ỨNG DỤNG CÁC GLYCOSIDASE VÀ TRANSGLYCOSIDASES TRONG TỔNG HỢP OLIGOSACCHARIDE

GVHD: Nhóm 6
ỨNG DỤNG CÁC GLYCOSIDASE VÀ TRANSGLYCOSIDASES TRONG
TỔNG HỢP OLIGOSACCHARIDE
1. Giới thiệu
Oligosaccharide là một carbohydrate gồm 2-10 monosaccharide được liên
kết bởi liên kết O-glycosidic. Sự tương thích về cấu trúc hóa học trên cơ chất và
enzyme là đặc điểm đặc biệt để sản xuất oligosaccharide không phải cần phải thủy
phân bằng những hóa chất phức tạp. Đối với biện pháp thủy phân bằng hóa chất
thông thường thì sản phẩm sẽ có nhiều tạp chất. Vì vậy ngày nay, quy trình
enzyme được sử dụng trong ngành công nghiệp để sản xuất các oligosaccharides.
Liên kết Glycoside được thực hiện bởi glycosyltransferases (EC 2,4) (.
Ichikawa et al., 1992). Các enzyme này xúc tác vận chuyển đường hexose và
pentose từ chất cho (glycosyl donor) đến chất nhận (Glycosyl acceptor). Theo bản
chất loại đường được chuyển hoá, glycosyltransferases được chia thành ba nhóm
là:hexosyltransferases (EC 2.4.1.), pentosyltransferases (EC 2.4.2.) và các nhóm
chuyển glycosyl khác (EC 2.4.99.). Tùy thuộc theo tính chất của chất cho
(glycosyl donor), glycosyltransferases được phân loại thành ba nhóm chính:
(1) Leloir-type glycosyltransferases, đòi hỏi đường nucleotide (ví dụ UDP-
glucosyltransferases)
(2) non- Leloir glycosyltransferases, sử dụng đường-1-phốt phát (ví dụ
phosphorylases)
(3) transglycosidases, có sử dụng đường không kích hoạt như sucrose,
lactose hoặc tinh bột.
Một tính năng đặc biệt của transglycosidases so với Leloir và non-Leloir
glycosyltransferases, là chúng có khả năng vận chuyển một nhóm glycosyl từ
glycosyl donor tới phân tử nước.
Ngoài glycosyltransferases, trong điều kiện thích hợp glycosidases
(Hydrolases glycoside, 3,2 EC) cũng có thể được sử dụng tổng hợp
Công nghệ enzyme 1
GVHD: Nhóm 6
oligosaccharides in vitro. Glycosidases xúc tác thủy phân liên kết glycosidic trong

oligo-và polysaccharides tạo thành những sản phẩm có mức độ tương đồng cao.
Cũng cần lưu ý rằng, về cơ chế phản ứng, transglycosidases và glycosidases thuộc
về cùng một nhóm. Trong thực tế, transglycosidases và glycosidases được nhóm
lại trong 'glycoside hydrolase (GH family)’ trong phân loại Henrissat
Một số nhận xét về tổng hợp oligosaccharide bởi glycosyltransferases của
Leloir và non-Leloir (Daines et al., 2004; Hamilton, 2004). Những vấn đề chính
liên quan tổng hợp như vậy (1) yêu cầu nucleotide-sugar hoặc sugar- 1 photphat
là cơ chất, (2) hạn chế sự tự tách phosphate ra khỏi nucleotide, và (3) sự sẵn có
giới hạn của những enzim này. Tuy nhiên, theo sự tiến bộ trong công nghệ
enzyme, và kỹ thuật di truyền đã tạo ra những enzyme có khả năng tổng hợp
oligosaccharide cao (Planas và Faijes, 2002). Trong chương này chúng tôi sẽ tập
trung vào việc sử dụng các transglycosidases và glycosidases để tổng hợp
oligosaccharides vì cả hai đều sử dụng cùng một loại cơ chất và cơ chế tương tự
của glycosylation (Sanz-Aparicio et al., 1998).
2. Tổng hợp các oligosaccharides bằng Glycosidase.
Glycosidases (galactosidase) hoặc enzmye nghịch chuyển (trehalase) có tác
dụng thủy phân liên kết glycoside có thể duy trì mạng lưới hoặc đảo ngược của
cấu hình anomeric tương ứng. Glycosidases được sử dụng rộng rãi để tổng hợp
oligosaccharide bởi vì: trong điều kiện thích hợp, phản ứng thủy phân bình thường
có thể được đảo ngược theo hướng tổng hợp liên kết glycoside (Ajisaka và
Yamamoto, 2002; Scigelova et al., 1999). Hầu hết các glycosidases được sử dụng
cho mục đích tổng hợp thường dùng là exo-glycosidases. Các glycosyl donor có
thể là một monosaccharide, một oligosaccharide hoặc surgar-photphate (Thiêm,
1995). Glycosidase-xúc tác tổng hợp oligosaccharide có thể được điều khiển bởi
các yếu tố nhiệt động lực học và động học như được giải thích dưới đây.
Công nghệ enzyme 2
GVHD: Nhóm 6
2.1. Nhiệt động lực học Tổng hợp (Reverse Thủy phân).
Trong tổng hợp kiểm soát nhiệt động (tức là phản ứng diễn ra cho đến khi
nó đạt đến trạng thái cân bằng), phản ứng có thể tiến hành giữa hai

monosaccharides (tạo thành một disaccharide) hoặc từ một monosaccharide và
chất có nhóm OH. Nước là sản phẩm trung gian được tạo thành. Các yếu tố xác
định năng suất ở nhiệt động cơ chất ban đầu, pH, nhiệt độ, cường độ ion, dung môi
thành phần,…
Để dịch chuyển theo hướng cân bằng tổng hợp, một (hoặc nhiều) những
điều sau đây được sinh ra: a) việc sử dụng nồng độ cơ chất cao; b) Ngoài ra sự hòa
tan các chất hữu cơ trong nước cũng làm giảm hoạt động của nước (một lượng nhỏ
của nước là cần thiết để duy trì hoạt động enzyme và hoà tan carbohydrates); c) sử
dụng acceptor (chất nhận có nhóm OH) như là phản ứng trung bình; d) việc sử
dụng nhiệt độ
Thủy phân polysaccharide bằng enzyme nghịch chuyển là khả thi về kinh tế
và đơn giản bởi vì các enzyme yêu cầu là có sẵn và rẻ tiền (ví dụ β-galactosidases
rẻ, enzyme được sử dụng trong công nghiệp thủy phân lactose, và cũng có thể áp
dụng cho tổng hợp galactooligosaccharide). Tuy nhiên, sản lượng thu được thường
thấp (≤ 20%). Crout và cộng tác viên tổng hợp một loạt các β-D-glucosides (tối đa
năng suất 20%) sử dụng almond β-D-glucosidase trong môi trường có chứa 80-
90% (v / v) dung môi hữu cơ (acetonitril hay tert-butanol) (Vic et al., 1996). Sử
dụng acceptor-OH (chất nhận có nhóm OH) như dung môi, cân bằng nhiệt động
lực học đã được chuyển dịch theo hướng tổng hợp (40-60% năng suất) không chỉ
do khối lượng cơ chất ảnh hưởng tới mà còn bởi các hoạt động nước giảm (Vic và
Crout, 1995).
Enzyme α-glucosidases thủy phân liên kết α(1-4) glycoside, rồi vận chuyển
glucose tới phân tử nhận là 6-OH acceptor, các sản phẩm tạo thành như
isomaltose, panose, vv. Ngoài ra,enzyme này còn vận chuyển glucose tới chất
nhận có vị trí các nhóm hydroxyl là 2-OH, 3-OH, 4-OH tạo nên các
Công nghệ enzyme 3
GVHD: Nhóm 6
oligosaccharides liên kết α(1→2), α(1→3) và α(1→4). (Kato et al., 2002). Hình. 1
cho thấy các sản phẩm hình thành khi ngưng tụ của glucose xúc tác bằng α-
glucosidase từ B.stearothermophilus. Các sản phẩm chính (51%) của phản ứng

ngược lại là isomaltose có một liên kết α(1→6) (Mala và Kralova, 2000).
Hình 1. Gluco-oligosaccharide tổng hợp do thủy phân-đảo ngược bởi-
glucosidase xúc tác từ Bacillus stearothermophilus. Điều kiện: 50% (w / w) giải
pháp glucose trong 0,1 M phosphate buffer pH 7,5, 10 ngày. Dữ liệu thu được từ
Mala và Kralova (2000).
Công nghệ enzyme 4
GVHD: Nhóm 6
2.2 Sự tổng hợp kinetic (transglycosylation)
Mặc dù sự thuỷ phân nghịch chuyển có lợi thế đơn giản hơn, linh hoạt hơn,
có thể thu được bằng cách sử dụng các glycoside hoạt hoá như là những glycosyl
donor. Cơ chế glycosylat hoá được duy trì nhờ các glycosidase, được miêu tả
trong hình 2
Kết quả của cơ chế này là các cấu hình anomoric của oligosaccharide trùng
với các thể cho (donor) ban đầu. Sản phẩm của sự thuỷ phân và các chất chuyển
hoá được xác định bằng tỉ lệ: k2.[H2O]/k3.[acceptor] (được suy ra từ hình 2)
Tỷ lệ Transferase/hydrolase phụ thuộc vào hai thông số: nồng độ của
acceptor và hoạt tính của enzyme (tức khả năng xúc tác gắn acceptor vào phân tử
đường để tách nước )
Chất phản ứng bị tiêu hao tỉ lệ nghịch với nồng độ sản phẩm tạo thành cho
đến khi nó đạt tối đa. Tại thời điểm này tỉ lệ tổng hợp của sản phẩm (k3) bằng tỉ lệ
của nó thuỷ phân (k-3). Sau đó khả năng tổng hợp kenetic bị mất và phản ứng phải
ngừng lại nhanh chóng trước khi sản phẩm thuỷ phân tạo thành quá lớn.
Công nghệ enzyme 5
GVHD: Nhóm 6
Hình 2: Cơ chế xúc tác của transglycosylation nhờ glycosidase và
transglycosidase.
Các vị trí hoạt động có 2 cấu tử acid cacboxylic, có vị trí khoảng 5,5Å hoạt
động như sau: 1 loại làm nucleophile và 1 acid khác làm chất xúc tác. Phản ứng
thu được bởi cơ chế dịch chuyển kép. Trong đó 1 glycosyl-enzyme cộng hoá trị
trung gian được hình thành bởi tác động khử cacboxylat về trung tâm anomoric

của cacbohydrat với việc tách được liên kết C-O glycoside. Bước này được hỗ trợ
của các gốc acid cacboxylic hoạt động như những acid nói chung. Bước thứ 2 là
sự tác động của nucleophile (1 cacbohydrat) trên glycosyl- enzyme trung gian
được hỗ trợ bởi sự liên hợp base của gốc acid cacboxyl thứ 2.
Điều này giải thích tại sao quá trình glycosylat hoá đạt kết quả cao hơn về
sản lượng của các sản phẩm ngưng tụ so với quy trình kiểm soát cân bằng. Sản
lượng tổng hợp bằng phương pháp kinetic chiếm khoảng 40% nhiều hơn so với
sản lượng 20% thường thu được trong quá trình nhiệt động kiểm soát. Tuy nhiên
phản ứng này đòi hỏi thời gian phản ứng phải được kiểm soát nghiêm ngặt để
tránh các sản phẩm thuỷ phân chiếm ưu thế.
Một số phản ứng có thể làm giảm mức độ thuỷ phân:
(1) Loại bỏ các sảm phẩm glycosylat hoá liên tục bằng kết tinh, hấp phụ có
chọn lọc.
(2) Sư hiện diện của một thể cho glycosyl phù hợp với phản ứng sẽ làm cho
nicleophile hoạt động nhanh hơn nước.
(3) Sử dụng nồng độ cao của các acceptor.
Cách phổ biến nhất là sử dụng các donor hoạt hoá nhanh chóng và không thể phục
hồi để phân cắt sao cho k-1≈0 (h.2). Một số ví dụ điển hình: o và p- nitrophenyl
glycosides, vinylglycosides, florua glycosyl hay glycols. Những cơ chất có lợi thế
mà các nhóm (floride, phenol) là 1 acceptor yếu và sẽ không cạnh tranh với các
phân tử acceptor thực tế. Ngoài ra các đường hoạt hoá là nhhững chất nền tốt hơn
Công nghệ enzyme 6
GVHD: Nhóm 6
so với các sản phẩm được hình thành. Tuy nhiên một số glycosidase không chấp
nhận có chất hoạt hoá nhưng disaccharide chỉ cao hơn các thể cho là
oligosaccharide glycosyl donor.
Hình 3: Cơ chế transglycosynlation xúc tác bởi glycosynthase. Các saccharide
donor là một thể glycosyl hoạt hoá với cấu hình anomeric đối diện của các chất
nền bình thường (tức một α-glycosyl floride cho một β- glycosynthase) bắt chước
các sản phẩm cộng hoá trị trung gian glycosyl-enzyme. Sau khi được một

nucleophile gắn lên một floride glycosyl sẽ thu được một disaccharide. Phản ứng
này không thể đảo ngược vì các sản phẩm được hình thành không thể phản ứng
với các vị trí hoạt động vì các nucleophile xúc tác không xuất hiện ở các
glycosynthase.
2.3 Glycosynthase: một trường hợp đặc biệt.
Khái niệm glycosynthase được giới thiệu năm 1998 bởi Withers và cộng
sự, sử dụng một exo-glycosidase (Mackenzie et el, 1998) và sau đó mở rộng đến
endo-glycosidase (Malet và Planas, 1998)
Glycosynthase thay thế tác nhân xúc tác carboxyl là nucleophile thành
nhóm non nucleophile ( Ala, Gly, Sir) làm cho enzyme mất khả năng thủy phân,
tuy nhiên nó có thể xúc tác họat hóa cho các glycosyl donor có cấu hình anomeric
đối xứng với chất nhận được tạo ra từ glycosidase.
Công nghệ enzyme 7
GVHD: Nhóm 6
Để biến đổi glycosidase thành glycosynthase thì cần phải xác định các gốc
có họat tính xúc tác nucleophile. Phức hợp enzyme cơ chất trong hệ thống
glycosynthase được hình thành bằng cách giữ lại glucosidase và có thể phản ứng
với 1 acceptor giống như trong phức hợp trung gian glycosyl- enzyme. Bằng cách
này trong một số trường hợp sản lượng oligosaccharide thu được ở hiệu suất cao.
Rất gần đây 1 glycosylthase bắt nguồn từ đường nghịch chuyển đã được báo cáo
(Honda và Kitaoka, 2006)
3. Tổng hợp các oligosaccharides BY TRANSGLYCOSIDASES.
Transglycosidases là chất xúc tác sinh học được sản xuất in vitro dùng để
tổng hợp oliglosaccharide. Nguồn cơ chất của chúng không cần phải gắn các nhóm
ngoại khác để tăng mức năng lượng mà sử dụng các loại đường có sẵn mức năng
lượng nội tại (như sucrose) hoặc polysaccharides (như tinh bột) (Plou et al., 2002).
Transglycosidases cơ chế cũng giống như glycosidases (Hình 2), kết quả là duy trì
mạng lưới của cấu hình anomeric của oligosaccharide.
Mặc dù chức năng bình thường của transglycosidases là vận chuyển cấu tử
glycosyl, nước là sản phẩm trung gian được tạo ra khi mà acceptor được gắn với

cấu tử glycosyl nhờ xúc tác của enzyme. Trong thực tế việc dùng enzym
oligosaccharide hay enzyme glycosidases để sản xuất ra oligosaccharide vẫn còn
gây tranh cãi. Đối với một enzyme đặc biệt được thiết kế, một transglycosidase nó
phải có một khả năng liên kết acceptor và loại trừ H2O. Các nhóm quan trọng nhất
của transglycosidases là transglucosidases và transfructosidases).
3.1. Transglucosidases
Glucansucrases (EC 2.4.1.5) và cyclodextrin glucosyltransferase (CGTase,
EC 2.4.1.19) là các enzym đại diện nhất cho transglucosidase, cơ chất là các chất
tự nhiên trong số đó là sucrose và tinh bột, tương ứng.
3.1.1. Glucansucrases.
Một số vi khuẩn tiết ra một loạt các transglucosidases gọi là glucansucrases
rằng sucrose sử dụng như là nguồn năng lượng duy nhất để tổng hợp polyme
Công nghệ enzyme 8
GVHD: Nhóm 6
glucose. Glucansucrases là enzyme thứ 70 của enzyme thủy phân hydrolase
glycoside (trong phân loại Henrissat). Dextransucrases (sucrose: 1,6-α-D-glucan
6-α-D-glucosyltransferase) được sản xuất bằng cách khác nhau glucansucrases
Leuconostoc mesenteroides chủng chuyển đổi sucrose thành polyme glucose
α(1→6) được liên kết (Dextrans), tạo ra fructose (Monchois et al., 1999). Tuy
nhiên, carbohydrates ngắn khác cũng có thể họat động như acceptors (Robyt và
Walseth, 1978). Ba phản ứng xúc tác bởi dextransucrase, (a)polymerization của
glucose moiety của sucrose, (b) chuyển glucose thành acceptors, và (c) thủy phân
sucrose. Một số acceptors (ví dụ isomaltose) tạo ra oligosaccharides trong cấu trúc
có nhiều thành phần tương đồng nhau, trong đó có chứa rất nhiều phân tử glucose
trong cấu trúc của mình. Thứ hai là trường hợp của fructose, đó là một sản phẩm
chính trong tất cả các phản ứng dextransucrase-xúc tác. Sản lượng fructose
leucrose (α-D-Glup-(1→5)-D-Frup) cùng với một sản phẩm nhỏ, isomaltulose (α-
D-Glup-(1→6)-D-Frup). Quá trình tổng hợp leucrose trở nên đặc biệt quan trọng
trong giai đoạn cuối cùng của dextransucrase-xúc tác tổng hợp vì fructose nồng độ
cao (Buchholz et al., 1998). Acceptors được phân loại thành hai dạng (ví dụ như

maltose), trong đó nâng cao tỷ lệ phản ứng tạo oligosaccharide ( gọi là chu trình
fructose release) và ức chế sự tổng hợp oligosaccharide (gọi là chu trình fructose )
Theo các nghiên cứu cho thấy dextransucrases là một loại enzyme phụ
thuộc cao vào loại cơ chất (Jeanes et al., 1954). Các dextransucrase từ L.
mesenteroides NRRL B-512F synthesises α(1→6) liên kết Gluco-oligosaccharides
(Robyt và Eklund, 1983). Với một vài acceptors như glucose, methyl 1-O-α-D-
glucopyranoside, maltose hoặc isomaltose một loạt các isomaltodextrins với một
mức độ trùng hợp polyme khác nhau, từ 2-7 là thu được. Isomalto-
oligosaccharides tạo thành một nhóm quan trọng của oligosaccharides sử dụng
như prebiotics, immunostimulants (Goulas et al., 2004). Dextransucrase từ dòng
B-1299 cũng có thể hình thức α(1→2) liên kết (Dols-Lafargue et al., 2001; Gómez
de Segura et al, 2003. Gluco-oligosaccharides có chứa liên kết α(1→2) có khả
Công nghệ enzyme 9
GVHD: Nhóm 6
năng thúc đẩy phát triển có chọn lọc của thực vật có lợi da. Dựa trên phản ứng
acceptor với maltose, dextransucrase từ L. mesenteroides B-1299 đang được khai
thác để sản xuất 50 Tm / năm cho ngành công nghiệp mỹ phẩm (Dols et al., 1998).
3.1.2 CGTase
Cylodextrin glucanotransferase ( CG Tase) có bản chất transglucosidase
thuộc nhóm 13 của glycoside hydrolase( nhóm α amylase ). Nhắc đến nhóm này
phải kể đến các enzyme tham gia vào quá trình hồ hóa bao gồm α- amylase, α
glucosidases, pullulanase và Isoamylase. Đặc điểm chung của nhóm 13 này có
chứa (β/α)
8
barrel catalytic domain.
CGTase xúc tác cho sự hình thành cyclodextrins ( CDs) từ tinh bột xảy ra
tại trung tâm phân tử do transglucosylation ( chu trình tạo vòng) diễn ra ở vị trí
α(1-4)amylase, tại đây quá trình tạo vòng được hình thành do liên kết α(1-4)
glucosidic.
CDs được sản xuất và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, hóa

chất, mỹ phẩm.
CGTase xúc tác tinh bột thành hỗn hợp gồm α, β và γ CDs ( gồm 6, 7, 8
gốc glucose tương ứng). Ví dụ CGTase từ vi khuẩn Thermonanarobacter Sp
chuyển 25%(W/v) tinh bột thành hỗn hợp α , β ,γ CDs với 30% tổng cộng.
Ở chu trình tạo vòng ( cyclization), CGTase xúc tác ngay tâm phân tử bởi
phản ứng transglucosylation của cyclodextrin ( phản ứng nối) hoặc 1 dãy
maltooligosacharide ( phản ứng disproportionation). Thêm vào đó, CGTase có thể
xúc tác trong quá trình thủy phân( hydrolysis) của tinh bột và
maltooligosaccharide ở mức độ thấp.
Công nghệ enzyme 10
GVHD: Nhóm 6
Hình 4: Biểu thị họat động xúc tác CGTase từ Thermonanarobacter Sp
trong các phản ứng trên. Theo hình, họat tính cao nhất 1200 U/mg tương ứng với
phản ứng Transglucosylation giữa 2 maltooligosaccharide.
Một đặc điểm nữa của CGTase tồn tại cyclization axis ( dạng vòng thơm ,
Phe hoặc Tyr) là điều kiện để tạo cyclodextrin. Hai carbon còn lại ( xúc tác
nucleophile Asp 229 và xúc tác axit bazơ Glu 257) tham gia sự hình thành liên kết
glycosidic, liên kết này giảm trong phân tử amylase.
Nhiều loài vi sinh vật và khoảng 12% của 4.10
4
loài thực vật bậc cao có
nguồn dự trữ cacbohydrate là fructans ( phân tử này được cấu tạo bởi các phân tử
β - D – fructofuranose và một phân tử D – glucose nằm ở cuối chuỗi). Các
fructosyl có thể là liên kết β (2 → 6) như trường hợp cấu trúc của Levan hoặc liên
kết β (2→1) như trường hợp cấu trúc của phân tử Inulin. Những hợp chất này
được tổng hợp bởi tranfructosidases gọi là levansucrases và inulosucrases. Cả hai
Công nghệ enzyme 11
GVHD: Nhóm 6
enzym này đều sử dụng đường sucrose như là nguồn năng lượng để tổng hợp nên
fructan.

Thêm vào đó, một nhóm của enzym transfructosidases được tạo thành từ
nấm (Aureoba-sidium pullulans, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae…) xúc tác
cho sự tổng hợp các chuỗi fructo-oligosaccharides ngắn (FOS). Các FOS của phân
tử Inulin là fructo-oligomers và nhóm phân tử glucose nằm ở cuối chuỗi trong
chuỗi 2-4 frutosyl được tạo thành bởi liên kết β (2→1) glycosidic. Các FOS
thương mại là hỗn hợp chủ yếu của 1-kestose (GF2), nystose (GF3), và 1
F
–
fructoduranosyl-nystose (GF4). FOS có vị ngọt khoảng 40-60% của đường
sucrose. Chúng được sản xuất ở quy mô lớn được sử dụng như là một prebiotics.
Chất Prebiotic là thành phần của thực phẩm thủy phân đường trong hệ thống tiêu
hóa, thấm vào đại tràng và tạo tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người. Như
một hệ quả của sự trao đổi chất của các vi khuẩn, chuỗi acid béo và L-lactate có
những tác động tích cực với sức khỏe : (1) tiềm năng bảo vệ chống lại ung thư đại
trực tràng và ruột bằng cách ức chế các bệnh truyền nhiễm có mầm bệnh từ vi
khuẩn, (2) cải thiện khả năng sinh học của các khoáng chất thiết yếu, (3) tăng
cường chuyển hóa glucid và lipid.
FOS sản xuất các enzym thuộc nhóm 32 và 68 của enzym thủy phân liên kết
glycoside. Sự phân loại sản phẩm của enzym FOS như β-fructofuranosidases (EC
3.2.1.26) hoặc transfructosidases – frutosyltransferases – ( EC 2.4.1.9 ) vẫn còn
nhiều ý kiến tranh cãi. Sự phân chia của một enzym đặc biệt như β-frutoruranosida
hoặc một transfructosidase được dựa trên tỷ lệ transferase để thủy phân, đặc biệt ở
nồng độ chất nền thấp. Thực vậy, chỉ một vài trong số những enzym này có
transfrutosylating hoạt động đáng kể đủ sản phẩm FOS công nghiệp. Gần đây, một
vài FOS được tổng hợp từ nhiều loài Aspergillus không lẫn tạp và đặc trưng, cấu
trúc ba chiều của một β-fructofuranosidase, cụ thể là Thermotoga maritima.
Việc sản xuất tối đa sản phẩm FOS từ bất kỳ phân tử enzym phụ thuộc vào
sự tiết ra của transfructosylation và các phản ứng thủy phân. Sử dụng một enzym
Công nghệ enzyme 12
GVHD: Nhóm 6

transfructosidase cố định và 630g/l sucrose thu được một FOS tối đa là 61,5%
(w/w). Tại điểm tập trung tối đa FOS, trọng lượng của 1- kestose/ nystose/ 1
F
–
fructofuranosylnystose là 6.2/3.7/0.1. tương tự như fructo-oligosaccharide cảu
nấm men có báo cáo với transfructosidases cố định khác.
Levansucrases enzym xúc tác cho sự tổng hợp của Levan từ sucrose, một
loại polymer có nhiều ứng dụng trong y học, dược phẩm, nông nghiệp và thực
phẩm. Ngoài sự hình thành nên Levan, Levansucrases đồng thời tổng hợp nên
đồng thời FOS của Inulin, và cũng xúc tác các phản ứng transfructosylation khác
trong sự hiện diện của các thể nhận như methanol, glycerol và disaccharides.
Levansucrase có liên kết thủy phân liên kết glycoside (GH) thuộc nhóm 68. Cấu
trúc tinh thể của levansucrase của loài Bacillus subtilis được tìm ra bởi nhà nghiên
cứu Meng và Futterer ở độ phân giải 1,5A
0
.
Neo-Fructose-Oligosaccharides (neo-FOS) được cấu tạo chủ yếu bao gồm
neokestose (neo- GH2) và neonystose (neo-GH3), trong đó một đơn vị fructosyl là
β(2→ 6) liên kết giửa một phân tử glucose với sucrose hoặc 1-ketose. Grizard và
Barthomeuf là người đầu tiên báo cáo tổng hợp nên enzym của neo-FOS bằng
cách sử dụng hoạt tính của một transfructosylating hiện diện trong một chế phẩm
enzym thương mại được sản xuất từ Aspergillus Awamori. Các neo- FOS năng
suất tổng hợp đạt tối đa là 50%(w/w) dựa trên tổng trọng lượng cacbohydrates
trong hỗn hợp phản ứng. Xanthophyllomyces dendrorhous sản xuất nấm men
astaxanthin tích lũy neokestose như là một sản phẩm transfructosylation lớn khi
phát triển trên sucrose. Neokestose chỉ xuất hiện như là một sản phẩm thứ yếu
transfructosylation từ tế bào hay là enzym từ những loài thực vật khác, nấm men
và một số nấm sợi nhỏ.
Công nghệ enzyme 13
GVHD: Nhóm 6

Hình 5 : Cơ cấu tổ chức của Inulin fructo-type-oligosaccharides, neo-FOS và
kểu 6
F
-type FOS.
Chuỗi 6
F
Fruto-oligosaccharide ngắn cũng nhận được một số sự chú ý. Cả
hai tuyến tính và sự phân nhánh β - (2→ 6) được liên kết FOS (đầu tiên là 6-
ketose) có tự nhiên trong sản phẩm thực phẩm khác nhau. Tuy nhiên, các enzym
tổng hợp
6
F –type FOS hầu như không nghiên cứu. Straathof et al. (1986 ) đã có
các báo cáo đầu tiên rằng enzym invertase từ Saccharomyces cerevisiae hình thành
6-Kestose ở nồng độ sucrose cao (2,34M,800g/l). Bekers et al. (2000) xác định sự
hiện diện của trisaccharides 1 – kestose, neokestose và 6 kestose –infrutan các xiro
thu được với một Levansucrase từ vi khuẩn Zymomonas mobilis sản xuất ethanol.
Công nghệ enzyme 14