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-allulose is considered a rare sugar as a diastereoisomer at the C-3 position De laD-fructose. D-alluloseis a low-calorie sweetener. Taking a 100g/L sucrose solution as unexample, D-allulose is 70% as sweet as sucrose [2], but only 0.  3% De lathe energy De lasucrose[3]. At the same time, D-allulose has unique physiologiquefunctions. As an inhibitor De lahepatic lipogenic enzymes Et en plusintestinal α-glucosidase[4], D-allulose is hardly metabolized Et en plusabsorbed dansthe small intestine[5], which can further reduce postprandial hyperglycemia, improve insuldansresistance Et en plusreduce the accumulation De labody fat, which is De lagreat benefit À propos deboth obesity Et en plusdiabetes [6~7]. In addition, D-allulose has been declared “generally recognized as safe” (GRAS) by the US La nourritureEt en plusDrug Administration (FDA) [8] Et en pluscan be used in food Et en plusmedicine.

D Allulose is a Nouveau:rare monosaccharide that is safe pourhealth. It has physiological properties such as reducing blood glucose response, reducing liver fat production, maintaining body weight, anti-oxidation Et en plusprotecting blood vessels. D-Allulose is increasingly valued by researchers for its special nutritional Et en plusbiological functions. Since the content De laD-allulose in nature is very low, it is difficult to prepare it by chemical methods. At present, the major La productionmethod is the enantioselective isomerization between D-fructose and D-allulose[9~10]. Le conseil des ministresketose 3-isomerase involved is a research hotspot, which can be obtained À partir dedifferent microorganisms. The most commonly used is the D-allulose 3-isomerase De laAgrobacterium tumefaciens[11~12]  .

1 Progrès de la recherche dans les technologies de production

1. 1 Méthode de synthèse chimique

Au début, la D-allulose a été synthétisée 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 la D-allulose en synthétisant chimiquement le 1,2:4,5-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

La bioconversion de D-allulose a d’abord été proposée par le Professeur Ken Izumori de 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

La D-Allulose 3-éimerase est l’enzyme clé pour la conversion du D-fructose en D-Allulose et fait partie de la famille des enzymes kétose 3-éimerase. 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’l’agrobactérietumefaciensqui 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

The properties De laD-allulose 3-epimérasevary depending on the microbial source. As can be seen À partir deTable 1, the optimumtemperature for most D-allulose 3-epimerases is 50-70°C, and the optimum pH is 7.0-8.0. The optimum pH for the D-tagatose 3-epiméraseDe lathe Rhodobacteraceae is 9.0, while the optimum pH for the D-allulose 3-epiméraseDe lathe genus Doria is isomerase has an optimum pH De la6.0. In addition, the activity De lathe enzyme can be effectively increased by the addition of metal ions [27], and the optimum metal ion for D-allulose 3-epiméraseis Mn2+ or 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. Par rapport à la D-allulose 3-éimerase de type sauvage, la température optihommede 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 min à 260 min, et la température apparente de fusion a augmenté de 2,4 °C. Ceci indique que le mutant Y68I/G109P convient à la production industrielle de D-allulose.

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

La valeur optimale du pH de D-allulose 3-epimerase est de 7,0 à 9,0, ce 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

Les ions métalliques ont un certain effet sur la D-allulose 3-epimérase. 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 optimum est 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-tagatose 3-dehydrogenase À partir deBurkholderia cepacia, Itoh et al. [17] showed that the activity does not require the assistance of metal ions, but the addition of metal ions, especially Mn2+, significantly increases the activity. In particular, Clostridium D-allo-hexose 3-epimerase has a strict metal ion dependence, requiring metal ions as cofactors to display activity. In the absence of ions, it is almost inactive, and it shows maximum activity in the presence of Co2+ [36]. In addition, it was found that the cellulase D-allulose 3-epimerase has extremely high thermal stability in the presence of 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 augmenter l’activité de D-allulose 3-epimérase.

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

Except for the D-tagatose 3-epimerase of Pseudomonas citrea ST-24 and the D-tagatose 3-epimerase of Sphingobium Sp.which have D-tagatose and D-fructose as their optimal products, respectively, most of the other allulose 3-epimerases have D-allulose as their optimal product. The equilibrium conversion rate between D-allulose and D-fructose is between 28% and 33% [38].

De plus, Kim et al. [39] ont montré que le D-allulose a une forte capacité de complexation avec le borate, ce qui aide le D-fructose à produire davantage de 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

À l’heure actuelle, la principale enzyme industrielle utilisée pour produire la D-allulose est la D-allulose 3-éimerase, qui a une affinité et un taux de conversion élevés 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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