Ketoza 3-epimeraza pokazala je važnu ulogu ne samo u strategiji biokonverzije cikličkih monosaharida, nazvanoj Izumoring, već iu industrijskoj biološkoj proizvodnji d-psicose, novog nisko-kaloričnog rijetkog šećera koji se široko koristi u prehrambenoj i medicinskoj industriji. Budući da se ne-neenzimske nusreakcije mogu smanjiti u kiselim uvjetima, blago kiseli pH optimum jedan je od glavnih problema za biološku proizvodnju d-psicose.
Sve što trebate znati
Što je enzim epimeraza?
Kako se D-psikoza može dobiti iz glukoze?
Proizvodnja d-psikoze iz d-glukoze zahtijeva ko-ekspresiju i sinergijsko djelovanje ksiloza izomeraze i d-psikoze 3-epimeraze.
Koja je razlika između epimeraze i izomeraze?
Izomeraze se prvenstveno koriste za kataliziranje izomerizacije između aldoza i ketoza, dok epimeraze olakšavaju inverziju stereokemije u molekulama šećera s više kiralnih ugljikovih atoma
Što se događa s glikogenom ako ne jedete ugljikohidrate?
Ne jedete dovoljno ugljikohidrata
Nisko-ugljikohidratne ili restriktivne dijete mogu značajno smanjiti zalihe glikogena. Dok neki ljudi dobro podnose manji unos ugljikohidrata, drugi brzo razviju umor. Vaš mozak i mišići uvelike se oslanjaju na glukozu. Bez dovoljno prehrambenih ugljikohidrata, zalihe glikogena se smanjuju.
Glavne primjene:
u prehrambenoj industriji
Kao ključni biokatalizator za sintezu D-psikoze, on posebno katalizira epimerizaciju D-fruktoze na C3 položaju za učinkovitu proizvodnju D-psikoze.
Proizvodnja ni-kalorijskog zaslađivača: D-psikoza je idealna zamjena za saharozu s približno 70% slatkoće saharoze i samo 10% kalorija, bez značajnog učinka na glukozu u krvi. Naširoko se koristi u pićima, slatkišima, pekarskim proizvodima i drugoj zdravoj hrani s-šećerom.
Poboljšanje obrade hrane: potiče Maillardovu reakciju za poboljšanje okusa i boje u pečenim proizvodima, poboljšava-kapacitet zadržavanja vode i teksturu te optimizira bistrinu sokova.
Funkcionalni razvoj hrane: D-psikoza ima fiziološke funkcije kao što su inhibicija nakupljanja masti, regulacija glukoze u krvi i protu-upalni učinci, pa se koristi u hrani za osobe s pretilošću, dijabetesom i hiperlipidemijom.
u industrijskoj biotehnologiji
Pretvorba biomase: sudjeluje u prethodnoj obradi poljoprivrednog otpada kao što su kukuruzna peć i pšenične mekinje, oslobađa fermentirajuće šećere i poboljšava prinos bioetanola i bio-kemikalija.
Industrija celuloze i papira: poboljšava ekstrakciju lignina i učinkovitost izbjeljivanja, smanjuje upotrebu kemijskih sredstava za izbjeljivanje i onečišćenje okoliša.
Sinteza materijala na biološkoj osnovi: katalizira proizvodnju derivata šećera koji se koriste kao sirovine za razgradivu ambalažu i biološke polimerne materijale.
u medicini i biomedicini
Sinteza rijetkih šećera: Služi kao ključni alatni enzim za pripremu D-psicose, D-tagatoze i drugih rijetkih šećera, koji su važni prekursori za istraživanje i razvoj protu-upalnih, antioksidativnih i neuroprotektivnih lijekova.
Dijagnostički reagensi: Rekombinantna DPEase može se koristiti kao enzimski reagens za analizu strukture ugljikohidrata i pomoćnu detekciju pokazatelja glikometabolizma.
ANALITIČKI REZULTATI
| Ispitni predmet | Metoda / Referenca | Informativna specifikacija | Reprezentativni rezultat | Zaključak |
|---|---|---|---|---|
| Naziv/identitet enzima | EC baza podataka / ExPASy | D-Psikoza 3-epimeraza | EC 5.1.3.30; alternativni nazivi: D-aluloza 3-epimeraza, DPEaza (Expasy ENZIM) | Sukladno |
| Katalizirana reakcija | Ulazak enzima ExPASy | Reverzibilna C-3 epimerizacija | D-aluloza ⇌ keto-D-fruktoza (Expasy ENZIM) | Sukladno |
| Specifičnost supstrata | ExPASy / UniProt | Visoka specifičnost za par D-psikoza/D-fruktoza | Vrlo specifičan za D-psikozu; vrlo niska aktivnost s D-tagatozom (Expasy ENZIM) | Sukladno |
| Zahtjev kofaktora | Karakterizacija literature / UniProt | Enzim-ovisan o metalu | poželjan Mn²⁺; Co²⁺ također aktivan; Mg²⁺/Fe²⁺/Ni²⁺ pokazuju nižu aktivnost (Springer) | Sukladno |
| Prividna molekularna težina (monomer) | SDS-STRANICA / literatura | ~30–33 kDa | Proteinska traka opažena na oko 30 kDa; predviđena veličina oko 33 kDa (Springer) | Sukladno |
| Kvartarna struktura | Literatura o strukturi kristala | Tetramerni enzim | Nativni enzim prijavljen kao tetramer; svaki monomer pripada TIM-bačvastom naboru (RCSB PDB) | Sukladno |
| Optimalni pH | Određivanje enzimske aktivnosti | Obično blizu neutralnog | Reprezentativni optimalni pH=7.5 (prijavljeno za relevantne primjere-proizvodnje rekombinantne hrane) (Springer) | Sukladno |
| Optimalna temperatura | Određivanje enzimske aktivnosti | Umjerena toplinska aktivnost | Reprezentativna optimalna temperatura=50–55 stupnjeva (Springer) | Sukladno |
| Preporučena razina Mn²⁺ za pretvorbu | Karakterizacija procesa | Niska-mM razina | 1 mM Mn²⁺ prijavljen za IfDPEase; 10 mM Mn²⁺ prijavljeno za optimizaciju procesa rekombinantne A. tumefaciens DPEase (MDPI) | Sukladno |
| Reprezentativna izvedba pretvorbe A | Podaci o književnoj obradi | Samo informativno | Na pH 7,5, 55 stupnjeva, 10 mM Mn²+: 25% (w/v) fruktoze dalo je 5,60% (w/v) D-psikoze; stopa konverzije 22,42% (Springer) | Informativan |
| Reprezentativna izvedba pretvorbe B | Podaci o književnoj obradi | Samo informativno | Pri pH 7,5, 50 stupnjeva, 1 mM Mn²⁺: 36,1% D-psikoza dobivena iz 10 mg/mL D-fruktoze (MDPI) | Informativan |
| Relevantnost primjene | EFSA / industrijska literatura | Koristi se za proizvodnju D-aluloze | Prehrambeni enzimski pripravci D-psikoze 3-epimeraze procjenjuju se za upotrebu u procesima izomerizacije fruktoze-u-D-alulozu (efsa.onlinelibrary.wiley.com) | Sukladno |
Proizvodni proces
