Producción sostenible de fructooligosacáridos a partir de la sacarosa usando enzima fructosiltransferasa recombinante

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo de un biocatalizador no fúngico que convierte la sacarosa de forma eficiente en fructooligosacáridos de cadena corta, en particular 1-kestosa (GF2). La enzima seleccionada es la sacarosa: sacarosa 1-fructosiltransferasa (1-SSTrec) de origen vegetal expresada constitutivamente a niveles altos en Pichia pastoris. Después de una fermentación en cultivo incrementado, la enzima recombinante es recobrada del sobrenadante de cultivo con pureza superior al 75 % a través de una etapa de ultrafiltración-concentración, para posteriormente ser liofilizada. La reacción de la enzima libre a altas concentraciones de sacarosa (600-800 g/L) ocurre en un reactor tanque agitado para producir 1-kestosa, la cual representa más del 50% de los azúcares totales en la mezcla de reacción. Esta mezcla puede ser separada y refinada por diferentes tecnologías existentes en industrias de los derivados de la caña de azúcar para obtener fructooligosacáridos de alta pureza, los que son muy demandados en las industrias farmacéuticas y de alimentos funcionales

This paper presents the development of a non-fungal biocatalyst that efficiently becomes sucrose into short-chain fructooligosaccharides, particularly 1-kestose (GF2). The chosen enzyme is the sucrose: sucrose 1-fructosyltransferase (1-SSTrec) of plant origin and produced constitutively to high levels in the yeast Pichia pastoris. After fed-batch fermentation, the culture supernatant containing the recombinant enzyme with initial protein purity above 75% is dialyzed and concentrated by a single ultrafiltration step and then submitted to a lyophilisation process. The free enzyme is operated in a stirred tank reactor at high sucrose concentrations (600-800 g/L) to produce 1-kestose, which reaches to represent more than 50% of total sugars in the reaction mixture. This mixture can be separated and polished by different existing technologies in the industry of the sugar cane’s derivatives, in order to get high purity fructooligosaccharides, which have a great demand in the pharmaceutical and functional foods industries.