Кетозо-3-эпимераза сыграла важную роль не только в стратегии биоконверсии циклических моносахаридов, названной Изуморинг, но и в промышленном биологическом производстве д-псикозы, нового низкокалорийного редкого сахара, широко используемого в пищевой и медицинской промышленности. Поскольку не-побочные реакции можно уменьшить в кислых условиях, слабокислый оптимум pH является одной из основных проблем биологического производства d-псикозы.
Все, что вам нужно знать
Что такое фермент эпимераза?
Как можно получить D-псикозу из глюкозы?
Производство d-псикозы из d-глюкозы требует совместной-экспрессии и синергического действия ксилозоизомеразы и d-псикозо-3-эпимеразы.
В чем разница между эпимеразой и изомеразой?
Изомеразы в основном используются для катализа изомеризации между альдозами и кетозами, тогда как эпимеразы способствуют инверсии стереохимии в молекулах сахара с множеством хиральных атомов углерода.
Что произойдет с гликогеном, если не есть углеводы?
Недостаточное употребление углеводов
Низко-углеводные или ограничительные диеты могут значительно сократить запасы гликогена. В то время как некоторые люди хорошо переносят низкое потребление углеводов, у других быстро развивается усталость. Ваш мозг и мышцы в значительной степени зависят от глюкозы. Без достаточного количества углеводов запасы гликогена сокращаются.
Основные приложения:
в пищевой промышленности
Являясь ключевым биокатализатором синтеза D-псикозы, он специфически катализирует эпимеризацию D-фруктозы в положении C3 для эффективного производства D-псикозы.
Низко-производство подсластителя: D-псикоза — идеальный заменитель сахарозы, содержащий примерно 70 % сладости сахарозы и всего 10 % калорий, не оказывающий существенного влияния на уровень глюкозы в крови. Он широко используется в напитках, кондитерских изделиях, хлебобулочных изделиях и других продуктах с низким-полезным содержанием сахара.
Улучшение пищевой промышленности: он стимулирует реакцию Майяра, улучшая вкус и цвет выпечных изделий, улучшает-влагоудерживающую способность и текстуру, а также оптимизирует прозрачность соковых продуктов.
Разработка функциональных продуктов питания. D-псикоза выполняет физиологические функции, такие как ингибирование накопления жира, регулирование уровня глюкозы в крови и противовоспалительные-эффекты, поэтому ее используют в продуктах питания для людей с ожирением, диабетом и гиперлипидемией.
в области промышленной биотехнологии
Преобразование биомассы: участвует в предварительной обработке сельскохозяйственных отходов, таких как кукурузные соломы и пшеничные отруби, высвобождает сбраживаемые сахара и повышает выход биоэтанола и химикатов на биологической-основе.
Целлюлозно-бумажная промышленность: повышает эффективность извлечения лигнина и отбеливания, снижает использование химических отбеливателей и загрязнение окружающей среды.
Синтез материалов на биологической основе: катализирует производство производных сахара, используемых в качестве сырья для разлагаемой упаковки и биологических полимерных материалов.
в области медицины и биомедицины
Синтез редких сахаров: служит ключевым ферментом для получения D-псикозы, D-тагатозы и других редких сахаров, которые являются важными предшественниками для исследований и разработки противовоспалительных, антиоксидантных и нейропротекторных препаратов.
Диагностические реагенты: Рекомбинантная ДПЭаза может быть использована в качестве ферментативного реагента для анализа структуры углеводов и вспомогательного определения показателей гликометаболизма.
АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
| Тестовый предмет | Метод/ссылка | Информационная спецификация | Репрезентативный результат | Заключение |
|---|---|---|---|---|
| Название/идентификация фермента | База данных ЕС / ExPASy | D-Псикозо-3-эпимераза | ЕС 5.1.3.30; альтернативные названия: D-аллулозо-3-эпимераза, DPEase (ФЕРМЕНТ Expasy). | Соответствует |
| Катализируемая реакция | Вход фермента ExPASy | Обратимая эпимеризация C-3 | D-аллюлоза ⇌ кето-D-фруктоза (ЭНЗИМ Expasy) | Соответствует |
| Специфичность субстрата | ЭксПАСи / ЮниПрот | Высокая специфичность к паре D-псикоза/D-фруктоза | Высокая специфичность для D-псикоза; очень низкая активность с D-тагатозой (Expasy ENZYME) | Соответствует |
| Требование кофактора | Литературная характеристика / UniProt | Металл-зависимый фермент | Предпочтительно Mn²⁺; Co²⁺ также активен; Mg²⁺/Fe²⁺/Ni²⁺ проявляют меньшую активность (Springer) | Соответствует |
| Кажущаяся молекулярная масса (мономер) | Паспорт безопасности-СТРАНИЦА / литература | ~30–33 кДа | Белковая полоса наблюдается при массе около 30 кДа; прогнозируемый размер около 33 кДа (Springer) | Соответствует |
| Четвертичная структура | Литература по кристаллической структуре | Тетрамерный фермент | Нативный фермент представлен как тетрамер; каждый мономер принадлежит TIM-бочковой складке (RCSB PDB) | Соответствует |
| Оптимальный pH | Анализ ферментативной активности | Обычно около нейтрального | Репрезентативный оптимальный уровень pH=7.5 (указан для примеров, связанных с рекомбинантным производством пищевых продуктов) (Springer) | Соответствует |
| Оптимальная температура | Анализ ферментативной активности | Умеренная тепловая активность | Репрезентативная оптимальная температура=50–55 градусов (Спрингер) | Соответствует |
| Рекомендуемый уровень Mn²⁺ для конверсии | Характеристика процесса | Низкий-уровень мМ | Сообщается о 1 мМ Mn²⁺ для IfDPEase; Сообщается о 10 мМ Mn²⁺ для оптимизации процесса рекомбинантной DPEase A. tumefaciens (MDPI) | Соответствует |
| Репрезентативная эффективность конверсии A | Литература Данные процесса | Только информативно | При pH 7,5, 55°, 10 мМ Mn²⁺: 25% (мас./об.) фруктозы давали 5,60% (мас./об.) D-псикозы; коэффициент конверсии 22,42% (Спрингер) | Информативный |
| Репрезентативная эффективность конверсии B | Литература Данные процесса | Только информативно | При pH 7,5, 50 градусов, 1 мМ Mn²⁺: 36,1% D-псикозы, полученной из 10 мг/мл D-фруктозы (MDPI) | Информативный |
| Актуальность приложения | EFSA / промышленная литература | Используется для производства D-аллюлозы. | Препараты пищевых ферментов D-псикозо-3-эпимеразы оцениваются на предмет использования в процессах изомеризации фруктозы-в-D-аллулозу (efsa.onlinelibrary.wiley.com). | Соответствует |
Производственный процесс
