Quelle est la Source de D Allulose?

L’international Society pourRare Sugars (ISRS) définit les sucres rares comme des monosaccharides et leurs dérivés qui sont rarement présents dans lA Aanature [1]................... SelSur lelA adéfinition de l’isrs,D-alluloseest considéré comme un sucre rare comme diastéréoisomèreÀ la position C-3 du D-fructose. D-allulose est un édulcorant hypocalorique. En prenant comme exemple une solution de saccharose à 100g/L, le D-allulose est aussi doux à 70% que le saccharose [2], mais seulement à 0. 3% de l’énergie du saccharose [3]. En même temps, D-allulose a des fonctions physiologiques uniques. En tant qu’inhibiteur des enzymes lipogénique hépatique et de l’α-glucosidase intestinale [4], la D-allulose est à peine métabolisée et absorbée dans l’intestdanspetit [5], ce qui peut réduire davantage l’hyperglycémie postprandiale, améliorer la résistance à l’insuline et réduire l’accumulation de graisse corporelle, ce qui est d’un grEt en plusavantage à la fois pour l’obésité et le diabète [6~7]. De plus, le D-allulose a été déclaré «généralement reconnu comme sûr» (GRAS) par la La nourritureEt en plusDrug Administration (FDA) des États-Unis [8] et peut être utilisé dans les aliments et les médicaments.

D Allulose est un nouveau monosaccharide rare qui est sûr pour la santé. Il a des propriétés physiologiques telles que la réduction de la réponse de la glycémie, la réduction de la La productionde graisse du foie, le maintien du poids corporel, l’anti-oxydation et la protection des vaisseaux sanguins. La D-Allulose est de plus en plus appréciée par les chercheurs pour ses fonctions nutritionnelles et biologiques particulières. Puisque le contenu deD-allulose dans la natureEst très faible, il est difficile de le préparer par des méthodes chimiques. À l’heure actuelle, la principale méthode de production est l’isomérisation énantiosélective entre D-fructose et D-allulose[9~10]. Le ketose 3-isomérase impliqué est un point chaud de recherche, qui peut être obtenu à partir de différents micro-organismes. Le plus couramment utilisé est la D-allulose 3-isomérase d’l’agrobactérietumefaciens[11~12] .

1 Progrès de la recherche dans les technologies de production

1. 1 Méthode de synthèse chimique

Au début,D-allulose a été synthétisé par des méthodes chimiques....... Bilik et al. [13] ont constaté que dans une solution aqueutilisationacide, le D-fructose peut être converti en D-allulose sous l’action catalytique des ions molybdate.

En 1997,Donald [14] a préparé D-allulose par synthèse chimique1,2:4,5-di-o-isopropylidène -β-D-fructopyranose. De plus, l’acide d-allo-cétonique peut également être synthétisé par ébullition de l’éthanol et de la triéthylamine [15]. Avec l’approfondissement de la recherche, la méthode de synthèse chimique a les inconvénients de coût élevé, opération dangereuse, processus difficile, purification complexe, faible rendement, facile à causer la pollution de l’environnement, et sa sécurité des produits doit être étudiée. Elle est progressivement remplacée par la méthode de bioconversion.

1. 2   Méthode de Bioconversion

Le conseil des ministresLa bioconversion de D-allulose a d’abord été proposée par le Professeur Ken IzumoriDe l’université Kagawa au Japon. Il utilise le hexitol comme intermédiaire pour compléter la bioconversion entre les hexoses rares, c’est-à-dire la méthode de bioconversion d’izumoring [16]. Elle implique une diastéréoisomérase (spécifique pour la diastéréoisomérisation des groupes hydroxyles), une polyol déshydrogénase (catalysant la réaction entre le kétose et l’alcool de sucre) et une aldopentose isomérase (réaction d’isomérisation de l’aldopentose) [17]. Parmi eux, la D-allulose 3-epimérase(DPE) peut convertir le D-fructose et la D-allulose.

1. 2. 1 D-Allulose 3-epimérase

D-Allulose 3-epiméraseest l’enzyme clé pour la conversion du D-fructose en D-AlluloseEt est un membre de la famille des enzymes ketose3-epimérase. En 1993, Izumori et al. [16] ont d’abord isolé et purifié une isomérase kétose de Pseudomonas cichorii. Son produit optimal est D-tagatose, il a donc été nommé D-tagatose 3-epimérase(DTE). DTE). De plus, Kim et al. [18] ont découvert une enzyme dans le STR. C58 d’agrobacterium tumefaciensqui catalyse spécifiquement la conversion du D-fructose en D-allulose avec un taux de conversion de 32,9 %. Il a été nommé D- allulose 3-epimerase. Au cours des dernières années, des D-allulose 3-émaréases provenant de différentes sources microbiennes ont été progressivement découvertes (voir tableau 1), et leurs propriétés ont été étudiées.

1. 2. 2 propriétés de D-allulose 3-epimerase

Les propriétés de la D-allulose 3-epimérase varient selon la source microbienne. Comme le montre le tableau 1, la température optihommepour la plupart des D-allulose 3-epimérases est de 50-70°C, et le pH optimal est de 7,0-8,0. Le pH optimal de la D-tagatose 3-epimérasedes Rhodobacteraceae est de 9,0, tandis que le pH optimal de la D-allulose 3-epimérasedu genre Doria est isomérase a un pH optimal de 6,0. En outre, l’activité de l’enzyme peut être efficacement augmentée par l’addition d’ions métalliques [27], et laL’ion métallique optimal pour D-allulose 3-epiméraseest Mn2+ ou Co2+.

(1) effet de la température sur la D-allulose 3-epimerase

La stabilité thermique est importante pour la production industrielle de D-allulose....... D’une manière générale, dans la production de l’industrie sucrière, des températures élevées appropriées peuvent améliorer le taux d’utilisation des matières premières et le taux de bioconversion, réduire la viscosité de la solution, augmenter la solubilité des réactifs et des produits, et encore augmenter le rendement [28]. Cependant, la stabilité thermique de la D-allulose 3-éimerase est faible et sa demi-vie est courte [29], ce qui limite la production industrielle. Par conséquent, l’amélioration de la stabilité thermique de D-allulose 3-epimerase est nécessaire pour la production industrielle d’allulose. Parmi celles-ci, la mutagénèse aléatoire et la conception rationnelle des protéines sont des méthodes typiques pour améliorer la stabilité thermique des enzymes dans le domaine de l’ingénierie des protéines [30-32].

Choi et al. [19] ont utilisé la réaction en chaîne de la polymérase sujette à l’erreur (PCR sujette à l’erreur) et la mutagenèse dirigée vers le site pour obtenir les souches mutées S213C, I33L et I33LS213C de D-allulose 3-epimérase d’agrobacterium tumefaciens.Comparé à la D-allulose 3-epimerase de type sauvage, la température optimale de l’activité enzymatique des souches mutées S213C, I33L et I33LS213C a augmenté respectivement de 2,5 °C, 5 °C et 7,5 °C, et la demi-vie à 50 °C a augmenté de 3,3, 7,2 et 29. 9 fois, et la température apparente de fusion a augmenté de 3. 1℃, 4. 3℃ et 7. 6℃. Les résultats ont montré que la stabilité thermique des souches mutées de D-allulose 3-éimerase était considérablement améliorée, parmi lesquelles la souche mutante I33LS213C pourrait produire de la D-allulose.

Pendant ce temps, Zhang et al. [33] ont obtenu le mutant Y68I et le mutant G109P par une mutagénèse dirigée sur le site à la tyrosine 68 et à la glycine 109 de la D-allulose 3-éimerase de Le bacillesubtilis, respectivement. Comparé à la D-allulose 3-éimerase de type sauvage, le mutant Y68I a montré la plus grande affinité de liaison du substrat et l’efficacité catalytique, tandis que le mutant G109P a montré la plus grande stabilité thermique. De plus, un mutant à double site Y68I/G109P a également été produit et a montré de bonnes propriétés enzymatiques, comme en témoignent: une augmentation de 17,9 % de la constante de Michaelis (Km), une augmentation de 1,2 fois de l’efficacité catalytique (Kcat/Km), une augmentation de la demi-vie à 55°C de 156 mdansà 260 min, et la température apparente de fusion a augmenté de 2,4 °C. Cela indique que le Y68I/G109PMutant convient à la production industrielle de D-allulose.

(2) effet du pH sur la D-allulose 3-epimérase

Le conseil des ministresLa valeur optimale du pH de D-allulose 3-epimerase est 7,0-9,0, qui est dans la gamme alcaline. Cependant, la production dans l’industrie sucrière se fait dans des conditions acides, car celles-ci peuvent réduire la formation de sous-produits et la réaction de brunissement [34-35]. Par conséquent, le pH de réaction de la D-allulose 3-epimérase n’est pas idéal pour les besoins de bioconversion de l’industrie des monosaccharides. Le pH de réaction optimal de l’enzyme doit être amélioré par le génie génétique afin d’obtenir un meilleur produit.

(3) l’effet des ions métalliques sur la D-allulose 3-epimerase

Ions métalliques ontUn certain effet sur la D-allulose 3-epimerase.Comme on peut le voir dans le tableau 1, l’ion métallique optimal pour la D-allulose 3-émirimerase de Clostridium botulinum, la D-allulose 3-émirimerase de Clostridium cellulovorans, la D-allulose 3-émirimerase de Clostridium butyricum, la D-allulose 3-émirimerase de Doria formosa et la D-allulose 3-émirimerase de Clostridium tricornutum est le Co2+. isomerase&#L’ion métallique optimumest Co2+. L’ion métallique optimal pour la D-allulose 3-epimerase d’agrobacterium tumefaciens, la D-tagatose 3-epimerase de Pseudomonas cepacia ST-24, la D-tagatose 3-epimerase de Sphingobium Sp.et la D-allulose 3-epimerase de Streptococcus ruminantium est Mn2+.

Pour laD-tagatoseLa 3-déshydrogénase de Burkholderia cepacia, Itoh etal. [17] ont montré que l’activité ne nécessite pas l’aide d’ions métalliques, mais l’ajout d’ions métalliques, en particulier de Mn2+, augmente considérablement l’activité. En particulier, Clostridium D-allo-hexose 3-epimérase a une dépendance aux ions métalliques stricte, nécessitant des ions métalliques comme cofacteurs pour afficher l’activité. En l’absence d’ions, il est presque inactif et affiche une activité maximale en présence de Co2+ [36]. De plus, il a été constaté que la cellulase D-allulose 3-epimérase a une stabilité thermique extrêmement élevée en présence de Co2+ [36].

Patel etal. [37] ont utilisé la protéine homme-levure Smt3 pour la fusion n-terminale afin d’obtenir l’isomérase Smt3 D-allulose-3, et dans les conditions de réaction optimales, ont étudié l’activité catalytique d’ions métalliques divalents sur l’isomérase Smt3 D-allulose-3. Les résultats ont montré que l’activité de l’enzyme était presque perdue en présence de Zn2+, Cu2+ et Ni2+. Le Ca2+ avait un effet inhibiteur significatif sur son activité, tandis que le Mg2+, le Fe2+ et le Ba2+ ne modifiaient pas l’activité. Au contraire, Mn2+ et Co2+ pourraient augmenter significativement l’activité de l’enzyme, même si la quantité de Mn2+ dans la réaction de dosage (0,025-0,1 mmol/L) est très faible. Jia etal. [24] ont étudié les effets des ions métalliques sur la d-allo-céto-glucose 3-éimerase de Clostridium botulinum. Les résultats ont montré que l’edta inhibait complètement l’activité de la d-allo-céto-glucose 3-éimerase, et que le Zn2+, le Mg2+ et le Cu2+ inhibaient une partie de l’activité enzymatique. En revanche, Co2+ et Mn2+ ont considérablement augmenté l’activité de l’enzyme, en particulier Co2+ peut considérablement améliorer laActivité de D-allulose 3-epimerase.

(4) l’influence d’autres facteurs sur la D-allulose 3-epimerase

À l’exception de la D-tagatose 3-éimerase de Pseudomonas citrea ST-24 et de la D-tagatose 3-éimerase de Sphingobium Sp.qui ont le D-tagatose et le D-fructose comme produits optimales, respectivement, la plupart des autresD-allulose comme produit optimal....... Le taux de conversion d’équilibre entre le D-allulose et le D-fructose se situe entre 28 et 33% [38].

De plus, Kim et coll. [39] ont montré que:-allulose a une capacité élevée de complexation avec le borate, qui aide le D-fructose à produire de la D-allulose. Lim et al. [40] ont utilisé la D-allulose 3-éimerase immobilisée comme matière première pour produire de façon stable et élevée de la D-allulose en présence de borate. Allulose. Le mécanisme principal peut être que le borate réagit avec les hydrates de carbone pour former un complexe, et le complexe interagit avec le système enzymatique pour changer l’équilibre de toute réaction impliquant les hydrates de carbone cis-diol par la différence dans l’affinité de liaison du sucre, obtenant ainsi un taux de conversion élevé [41~42].

2 Conclusion

A l’heure actuelle, les principauxL’enzyme industrielle utilisée pour produire la D-allulose est la D-allulose 3-epimerase, qui a une affinité élevée et le taux de conversion pour le substrat D-fructose. Afin d’augmenter encore le rendement de D-allulose, certains chercheurs ont utilisé des techniques de génie génétique pour obtenir D-allulose 3-éimerase avec un taux de conversion plus élevé. Par conséquent, la sécurité de l’expression et de la sécrétion d’enzymes chez les hôtes microbiens doit être étudiée plus en profondeur pour éviter les problèmes potentiels de sécurité alimentaire. Avec l’amélioration des personnes' S la prise de conscience du niveau de vie et de la santé, ainsi que l’approfondissement de la recherche expérimentale, D-allulose aura une perspective de développement plus large.

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