Comment produire D Tagatose par la méthode de Fermentation?

Le D-tagatoseest un kétose à six carbone et un isomère de D-Le galactose. LA aD-tagatosePure n’est pas facile à trouver, car elle ne se trouve que dans lA agomme sécrétée par le Sterculia setigera. On trouve également de petites quantités de D-Tagatose (anglais)dans le lait pasteurisé, le chocolÀ propos dechaud, le fromage et les produits fromagers. Comme seulement environ 20% de D-tagatose peut être absorbé par l’intestdansgrêle après consommation, il ne produit pas de calories et ne provoque pas de fluctuations de la glycémie. D’autre part, le D-tagatose peut prévenir la formation de caries dentaires et peut également être utilisé par les micro-organismes de l’intestdanspour favoriser la croissance de certains probiotiques [1]. Ces dernières années, avec l’amélioration du niveau de vie et la prévalence de maladies telles que l’obésité et le diabète, il y a eu de plus en plus de demandes pour que le D-tagatose soit utilisé comme édulcorant fonctionnel pour remplacer le saccharose, qui a attiré beaucoup d’attention.

Beadleet al. [2] ont inventé un procédé pour produire du D-tagatose à partir du D-galactose isomérique à l’aide de Ca(OH)2 en 1991. Le D-galactose peut être obtenu en hydrolysant le lactose ou le lactosérum, plus abordable (un déchet provenant de la production de produits laitiers), et le coût du procédé est acceptable pour le marché. Toutefois, cette méthode nécessite l’utilisation de grandes quantités d’acide fort pour neutraliser la solution réactionnelle, ce qui est susceptible d’entraîner la pollution des eaux usées; De plus, il existe de nombreux sous-produits de la réaction, ce qui rend la séparation en aval difficile. Cheetham et al. [3] ont constaté que la L-arabinoseisomérase (enzyme L-AI, EC C5. 3. 1. 4) peut catalyser la production de D-tagatose à partir de D-galactose. Au cours des 20 années suivantes, grâce au dépistage de la production d’enzymes, à l’Expression:exogène et à la caractérisation de différents types de micro-organismes, les chercheurs ont trouvé une variété d’enzymes L-AI convenant à la production industrielle de D-tagatose L-AI enzymes convenant à la production industrielle de D-tagatose; Il a été constaté qu’ils ont principalement les caractéristiques de taux de conversionélevé du D-galactose, une bonne stabilité thermique de l’enzyme, et le pH HHcatalytique optimal de l’enzyme tend à être des conditions acides convenant à la production industrielle (pH entre 5,0 et 6,0) [4].

D’autre part, le génie génétique de l’enzyme L-AI de type sauvage utilisant des méthodes de biologie moléculaire peut également améliorer efficacement le potentiel d’applicationindustrielle de l’enzyme sauvage; Ceci se reflète principalement dans l’établissement d’un modèle structurel de l’enzyme L-AI utilisant la technologie de simulation moléculaire par ordinateur et la conception rationnelle des résidus importants d’acides aminés dans l’enzyme. En ce qui concerne les procédés catalytiques, la technologie de conversion par lots de cellules /enzymes immobilisées a donné des résultats; Cependant, des problèmes tels que les faibles taux de conversion du substrat, les longs cycles de réaction et les courtes demi-vies d’activité enzymatique restent des goulets d’étranglement dans cette technologie. En outre, la tâche urgente de développer un hôte d’expression exogène de l’enzyme L-AI de qualité alimentaire plus sûr pour remplacer EscherichiaLes colirecombinant est imminente. Actuellement, la société américaine Spherix mène des essais cliniques de phase III du D-tagatose comme traitement du diabète de type 2 [5].

Si l’essai est couronné de succès, le D-tagatose aura de larges perspectives dans le domaine de la biomédicale et créera également une demande encore plus urgente de procédés de production biologiques. L’auteur combine les résultats de recherche du groupe de recherche au cours des dernières années sur l’enzyme L-AI et la production de D-tagatose par bioprocédé pour fournir un examen du dépistage et de l’application de l’enzyme L-AI, la recherche sur la modification par génie génétique et l’application de la technologie d’immobilisation, dans le but de fournir une référence pour la production verte de nouveaux édulcorants fonctionnels comme le D-tagatose.

1 recherche sur la source et les propriétés de l’enzyme L-AI

Des enzymes L-AI actuellement connues ont été obtenues à partir de micro-organismes procaryotes par clonage et expression étrangères, notamment Le bacillesubtilis [6], Lactobacillus plantarum [7], acidothermethermophilus [8], géobacillusstéarothermophilus[9] et Thermus thermophilus [10] (tableau 1) voir aussi:.

Comme le montre le tableau 1, il est possible qu’en raison des environnements de vie très différents de ces micro-organismes, les propriétés catalytiques des enzymes L-AI provenant de sources différentes aient également diversi -

1) la température optimale pour la réaction d’isomérisation D-galactose est différente et a été rapportée allant de 15 à 95 °C. Parmi eux, les enzymes L-AI de Shewanella sp. ANA-3 et Lactobacillus sakei 23K peuvent catalyser de manière stable à des températures basses de 4 °C [11-12], tandis que l’anoxybacillus l’environnement est très différent. Après une évolution naturelle à long terme, les propriétés catalytiques des enzymes L-AI provenant de différentes sources ont également été significativement différentes.

1) la température optimale pour la réaction d’isomérisation D-galactose est différente et a été rapportée allant de 15 à 95 °C.

Parmi elles, les enzymes L-AI de Shewanella sp. ANA-3 et Lactobacillus sakei 23K peuvent catalyser de manière stable à des températures basses de 4 °C [11-12], tandis que les enzymes L-AI anoxybacilleflavithermepeuvent maintenir l’activité enzymatique à des températures extrêmes de 95 °C [17]. En général, les enzymes L-AI peuvent être divisées en trois catégories selon leur température de réaction optimale: les enzymes L-AI mésophiles, les enzymes L-AI thermophiles et hyperthermophiles). Leurs températures de réaction optimales sont inférieures à 60 °C, entre 60 et 80 °C et entre 80 et 95 °C, respectivement [18]. Parmi eux, le type thermophile est considéré comme mieux adapté à la production industrielle de D-tagatose, principalement parce que l’énergie libre de Gibbs nécessaire à la réaction d’isomérisation du D-galactose au D-tagatose est élevée (4,96 kJ/mol), une température catalytique relativement élevée est nécessaire pour obtenir un taux de conversion élevé. Cependant, une température trop élevée entraînera au contraire des réactions de brunissement qui affecteront la qualité du produit. Par conséquent, la plupart des chercheurs pensent qu’une température de réaction de 60 à 70 °C est la plus appropriée [1,4].

2) le pH optimal de la réaction varie, et a été signalé pour aller de 5,0 à 10,5. La plupart des enzymes L-AI ont un pH catalytique optimal compris entre 7,5 et 8,5, mais la production industrielle nécessite un pH catalytique optimal dans la gamme acide pour éviter les réactions secondaires non spécifiques causées par des conditions de réaction alcaline, et pour égaliser le pH acide requis pour l’hydrolyse du lactose, en évitant les ajustements répétés et en simplifiant le processus de production [1,4].

3) différentes exigences pour les ions métalliques. La plupart des enzymes L-AI ont besodansd’ions métalliques pour exercer une activité enzymatique et maintenir la stabilité thermique. Parmi eux, les ions Mn2 + et Co2 + sont les plus courants. Cependant, le Co2 + ne peut pas être utilisé dans l’industrie alimentaire, de sorte que les enzymes L-AI qui dépendent fortement du Co2 + ont des applications industrielles relativement limitées [10]. Il est intéressant de noter que l’activité enzymatique de la L-AI de Le bacilleLes haloduranset de Le bacillestéarothermophilusNous avons 100n’a pas été réduite après le traitement par EDTA. Les raisons possibles sont que ces deux enzymes ne dépendent pas des ions métalliques, ou que le centre actif de l’enzyme a une forte capacité de liaison avec les ions métalliques, et que les ions métalliques ne sont pas facilement détachés [16].

4) il existe des différences significatives dans la spécificité du substrat. Par exemple, les enzymes L-AI dérivées de Bacillus subtilis et de Bacillus licheniformis ont seulement la capacité de catalyser la L-arabinose[6, 13] et ne peuvent pas catalyser le D-galactose, qui est très spécial dans la famille des enzymes L-AI; Ils conviendront à l’étude de la sélectivité du substrat des enzymes L-AI.

4) efficacité catalytique différente pour D-galactose. L’efficacité catalytique (kcat/Km) de presque toutes les enzymes L-AI pour le L-arabinoseest beaucoup plus élevée que celle pour le D-galactose, de sorte que l’efficacité catalytique des enzymes L-AI pour le D-galactose est généralement faible. Toutefois, Nous sommes là pour vouset al. [15] ont constaté que l’enzyme L-AI dérivée de l’acidothermus cellulolytics ATCC43068 a une efficacité catalytique relativement élevée (kcat/Km = 9,3 mmol/(L·min)) pour le D-galactose. Rhimi (en anglais)(en anglais)(en anglais)(en anglais)(en anglais)(en anglais)(en anglais)et al. [12] ont obtenu l’enzyme L-AI de Lactobacillus sakei 23K souche qui peutCatalyser le D-galactose à basse températureEt dans des environnements acides. Sa valeur kcat/Km pour le D-galactose atteint 10,3 mmol/(L·min), ce qui est la valeur la plus élevée rapportée jusqu’à présent dans la littérature.

Pour la production industrielle de D-tagatose, le crible d’une enzyme L-AI thermophile, tolérante aux acides, indépendante des métaux et à haute efficacité catalytique pour le D-galactose facilitera grandement le progrès technologique. Le groupe de recherche auquel j’appartiens a examiné une souche de Lactobacillus fermentum qui produit l’enzyme L-AI à partir de cornichons traditionnels [19-20]. Le gène codant de l’enzyme L-AI contenu dans cette souche s’est révélé exogène exprimé, et l’enzyme L-AI recombinant catalyse le D-galactose à une température optimale de 65 °C et un pH optimal de 6,5, avec une efficacité catalytique de 9,02 mmol/(L·min), démontrant un certain potentiel d’application industrielle [14, 21].

2 génie génétique de l’enzyme L-AI

Etant donné qu’il est possible d’améliorer les propriétés enzymatiques de l’enzyme L-AI actuellement utilisée dans la production de D-tagatose, des efforts ont été faits pour la modifier rationnellement au niveau moléculaire. En 2006, la structure cristalline de l’enzyme L-AI d’escherichia Les colia été réglée avec succès (numéro d’accession à la base de données PDB: 2AJT/2HXG), ce qui a posé les bases de la biologie structurale pour le génie génétique de l’enzyme L-AI [22]. Au cours des dernières années, la technologie d’évolution dirigée et la mutagénèse dirigée par site guidée par la modélisation de l’homologie par ordinateur sont devenues des moyens efficaces pour la modification de l’enzyme L-AI. En tant qu’indicateurs importants d’application industrielle, la modification de l’activité enzymatique, la température optimale de la réaction, le pH optimal de la réaction et la sélectivité du substrat ont fait l’objet d’une plus grande attention (tableau 2).

Les études sur le rôle des principaux résidus d’acides aminés ont principalement porté sur les enzymes L-AI de Bacillus stearothermophilus. Rhimi et al. [23] ont effectué une simulation moléculaire de la structure spatiale de l’enzyme Nous avons 100L-AI de B. stéarothermophilus et ont muté le 175e acide aminé dirigé sur le site. Le mutant (N175H) a ainsi obtenu une plage de température de réaction optimale plus large (50 à 65 °C) que l’enzyme de type sauvage, et par rapport à l’enzyme de type sauvage (80 °C), qui a une température de réaction optimale plus élevée, le mutant est bénéfique pour éviter les réactions secondaires de brun pendant la production. Oh OhOhOhet al. [27] ont trouvé que lorsque l’acide aminé 408e de l’enzyme G. stérothermophileL-AI est changé d’un acide aminé neutre à un acide aminé polaire ou basique, le pH de réaction optimal de la souche mutée est considérablement réduit (de 8,5 à 7,5).

On suppose que c’est parce que cette position est proche du centre actif de l’enzyme L-AI, ainsi le changement dans la polarité de l’acide aminé peut conduire à un changement dans la distribution de charge du microenvironnement du centre catalytique, augmentant ainsi la capacité de l’enzyme L-AI à catalyser le substrat dans des conditions acides. Oh et al. [28] ont constaté que l’anneau benzène de l’acide aminé 164 et la taille de la chaîne latérale de l’acide aminé 475 ont un effet significatif sur la capacité de l’enzyme L-AI à catalyser le D-galactose par mutagénèse de plusieurs résidus importants d’acides aminés de l’enzyme L-AI de G. thermodenitrificans. Lactose. Son double mutant C450S-N475K a une augmentation de 5 fois de l’efficacité catalytique pour D-galactose, et le taux de conversion du D-galactose a augmenté de 46% à 58%. En 2010, P rabhu et al. [25] ont utilisé la modélisation d’homologie pour analyser les résidus d’acides aminés dans et à proximité du centre catalytique de l’enzyme B. licheniformis L-AI, et ont muté sélectivement plusieurs sites. Les résultats ont montré que le mutant (Y333A) a complètement perdu la capacité de catalyser la L-arabinose. L’auteur estime que la distance entre les principaux résidus d’acides aminés dans le centre actif catalytique et le substrat détermine la capacité catalytique. Par conséquent, les résidus d’acides aminés conservés près du centre catalytique sont importants pour la spécificité du substrat de l’enzyme L-AI. Ceci fournit des idées pour modifier la spécificité du substrat de l’enzyme L-AI.

3 Production de D-tagatose à l’aide de la technologie d’immobilisation

Comme la méthode biologique la plus efficace pour produire du D-tagatose à ce jour, la technologie cellulaire/enzymatique immobilisée pour produire du D-tagatose a été étudiée en profondeur, et une variété de procédés de production a été établie (tableau 3).

3.1 Production de D-tagatose à l’aide de la technologie des cellules immobilisées

La méthode d’utilisation de l’l’alginatede sodium pour immobiliser des cellules recombinantes d’e. coli pour produire du D-tagatose est depuis longtemps dans le champ de vision des chercheurs. Cette méthode est très utilisable, fiable et peu coûteuse, et a le potentiel d’application industrielle. En général, après expression inductible, les cellules recombinantes d’e. coli peuvent être utilisées pour la catalyse du D-galactose après avoir été incorporées à l’alginate de sodium et traitées au CaCl2. Hong konget al. [35] ont établi une technologie stable et peu onéreuse pour la production de D-tagatose à l’aide de cellules recombinantes d’e. coli immobilisées à l’alginate de sodium. Cellules de coli pour produire D-tagatose.

Il a une demi-vie de 43 jours et produit une haute pureté (>99%) D-tagatose après avoir été séparé par une colonne échangeuse d’ions. Toutefois, l’utilisation d’escherichia coli comme souche de production de D-tagatose comporte des risques pour la sécurité; Par conséquent, le développement d’une technologie de production cellulaire immobilisée plus sûre utilisant des microorganismes de qualité alimentaire pourrait constituer une orientation de recherche future. L’auteur a utilisé la souche de qualité alimentaire Lactobacillus fermentum CGMCC2921pour produire des cellules immobilisées pour la production de D-tagatose par la méthode de l’intégration d’alginate de sodium et de réticulation de glutaraldéhyde. Sous condition d’addition d’acide borique, le taux de conversion du D-galactose en D-tagatose peut atteindre 60%, avec un rendement de 11,1 g/(L·h). Il n’y a pas eu de diminution significative du taux de conversion au cours des huit lots de conversion (totalisant 192 h) [37] [traduction]. Toutefois, pour répondre aux exigences de coût de la production industrielle, des recherches approfondies doivent être menées sur la culture à haute densité et l’expression efficace de la souche de production.

3.2 Production de D-tagatose à l’aide de la technologie des enzymes immobilisées

La Production de D-tagatose à l’aide de la technologie enzymatique immobilisée peut atteindre une intensité de Production élevée, mais nécessite un processus encombrant de purification enzymatique. Kimet al. [31] ont utilisé de l’alginate de sodium pour encapsuler l’enzyme thermophile L-AI pour produire du D-tagatose, avec un rendement de 13,3 g/(L·h). À propos de Ryuet al. [30] [en] ont utilisé une méthode d’incrustation d’alginate de sodium pour immobiliser l’enzyme purifiée G. stéarothermophilus L-AI, puis ont utilisé un bioréacteur à lit emballé pour produire du D-tagatose. Après avoir étudié des facteurs tels que le rapport optimal hauteur/diamètre du lit de réaction, ils ont réussi à obtenir une vitesse de production de 54 g/(L·h), ce qui est la valeur la plus élevée rapportée à ce jour dans la littérature. Jung et al. [34] pensent que la raison du rendement élevé de D-tagatose obtenu à l’aide de la technologie d’enzymes immobilisées est qu’après purification, l’enzyme L-AI n’est pas interférer avec d’autres protéines de l’hôte après immobilisation, et la biocatalyse peut procéder avec la tendance de réaction la plus idéale; Bien que les cellules immobilisées contiennent une grande quantité de protéines de l’hôte, la présence de ces protéines a un effet d’entrave stérile considérable, résultant en un rendement de D-tagatose beaucoup plus faible lors de l’utilisation de cellules immobilisées.

En outre, la technologie enzymatique L-AI immobilisée peut également améliorer efficacement les propriétés de l’enzyme L-AI. Liang (anglais)et al. [38] ont utilisé de l’alginate de sodium pour incorporer l’enzyme L-AI dérivée du Tan. Mathranii, et la température de réaction optimale de l’enzyme immobilisée après incorporation a été considérablement améliorée (de 60 °C à 75 °C). 5 à 8. 0 peut maintenir plus de 80% de l’activité enzymatique, et ces données sont bien meilleures que les enzymes libres. Jebors et al. [39] ont d’abord utilisé des polymères Noria/NoriaPG pour immobiliser l’enzyme Lactobacillus sakei L-AI, et la stabilité de cette enzyme à des températures élevées et dans des conditions de pH bas a été améliorée par rapport aux enzymes libres.

4. Amélioration du rendement de D-tagatose en modifiant l’équilibre de la réaction chimique

Dans la réaction de l’enzyme L-AI isomère D-galactose, certaines substances à haute affinité pour le produit D-tagatose (comme l’acide borique) peuvent se coordonner avec lui pour le dissocier de la réaction, ce qui entraîne une diminution du produit dans la solution et un changement de l’équilibre chimique vers la formation du produit. Lim:et al. [40 ont d’abord utilisé de l’acide borique pour augmenter le taux de conversion du D-galactose en D-tagatose à l’aide de l’enzyme L-AI thermophile purifiée à 77,4%, ce qui est le taux de conversion le plus élevé obtenu à l’aide de l’enzyme L-AI pour préparer le D-tagatose. Le complexe d-tagatose-acide borique formé est soluble dans le méthanol, et l’acide borique peut être éliminé par évaporation sans affecter la pureté du produit. Par conséquent, cette méthode a de grandes perspectives d’application. D’autres recherches ont montré que l’efficacité catalytique de l’enzyme L-AI sur le substrat est considérablement améliorée en présence d’acide borique. L let al. [17] ont signalé que l’efficacité catalytique (kcat/Km) de l’enzyme L-AI d’anoxybacillus flavithermus sur le D-galactose a augmenté de 5,16 mmol/(L·min) à 9,47 mmol/(L·min) avec l’ajout d’acide borique, soit une augmentation de 83,5%.

5 Production de mélanges de sucre rares contenant du D-tagatose par l’action combinée de l’enzyme L-AI et de l’enzyme commerciale

Le Lactose est hydrolysé pour produire un mélange équimolaire de glucose et de D-galactose. Le Glucose n’est pas impliqué dans la production de D-tagatose et peut donc être utilisé pour produire d’autres sucres rares. jörgensenet al. [32] ont été les premiers à déclarer l’utilisation du lactose comme matière première pour produire un sirop mixte contenant du D-tagatose et du fructose à l’aide de l’enzyme thermophile l-ai immobiliser, de la β-galactosidase et de l’isomérase commerciale de glucose pour produire un sirop mixte contenant du D-tagatose et du fructose à partir du lactose, afin d’utiliser pleinement le glucose pour augmenter la valeur ajoutée du produit. Rhimi et al. [41] ont utilisé de l’alginate de sodium pour encapsuler des bactéries génétiquement modifiées qui co-exprimeraient l’enzyme thermostableL-AI et l’isomérase de glucose, et ont produit avec succès du D-tagatose et du fructose dans un lot continu en utilisant un lit emballé biologique avec de l’hydrolysat de lactose comme matière première. Cependant, la séparation des composants dans le sirop mixte nécessite encore le soutien de la recherche technologique en aval, et n’est actuellement qu’au stade exploratoire.

6 séparation et purification du D-tagatose

L’objectif de la recherche technologique en aval est d’établir un processus efficace de séparation et d’extraction du D-tagatose. Le D-tagatose dans la solution de conversion peut être séparé par extraction avec un solvant organique. Xu Guiqiang et al. [42] ont utilisé l’extraction au solvant ionique de l’acide phénylboronique et de l’ammonium quaternaire pour séparer le D-tagatose, avec un taux d’extraction de 65,7% et un taux de récupération de 92,3%. Toutefois, compte tenu des risques potentiels pour la salubrité des aliments et des problèmes de pollution environnementale associés aux systèmes de solvants organiques, cette méthode pourrait ne pas convenir à une utilisation à grande échelle. Le D-tagatose et le D-galactose étant des formes différentes d’aldopentoses, ils peuvent être séparés à l’aide de résines échangeuses d’ions. Huang Wenxia et al. [43] ont utilisé une résine échangeuse d’ions de type Ca2+ pour purifier le D-tagatose synthétisé par une méthode chimique, obtenant le D-tagatose d’une pureté de 98% et un taux de récupération de 83%. Le D-tagatose dessalé peut être cristallisé avec de l’éthanol pour obtenir du D-tagatose pur. Cette méthode est simple à utiliser et très faisable.

7 méthodes opérationnelles et exigences en matière d’équipement pour la production biologique de D-tagatose

La production biologique de D-tagatose utilise principalement le lactosérum comme matière première. Un dispositif de séparation à membrane est utilisé pour éliminer les impuretés telles que les protéines et le sel et pour concentrer le lactosérum. Un mélange de D-galactose et de glucose est obtenu par hydrolyse du lactosérum concentré avec de la lactase immobilisée. Le glucose dans le mélange est ensuite fermenté par des microorganismes (tels que la brasserie et#39; L let l’éthanol est distillé. Le reste du D-galactose est converti en D-tagatose par l’enzyme L-AI immobilisée (ou des bactéries génétiquement modifiées contenant l’enzyme L-AI). Le D-galactose qui n’a pas été complètement converti peut être séparé et récupéré à l’aide d’une colonne d’échange cationique. L’évaporation et la concentration de la solution de conversion contenant uniquement du D-tagatose peuvent être utilisées pour la cristallisation et le séchage du produit. Les équipements impliqués dans l’ensemble du processus comprennent des dispositifs de filtration à membrane, des fermenteurs, des centrifugeuses (ou des filtrants à plaques et à cadres), des équipements de distillation, des résines échangeuses d’ions, des équipements de cristallisation, des séchoirs, etc. Prendre les aliments Kraft Inc.' méthode de production du bioprocédé D-tagatose à titre d’exemple [44], les méthodes d’exploitation particulières et l’utilisation de l’équipement sont présentées à la Figure 1.

8 problèmes et perspectives de développement de la production biologique de D-tagatose

En tant que technologie de production verte et à faible émission de carbone, le processus de production biologique de D-tagatose ne peut toujours pas remplacer la méthode catalytique chimique existante, principalement pour les raisons suivantes:

1) Coût de processus élevé. En termes de technologie actuelle, le rendement le plus élevé de D-tagatose est obtenu en utilisant l’enzyme L-AI immobilisée, mais le procédé de purification enzymatique nécessite un équipement de purification sophistiqué et un contrôle complexe des procédés, qui est coûteux à maintenir et exige beaucoup de main-d’œuvre, et le seuil technique est relativement élevé. La production de D-tagatose à l’aide de cellules recombinantes d’e. coli immobilisées est simple à utiliser et la méthode est mature. L’inconvénient est que le rendement est faible et qu’il y a des dangers cachés dans la sécurité alimentaire de l’hôte E. coli. Cependant, cette méthode présente encore les perspectives les plus industrielles.

2) le cycle de réaction de la méthode biologique de préparation du D-tagatose est relativement long. Le temps nécessaire pour produire du D-tagatose en utilisant la conversion par lots est généralement de 24 h/ lot, voire jusqu’à 168 h/ lot, et un environnement à haute température doit être maintenu tout au long du processus. Par rapport à une méthode chimique catalytique simple, elle ne présente aucun avantage en termes de consommation d’énergie ou de cycle de réaction. Bien que la production de D-tagatose à l’aide de l’enzyme L-AI à température ambiante soit relativement peu coûteuse en termes de consommation d’énergie, elle est limitée par le faible taux de conversion (20 à 30%) et a peu de valeur d’application pratique.

3) manque de développement et d’utilisation des hôtes d’expression enzymatique L-AI de qualité alimentaire. Comme la principale application future de D-tagatose est dans les domaines alimentaire et pharmaceutique, il est nécessaire de développer des micro-organismes de qualité alimentaire (par exemple, certifiés GRAS) comme vecteurs biocatalytiques. Parmi les candidats potentiels figurent Bacillus subtilis, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces cerevisiae, etc. Kimet al. [45] ont exprimé l’enzyme géobacillussp. L-AI chez un hôte microbien certifié par gras-pour produire du D-tagatose, mais le rendement est inconnu. Il convient de mentionner que Rhimi et al. [46] ont exprimé l’enzyme B. stearothermophilus Nous avons 100L-AI dans les souches probiotiques L. bulgaricus et S. thermophilus. Les nouvelles souches ont pu produire du D-tagatose lors de la fermentation du lait, ce qui a donné lieu à un yogourt qui a conservé sa saveur et réduit les calories.

4) il y a une compréhension insuffisante du mécanisme catalytique de l’enzyme L-AI, ce qui rend difficile d’améliorer efficacement les propriétés catalytiques de l’enzyme. En raison des données structurelles très limitées de l’enzyme L-AI, il est difficile d’utiliser la biologie structurale pour analyser le mécanisme catalytique et tenter de modifier l’ingénierie enzymatique; En tant que moyen plus précis, la technologie de cristallisation des protéines est d’une grande importance pour l’étude du processus catalytique du substrat de l’enzyme L-AI. Par conséquent, l’analyse de la structure cristalline de l’enzyme L-AI sera un sujet important à l’avenir.

Bien entendu, le développement d’un procédé industriel de production de D-tagatose présente un grEt en pluspotentiel. Par rapport aux méthodes de production chimiques, les avantages des méthodes biologiques comprennent la facilité d’extraction du produit, la haute spécificité catalytique et la sécurité alimentaire socialement acceptée. Le plundirecteur pour le développement de la technologie de base a également été révélé, qui est de trouver une enzyme L-AI capable de produire efficacement D-tagatose et d’établir un processus de production peu coûteux et sûr qui peut produire efficacement D-tagatose. On pense qu’avec l’approfondissement continu de la recherche pertinente, le processus biologique de l’utilisation de l’enzyme L-AI pour préparer D-tagatose peut mûr.

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