Ketose 3-epimerase speelde niet alleen een belangrijke rol in de bioconversiestrategie van cyclische monosachariden, genaamd Izumoring, maar ook in de industriële biologische productie van d-psicose, een nieuwe zeldzame suiker met lage-calorieën die veel wordt gebruikt in de voedings- en medische industrie. Omdat de niet-enzymatische nevenreacties kunnen worden verminderd onder zure omstandigheden, is een licht zuur pH-optimum een van de belangrijkste problemen bij de biologische productie van d-psicose.
Alles wat u moet weten
Wat is een epimerase-enzym?
Hoe kan D-psicose uit glucose worden verkregen?
De productie van d-psicose uit d-glucose vereist de co-expressie en synergetische werking van xylose-isomerase en d-psicose 3-epimerase.
Wat is het verschil tussen epimerase en isomerase?
Isomerasen worden voornamelijk gebruikt om de isomerisatie tussen aldosen en ketosen te katalyseren, terwijl epimerasen de inversie van stereochemie in suikermoleculen met meerdere chirale koolstofatomen vergemakkelijken.
Wat gebeurt er met glycogeen als je geen koolhydraten eet?
Niet genoeg koolhydraten eten
Koolhydraatarme- of restrictieve diëten kunnen de glycogeenvoorraden aanzienlijk verminderen. Terwijl sommige mensen een lagere inname van koolhydraten goed verdragen, ontwikkelen anderen snel vermoeidheid. Je hersenen en spieren zijn sterk afhankelijk van glucose. Zonder voldoende koolhydraten in de voeding krimpen de glycogeenvoorraden.
Belangrijkste toepassingen:
in de Voedingsindustrie
Als de belangrijkste biokatalysator voor de synthese van D-psicose katalyseert hij specifiek de epimerisatie van D-fructose op de C3-positie om op efficiënte wijze D-psicose te produceren.
Lage-calorieproductie van zoetstoffen: D-psicose is een ideale sucrosevervanger met ongeveer 70% van de zoetheid van sucrose en slechts 10% van de calorieën, zonder significant effect op de bloedglucose. Het wordt veel gebruikt in dranken, zoetwaren, gebak en andere gezondheidsvoedingsmiddelen met een laag-suikergehalte.
Verbetering van de voedselverwerking: het bevordert de Maillard-reactie om de smaak en kleur van gebakken producten te verbeteren, het water-vasthoudvermogen en de textuur te verbeteren en de helderheid van sapproducten te optimaliseren.
Functionele voedselontwikkeling: D-psicose heeft fysiologische functies zoals het remmen van vetophopingen, het reguleren van de bloedglucose en anti-inflammatoire effecten, dus wordt het gebruikt in voedingsmiddelen voor mensen met obesitas, diabetes en hyperlipidemie.
in industriële biotechnologie
Conversie van biomassa: Neemt deel aan de voorbehandeling van landbouwafval zoals maïsstengels en tarwezemelen, geeft fermenteerbare suikers vrij en verbetert de opbrengst van bio-ethanol en bio-chemicaliën.
Pulp- en papierindustrie: Verbetert de lignine-extractie en bleekefficiëntie, vermindert het gebruik van chemische bleekmiddelen en milieuvervuiling.
Biobased materiaalsynthese: Katalyseert de productie van suikerderivaten die worden gebruikt als grondstof voor afbreekbare verpakkingen en biologische polymeermaterialen.
in geneeskunde en biogeneeskunde
Synthese van zeldzame suikers: Dient als een belangrijk hulpmiddel-enzym voor de bereiding van D-psicose, D-tagatose en andere zeldzame suikers, die belangrijke voorlopers zijn voor het onderzoek en de ontwikkeling van -inflammatoire, antioxiderende en neuroprotectieve medicijnen.
Diagnostische reagentia: Recombinant DPEase kan worden gebruikt als enzymatisch reagens voor analyse van de koolhydraatstructuur en aanvullende detectie van indicatoren voor het glycometabolisme.
ANALYTISCHE RESULTATEN
| Testitem | Methode / Referentie | Informatieve specificatie | Representatief resultaat | Conclusie |
|---|---|---|---|---|
| Enzymnaam/identiteit | EC-database / ExPASy | D-Psicose-3-epimerase | EG 5.1.3.30; alternatieve namen: D-allulose 3-epimerase, DPEase (Expasy ENZYME) | Conformeert |
| Gekatalyseerde reactie | ExPASy-enzyminvoer | Omkeerbare C-3-epimerisatie | D-allulose ⇌ keto-D-fructose (Expasy ENZYM) | Conformeert |
| Substraatspecificiteit | ExPASy / UniProt | Hoge specificiteit voor het D-psicose/D-fructose-paar | Zeer specifiek voor D-psicose; zeer lage activiteit met D-tagatose (Expasy ENZYME) | Conformeert |
| Cofactorvereiste | Literatuurkarakterisering / UniProt | Metaal-afhankelijk enzym | Mn²⁺ heeft de voorkeur; Co²⁺ ook actief; Mg²⁺/Fe²⁺/Ni²⁺ vertonen lagere activiteit (Springer) | Conformeert |
| Schijnbaar molecuulgewicht (monomeer) | SDS-PAGINA / literatuur | ~30–33 kDa | Eiwitband waargenomen bij ongeveer 30 kDa; voorspelde grootte ongeveer 33 kDa (Springer) | Conformeert |
| Kwartaire structuur | Kristalstructuurliteratuur | Tetrameer enzym | Natuurlijk enzym gerapporteerd als tetrameer; elk monomeer behoort tot TIM-barrel fold (RCSB PDB) | Conformeert |
| Optimale pH-waarde | Enzymatische activiteitstest | Typisch bijna neutraal | Representatieve optimale pH=7.5 (gerapporteerd voor recombinante voedsel-productierelevante voorbeelden) (Springer) | Conformeert |
| Optimale temperatuur | Enzymatische activiteitstest | Matige thermische activiteit | Representatieve optimale temperatuur=50–55 graden (Springer) | Conformeert |
| Aanbevolen Mn²⁺-niveau voor conversie | Karakterisering van processen | Laag-mM-niveau | 1 mM Mn²⁺ gerapporteerd voor IfDPEase; 10 mM Mn²⁺ gerapporteerd voor recombinante A. tumefaciens DPEase-procesoptimalisatie (MDPI) | Conformeert |
| Representatieve conversieprestaties A | Literatuur procesgegevens | Alleen informatief | Bij pH 7,5, 55 graden, 10 mM Mn²⁺: 25% (w/v) fructose gaf 5,60% (w/v) D-psicose; conversiepercentage 22,42% (Springer) | Informatief |
| Representatieve conversieprestaties B | Literatuur procesgegevens | Alleen informatief | Bij pH 7,5, 50 graden, 1 mM Mn²⁺: 36,1% D-psicose verkregen uit 10 mg/ml D-fructose (MDPI) | Informatief |
| Relevantie van toepassingen | EFSA / industriële literatuur | Gebruikt voor de productie van D-allulose | Voedselenzympreparaten van D-psicose 3-epimerase worden beoordeeld voor gebruik in fructose-naar-D-allulose isomerisatieprocessen (efsa.onlinelibrary.wiley.com) | Conformeert |
Productieproces
