Inulinase

Inulinase ist eine Art von Hydrolase, die in der Lage ist, β-2, l-d-Fructose-Glucosidbindungen zu hydrolysieren. Mikroben, die Inulinase sekretieren, sind in der Natur weit verbreitet, und es können viele verschiedene Arten von Mikroorganismen sekretieren. Inulinase kann Inulin-Fructose oder Fructooligosaccharide unter bestimmten Temperaturbedingungen hydrolysieren.

Abbildung 1. Proteinstruktur von Inulinase.

Quelle

Inulin wurde erstmals benannt, nachdem es aus Asteraceae isoliert wurde. Inulin (inulin) ist ein d-Fructose mit Furan-Konfiguration, das durch β-2,1-Glycosidbindung dehydratisiert und polymerisiert wird, und eine lineare Kette von Glukoseresten (g), die am Ende des Fructoserestes (f) verbunden ist. Strukturpolysaccharide sind die einfachste Klasse von Fructanen, abgekürzt als gfn. Darüber hinaus wurde berichtet, dass Inulin auch eine kleine Menge Inulonose enthält, die ein Fructan ohne g am Ende ist. Inulin, auch bekannt als Inulin, stammt von Pflanzen wie Artischocke und Zichorie. Es ist ein funktionelles Fructan und die am besten wasserlösliche lösliche Ballaststoffe. Als reiner natürlicher funktioneller Inhaltsstoff wurde Inulin von mehr als 20 Ländern weltweit als Nahrungsergänzungsmittel genehmigt und wird häufig in Milchprodukten, Getränken, fettarmen und kalorienarmen Lebensmitteln, Backwaren und Gesundheitsnahrung verwendet.

Klassifikationen

Es gibt verschiedene Klassifizierungsmethoden für Inulinase.

• Nach Inulinase ist sie hauptsächlich in der Zelle, der Zellwand und außerhalb der Zelle des Mikroorganismus verteilt, genannt intrazelluläre Enzyme, zellwandgebundene Enzyme und extrazelluläre Enzyme, deren Verhältnis hauptsächlich von Stamm, Kohlenstoffquelle, Temperatur und pH-Wert beeinflusst wird.
• Sie kann in Endonuklease und Exonuklease unterteilt werden, je nach den unterschiedlichen Wirkungsweisen des Substrats, oder je nach der Methode, wie Inulinase die Fructankette spaltet. Die Größe von i/s wird normalerweise verwendet, um zwischen Endo-Inulinase und Exo-Inulinase zu unterscheiden, wobei i die Enzymaktivität ist, wenn Inulin als Substrat verwendet wird, und s die Enzymaktivität ist, wenn Saccharose als Substrat verwendet wird. Es wird allgemein angenommen, dass der i/s-Wert von Exo-Inulinase niedriger ist als der von Endo-Inulinase. Endo-Inulinase hydrolysiert Inulin, um hochreine Fructooligosaccharide zu erhalten, die oft von Pilzen isoliert werden. Exo-Inulin-Enzyme sind in der Zelle, der Zellwand und außerhalb der Zelle verteilt, und sie können hochreine Fructose durch Hydrolyse von Inulin erhalten.
• Nach der Quelle kann Inulinase in mikrobielle Inulinase und pflanzliche Inulinase unterteilt werden.

Funktionen

Studien haben berichtet, dass Inulinase nicht nur auf Inulin, sondern auch auf Saccharose und Raffinose wirken kann und eine höhere Vitalität und Hydrolysekapazität zeigt. Die Verwendung von Artischockenextrakt oder Inulin als Kohlenstoffquelle kann die Produktion von Inulinase induzieren, aber Artischockenextrakt ist besser als Substrat. Dies könnte daran liegen, dass der Extrakt neben Inulin mehr kurzkettige Polyfructose enthält, was das Wachstum der Bakterien und die Hydrolyse durch Enzyme begünstigt. Das heißt, ein bestimmtes Substrat kann die Produktion von Inulinase induzieren, aber die Verwendung unterschiedlicher Kohlenstoffquellen als Substrate hat einen großen Einfluss auf die Aktivität des Enzyms. Studien haben gezeigt, dass eine bestimmte Konzentration von Inulin, Maltose und niedriger Konzentration von Fructose die Produktion von Inulinase induzieren kann, während Stärke wenig Einfluss auf Inulinase hat, aber Glukose die Inulinaseaktivität signifikant hemmen kann. Dies zeigt, dass Inulinase Substratspezifität hat.

Anwendungen

Produktion von hochfructosehaltigem Sirup durch Inulinase. Da hochfructosehaltiger Sirup billig, süß, erfrischend, hoch osmotisch, gut haltbar, kalorienarm und für Diabetiker geeignet ist, wird er in den USA, Japan und anderen entwickelten Ländern in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie weit verbreitet eingesetzt. Nach den 1970er Jahren begannen die Länder, sich auf die Herstellung von Fructose unter Verwendung von Inulin als Rohmaterial sowie durch saure und enzymatische Hydrolyse zu konzentrieren. Obwohl die saure Methode eine hohe Ausbeute hat, gibt es viele Nebenprodukte, schwere Pigmente, und sie ist schwierig zu trennen und zu verfeinern. In den 1980er Jahren begannen Forscher aus den USA, Frankreich, Bristol-Myers, Kanada und anderen Ländern, die Verwendung von Inulinase zur Herstellung von Fructose zu untersuchen. Ihr Prozess ist einfach, die Umwandlungsrate hoch, das Produkt rein und die Fructoseausbeute hoch. Es kann direkt ultra-hochfructosehaltigen Sirup (uhfgs) mit einem Fructosegehalt von über 90 % produzieren. Zu diesem Zweck führen entwickelte Länder wie die USA, Großbritannien, Dänemark, Frankreich und Kanada Forschungen durch. Dies zeigt, dass Inulinase großes Entwicklungspotenzial und Anwendungspotenzial in der Produktion von Fructose und Fructosesirup hat. Die Abbauprodukte von Exo-Inulinase sind hauptsächlich Fructose, und der Anteil von Fructose ist hoch. Es gibt viele Studien zur Produktion von hochfructosehaltigem Sirup durch Inulinase im In- und Ausland, und Chinas Forschung befindet sich noch in der Anfangsphase.