امکان استفاده از اندواینولیناز با پایداری حرارتی بالا جهت تولید شربت پرفروکتوز از اینولین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه

چکیده

 هدف این پژوهش بررسی ویژگی‌های ساختاری و عملکردی اندواینولیناز پس ازاصلاح با PLP برای آبکافت اینولین است. برای تعیین پایداری حرارتی، فعالیت باقیمانده هر دو آنزیم (اصلاح شده و شاهد) پس از 130 دقیقه انکوباسیون در دماهای مختلف در محدوده °C25-65 اندازه‌گیری و برای تعیین پایداری زمانی، فعالیت هر دو آنزیم تا 6 روز بطور روزانه سنجیده شدند. جهت بررسی تغییرات ساختاری و نیز ارزیابی تغییرات ساختار دوم و سوم آنزیم اندواینولیناز، پس از اصلاح با PLP ، از روش‌های طیف‌سنجی دورنگ‌نمایی دورانی، جذب‌سنجی در طول موج nm 280، فلوئورسانس برون‌زاد و درون‌زاد استفاده شد. کروماتوگرام محصولات حاصل از آبکافت اینولین توسط اندواینولیناز اصلاح شده با PLP یا اندواینولیناز دست‌نخورده با استفاده از HPLC بدست آمده و سپس پارامترهای کاتالیتیکی هر دو آنزیم محاسبه شدند. محتوای ساختار مارپیچ آلفا پس از اصلاح با PLP افزایش یافت، همچنین نتایج بررسی ساختار سوم شامل مطالعات طیف سنجی UV و نشر فلورسان، افزایش پایداری حرارتی اندواینولیناز بعد از اصلاح با PLP را تایید نمودند. نتایج آزمون‌های پایداری زمانی، حاکی از آن بود که افت فعالیت مشاهده شده در آنزیم اصلاح شده با PLP کمتر از آنزیم شاهد است. بهبود کارایی آنزیم اندواینولیناز جهت آبکافت اینولین پس از اصلاح با PLP توسط HPLC ثابت شد. پس از اصلاح آنزیم Vmax افزایش و Km کاهش یافت که نشانگر بهبود عملکرد آنزیم پس ازاصلاح با PLP است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Possibility of using endo-inulinase with high thermal stability to produce high fructose syrup from inulin

نویسندگان [English]

  • M Karimi
  • M Habibi
  • R Sadeghi
زرگری ع 1371. گیاهان داروئی،انتشارات دانشگاه تهران، چاپ پنجم، جلد سوم، صفحات 200-50.موسوی موحدی ع ا، صبوری ع ا، خان چمنی ج 1381. روش‌های بیوشیمی و بیوفیزیک، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ سوم، صفحات 200-50.
Anes J, Fernandes P, 2014. Towards the continuous production of fructose syrups from inulin using inulinase entrapped in PVA-based particles. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 3 4: 296-302.
Bornet FRJ, Brouns F, Tashiro F, Duvillier V, 2002. Nutritional aspects of short-chain fructooligosaccharides: natural occurrence, chemistry, physiology and health implications. Digestion Liver Disease 34: 111-120.
Chen X, Chen H, Wang J, Jin Z, Xu X, 2009. Chemical modification and fluorescence spectrum of inulinase from aspergillus ficuum. Jiangsu Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban) / Journal of Jiangsu University (Natural Science Edition) 30 (4): 334-337+361.
Frank A, 2002. Technological functionality of inulin and oligofructose. British Journal of Nutrition 87: 287-291.
Karimi M, Habibi-Rezaei M, Rezaei K, Moosavi-Movahedi AA, Kokini J, 2016. Immobilization of inulinase from Aspergillus niger on octadecyl substituted nanoporous silica: Inulin hydrolysis in a continuous mode operation. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology: 174-180.
Karimi M, Habibi-Rezaei M, Safari M, Chaudhury I, Jianjun C, Kokini J, 2014 a. Immobilization of endo-inulinase on non-porous amino functionalized silica nanoparticles, Journal of Molecular Catalysis B enzymatic 104: 48-55.
Karimi M, Habibi-Rezaei M, Safari M, Moosavi-Movahedi AA, Sayyah M, Sadeghi R, Kokini J, 2014 b. Immobilization of endo-inulinase on poly-d-lysine coated CaCO3 micro-particles. Food Research International 66: 485-492.
Kim C, Pierre B, Ostermeier M, Looger LL, Kim JR, 2009. Enzyme stabilization by domain insertion into a thermophilic protein. Protein Engineering, Design and Selection 22 (10): 615-623.
Liu Y, Zhou S, Cheng Y, Chi Z, Chi Z, Liu G, 2016. Synergistic effect between the recombinant exo-inulinase and endo-inulinase on inulin hydrolysis. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 128: 27-38.
Liu X, Gao G, Yang L, He X, Meng Z, Teng L, 2007. Tryptophan modification and fluorescence spectrum of inulinase. Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao/Chemical Journal of Chinese Universities 28(1): 103-105.
Lopez-Molina D, Navarro-Martınez MD, Melgarejo FR, Hiner ANP, Chazarra S, Rodriguez-Lopez JN, 2005. Molecular properties and prebiotic effect of inulin obtained from artichoke Cynara scolymus L. Phytochem 66: 1476–1484.
Ma Z, Liu N, Chi Z, Liu G, Chi Z, 2015. Genetic modification of the marine-isolated yeast aureobasidium melanogenum P16 for efficient pullulan production from inulin. Marine Biotechnology 17(4): 511-522.
Miller G, 1959. Use of Dinitrosalicylic acid Reagent for Determination of Reducing Sugar. Analytical Chemistry 31: 426-0428.
Nakamura T, Shitara A, Matsuda S, Matsuo T, Suiko M, Ohta K, 1997. Production, purification and properties of an endoinulinase of penicillium sp. TN-88 that liberates inulotriose. Journal of Fermentation and Bioengineering 84(4): 313-318.
Pouyez J, Mayard A, Vandamme A, Roussel G, Perpete EA, Wouters J, Housen I, Michaux C, 2012. First crystal structure of an endo-inulinase, INU2, from Aspergillus ficuum: Discovery of an extra-pocket in the catalytic domain responsible for its, endo-activity, Biochimie 94: 2423- 2430.
Ricca E, Calabrò V, Curcio S, Iorio G, 2009. Optimization of inulin hydrolysis by inulinase accounting for enzyme time- and temperature-dependent deactivation. Biochemical Engineering Journal 48 1: 81-86.
Roberfroid MB, 2005. Introducing inulin-type fructans, British Journal of Nutrition 93: 13-25.
Torabizadeh H, Habibi-Rezaei M, Safari M, Moosavi-Movahedi AA, Sharifizadeh A, Azizian H, et al. 2011. Endo-inulinase Stabilization by Pyridoxal Phosphate Modification: A Kinetics, Thermodynamics, and Simulation Approach Applied Biochemistry and Biotechnology 165: 1661–1673.
Wenling W, Huiying WWL, Shiyuan W. 1999. Continuous preparation of fructose syrups from Jerusalem artichoke tuber using immobilized intracellular inulinase from Kluyveromyces sp Y-85, Process Biochemistry 34: 643–646.
Yang J, Zhang J, Mao L, You X, Chen G, 2016. Genetic modification and optimization of endo-inulinase for the enzymatic production of oligofructose from inulin, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 134: 225-232.
Yang L, He QS, Corscadden K, Udenigwe CC, 2015. The prospects of jerusalem artichoke in functional food ingredients and bioenergy production. Biotechnology Reports 5 1: 77-88.