Imobilização de α

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12708 (2023) Citar este artigo

827 acessos

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Neste estudo, a produção do isomalto-oligossacarídeo a partir do amido da casca de batata foi realizada em três etapas: liquefação, sacarificação e transglicosilação. Além disso, clonagem do gene da α-transglucosidase de Aspergillus niger (família GH31), transformando-se em E. coli BL21 (DE3), superexpressando e purificando a proteína resultante para a produção de α-transglucosidase. A α-transglucosidase gerada foi então ligada a nanopartículas magnéticas, o que melhorou a reutilização em até 5 ciclos com mais de 60% de atividade. Todas as modificações foram caracterizadas usando os seguintes métodos: análise infravermelha por transformada de Fourier, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo, espectroscopia de raios X por energia dispersiva, espectroscopia de difração de raios X, análise termogravimétrica e espalhamento dinâmico de luz (DLS) análise. Além disso, as condições ótimas para transglicosilação foram determinadas por RSM como segue: proporção enzima-substrato 6,9 U g-1, tempo de reação 9 h, temperatura 45 °C e pH 5,5 com um rendimento de 70 gl-1 (± 2,1 ). A análise MALDI-TOF – MS mostrou DP dos IMOs em faixas de 2 a 10. A caracterização estrutural detalhada do isomalto-oligossacarídeo por GC-MS e RMN sugeriu os resíduos α-(1 → 4) e α-(1 → 6)-D-Glcp como constituintes principais, juntamente com α-(1 → 2) e α- menores. (1 → 3) resíduos -D-Glcp.

Os isomaltooligossacarídeos (IMOs) são oligossacarídeos não digeríveis, mas fermentáveis, que aumentam o crescimento de certas bactérias benéficas à saúde, particularmente Bifidobactérias e lactobacilos, que influenciam o metabolismo intestinal e têm impacto na ecologia microbiana gastrointestinal1,2,3,4,5,6. IMOs são oligossacarídeos prebióticos compostos de unidades de glicose ligadas principalmente por ligações glicosídicas α-(1 → 6) e α-(1 → 4) com uma proporção menor de α-(1 → 3) (nigerose) e α-(1 → 2 ) (kojibiose) ligação glicosídica7,8,9. Normalmente, os IMOs têm diferentes graus de polimerização (DP), que incluem isomaltose (DP2), isomaltotriose (DP3), isopanose, panose (DP3), isomaltotetrose (DP4) e isomaltopentose (DP5)10,11. Os IMOs não são digeridos por enzimas humanas, mas fermentados pela flora intestinal que exerce o seu efeito prebiótico5,12,13. Além do efeito prebiótico, os IMOs possuem baixo índice glicêmico e atuam como adoçante de baixa caloria que proporciona benefícios à saúde de pessoas diabéticas10,14.

Comercialmente, os IMOs são produzidos a partir de amido retirado de diversas fontes (batata doce, batata, tapioca, arroz e banana)11,15,16,17,18. Geralmente, o método tradicional empregado para a produção de IMOs consistia em três etapas: liquefação, sacarificação e transglicosilação6,19. Estudos recentes demonstraram a sacarificação e transglicosilação (SST) simultâneas para a produção de IMOs16,20. Esses estudos melhoraram a eficiência da produção de IMOs e diminuíram o tempo de reação. Diferentes estudos também relataram produção enzimática de IMOs a partir de sacarose utilizando dextransucrase e dextranase21,22,23. Além disso, foi relatado que o desenvolvimento de nanopartículas magnéticas (MNPs) com base na imobilização de α-transglucosidase é a melhor maneira de melhorar a reutilização da enzima24,25,26.

Neste estudo, foi realizada primeiramente a extração do amido da casca da batata e depois a liquefação e sacarificação do amido liquefeito. Um gene que codifica α-transglucosidase (PM médio ~ 110 kDa) de Aspergillus niger (família GH31) foi sintetizado pela GenScript (Singapura) e clonado no vetor pET28a. Dada a importância das enzimas para a produção de IMOs, foi feito um esforço para expressar heterólogamente em E. coli BL21 (DE3). Além disso, a reação de transglucosilação foi otimizada por RSM para maximizar o rendimento de IMOs. Posteriormente, a α-transglucosidase produzida foi imobilizada com MNPs e caracterizada por diversas técnicas analíticas. Finalmente, as características estruturais da fração purificada de IMOs foram analisadas usando MALDI-TOF – MS, GC – MS e RMN.