Immobilisation de α

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12708 (2023) Citer cet article

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Dans cette étude, la production d’isomaltooligosaccharide à partir d’amidon de pelure de pomme de terre a été réalisée en trois étapes : liquéfaction, saccharification et transglucosylation. En outre, cloner le gène de l'α-transglucosidase d'Aspergillus niger (famille GH31), le transformer en E. coli BL21 (DE3), surexprimer et purifier la protéine résultante pour la production d'α-transglucosidase. L'α-transglucosidase générée a ensuite été liée à des nanoparticules magnétiques, ce qui a amélioré la réutilisation jusqu'à 5 cycles avec une activité supérieure à 60 %. Toutes les modifications ont été caractérisées à l'aide des méthodes suivantes : analyse infrarouge à transformée de Fourier, microscopie électronique à transmission, microscopie électronique à balayage à émission de champ, spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie, spectroscopie de diffraction des rayons X, analyse thermogravimétrique et diffusion dynamique de la lumière (DLS). analyse. De plus, les conditions optimales pour la transglucosylation ont été déterminées par RSM comme suit : rapport enzyme/substrat 6,9 U g−1, temps de réaction 9 h, température 45 °C et pH 5,5 avec un rendement de 70 gl−1 (± 2,1 ). L'analyse MALDI-TOF – MS a montré un DP des OMI compris entre 2 et 10. La caractérisation structurale détaillée de l'isomaltooligosaccharide par GC-MS et RMN suggère les résidus α-(1 → 4) et α-(1 → 6)-D-Glcp comme constituants majeurs ainsi que les résidus mineurs α-(1 → 2) et α- (1 → 3) résidus -D-Glcp.

Les isomaltooligosaccharides (IMO) sont des oligosaccharides non digestibles mais fermentescibles qui augmentent la croissance de certaines bactéries bénéfiques pour la santé, en particulier les bifidobactéries et les lactobacilles, qui influencent le métabolisme intestinal et ont un impact sur l'écologie microbienne gastro-intestinale1,2,3,4,5,6. Les OMI sont des oligosaccharides prébiotiques composés d'unités de glucose liées principalement par des liaisons glycosidiques α-(1 → 6) et α-(1 → 4) avec une proportion plus faible d'α-(1 → 3) (nigérose) et α-(1 → 2). ) (kojibiose) liaison glycosidique7,8,9. En règle générale, les IMO ont différents degrés de polymérisation (DP), notamment l'isomaltose (DP2), l'isomaltotriose (DP3), l'isopanose, le panose (DP3), l'isomaltotétrose (DP4) et l'isomaltopentose (DP5)10,11. Les OMI ne sont pas digérées par les enzymes humaines mais fermentées par la flore intestinale qui exerce leur effet prébiotique5,12,13. En plus de leur effet prébiotique, les IMO ont un faible indice glycémique et agissent comme un édulcorant faible en calories qui procure des bienfaits pour la santé des personnes diabétiques10,14.

Commercialement, les IMO sont produites à partir d'amidon provenant de diverses sources (patate douce, pomme de terre, tapioca, riz et banane)11,15,16,17,18. Généralement, la méthode traditionnelle utilisée pour la production des IMO comprenait trois étapes : liquéfaction, saccharification et transglucosylation6,19. Des études récentes ont démontré la saccharification et la transglucosylation (SST) simultanées pour la production d'OMI16,20. Ces études ont amélioré l'efficacité de la production des IMO et réduit le temps de réaction. Différentes études ont également rapporté une production enzymatique d'OMI à partir de saccharose à l'aide de dextransucrase et de dextranase21,22,23. En outre, il a été rapporté que le développement de l’immobilisation de l’α-transglucosidase basée sur des nanoparticules magnétiques (MNP) est l’un des meilleurs moyens d’améliorer la réutilisation de l’enzyme24,25,26.

Dans cette étude, l’extraction de l’amidon de la pelure de pomme de terre, puis la liquéfaction et la saccharification de l’amidon liquéfié ont d’abord été réalisées. Un gène codant pour l'α-transglucosidase (MW moyen ~ 110 kDa) d'Aspergillus niger (famille GH31) a été synthétisé par GenScript (Singapour) et cloné dans le vecteur pET28a. Compte tenu de l’importance des enzymes pour la production d’OMI, un effort a été fait pour les exprimer de manière hétérologue dans E. coli BL21 (DE3). De plus, la réaction de transglucosylation a été optimisée par RSM pour maximiser le rendement des IMO. Par la suite, l'α-transglucosidase produite a été immobilisée avec des MNP et caractérisée par diverses techniques analytiques. Enfin, les caractéristiques structurelles de la fraction IMO purifiée ont été analysées à l'aide de MALDI-TOF – MS, GC – MS et RMN.