BL21 (DE3), сверхэкспрессируют и очищают полученный белок для продукции α-трансглюкозидазы. Полученную α-трансглюкозидазу затем связывали с магнитными наночастицами, что улучшало возможность повторного использования до 5 циклов с активностью более 60%. Все модификации были охарактеризованы с использованием следующих методов: инфракрасный анализ с преобразованием Фурье, просвечивающая электронная микроскопия, полевая эмиссионная сканирующая электронная микроскопия, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия, рентгенодифракционная спектроскопия, термогравиметрический анализ и динамическое светорассеяние (ДРС). анализ. Далее с помощью РСМ были определены оптимальные условия трансглюкозилирования: соотношение фермента и субстрата 6,9 Е/г, время реакции 9 ч, температура 45 °С, рН 5,5 с выходом 70 гл-1 (± 2,1 ). Анализ MALDI-TOF-MS показал DP IMO в диапазоне 2–10. Детальная структурная характеристика изомальтоолигосахарида с помощью ГХ-МС и ЯМР позволила предположить, что остатки α-(1 → 4) и α-(1 → 6)-D-Glcp являются основными составляющими наряду с второстепенными α-(1 → 2) и α- (1 → 3)-D-Glcp остатки.

Изомальтоолигосахариды (ИМО) представляют собой неперевариваемые, но ферментируемые олигосахариды, которые увеличивают рост некоторых полезных для здоровья бактерий, особенно бифидобактерий и лактобактерий, которые влияют на метаболизм кишечника и оказывают влияние на микробную экологию желудочно-кишечного тракта1,2,3,4,5,6. IMO представляют собой пребиотические олигосахариды, состоящие из единиц глюкозы, связанных в основном гликозидными связями α-(1 → 6) и α-(1 → 4) с меньшей долей α-(1 → 3) (нигероза) и α-(1 → 2). ) (коджибиозная) гликозидная связь7,8,9. Обычно ИМО имеют разную степень полимеризации (DP), включая изомальтозу (DP2), изомальтотриозу (DP3), изопанозу, панозу (DP3), изомальтотетрозу (DP4) и изомальтопентозу (DP5)10,11. IMO не перевариваются человеческими ферментами, а ферментируются кишечной флорой, которая оказывает пребиотический эффект5,12,13. Помимо пребиотического эффекта, ИМО имеют низкий гликемический индекс и действуют как низкокалорийный подсластитель, который приносит пользу для здоровья людей, страдающих диабетом10,14.

В промышленных масштабах ИМО производятся из крахмала, полученного из различных источников (сладкий картофель, картофель, тапиока, рис и банан)11,15,16,17,18. Обычно традиционный метод производства ИМО состоял из трех этапов: сжижение, осахаривание и трансглюкозилирование6,19. Недавние исследования продемонстрировали одновременное осахаривание и трансглюкозилирование (SST) для производства IMO16,20. Эти исследования повысили эффективность производства ИМО и сократили время реакции. В различных исследованиях также сообщалось о ферментативном производстве IMO из сахарозы с использованием декстранукразы и декстраназы21,22,23. Кроме того, сообщалось, что разработка иммобилизации α-трансглюкозидазы на основе магнитных наночастиц (МНЧ) является одним из лучших способов улучшить возможность повторного использования фермента24,25,26.

В данном исследовании сначала были проведены экстракция крахмала из кожуры картофеля, а затем разжижение и осахаривание разжиженного крахмала. Ген, кодирующий α-трансглюкозидазу (средняя молекулярная масса ~ 110 кДа) из Aspergillus niger (семейство GH31), был синтезирован компанией GenScript (Сингапур) и клонирован в вектор pET28a. Учитывая важность ферментов для продукции IMO, была предпринята попытка гетерологичной экспрессии в E. coli BL21(DE3). Кроме того, реакция трансглюкозилирования была оптимизирована с помощью RSM для максимизации выхода IMO. После этого полученную α-трансглюкозидазу иммобилизовали МНЧ и охарактеризовали различными аналитическими методами. Наконец, структурные особенности очищенной фракции ИМО были проанализированы с помощью MALDI-TOF-MS, GC-MS и ЯМР.