0102030405
D-mannosio: dal dolce dono della natura a un meraviglioso viaggio di produzione
2025-03-13
- Lo zucchero è un argomento familiare e complesso nella nostra vita quotidiana. Dal comune saccarosio, al fruttosio, fino al poco conosciuto D-mannosio, oggi parleremo di una star discreta ma con un grande potenziale: il D-mannosio.
Il D-mannosio potrebbe sembrare un nome insolito, ma in realtà è un esoso naturale ampiamente presente in natura. A differenza del saccarosio e del fruttosio, il D-mannosio sta riscuotendo un notevole successo grazie alla sua dolcezza unica e ai molteplici benefici per la salute. Il suo potere dolcificante è circa il 60% di quello del saccarosio, ed è uno zucchero funzionale ipocalorico, ideale per una dieta sana per le persone moderne.Il D-mannosio non solo ha un sapore gradevole, ma anche il suo valore applicativo è notevole. In campo alimentare, può essere utilizzato come dolcificante ipocalorico per la produzione di vari alimenti salutari; allo stesso tempo, grazie alle sue proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e di altro tipo, è ampiamente utilizzato in cosmetica come ingrediente idratante e anti-invecchiamento. In campo medico, ha mostrato un potenziale straordinario e studi hanno dimostrato che il D-mannosio può ridurre le malattie infiammatorie intestinali, trattare l'artrite reumatoide, prevenire l'infiammazione asmatica delle vie aeree e persino mostrare buoni risultati nel trattamento del cancro e dei disturbi congeniti della glicosilazione.
Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo delle biotecnologie, il metodo biologico è gradualmente diventato il metodo principale per la produzione di D-mannosio. Questo metodo utilizza enzimi biologici per catalizzare la reazione di conversione di altri zuccheri (come il D-fruttosio) in D-mannosio, offrendo i vantaggi di elevata efficienza, tutela ambientale e basso costo.
Tra i numerosi enzimi biologici, la D-mannosio isomerasi è favorita per la sua elevata capacità catalitica. Tuttavia, la maggior parte dei primi studi utilizzava Escherichia coli come cellule di supporto per la produzione, il che migliorava l'efficienza produttiva ma comportava anche rischi per la sicurezza. Dopotutto, l'Escherichia coli non è un ceppo sicuro per gli alimenti e le sostanze chimiche che produce rappresentano un potenziale rischio di contaminazione da endotossine. Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno iniziato a cercare ceppi alternativi più sicuri. Alla fine, hanno scelto il Bacillus subtilis come nuova cellula di supporto. Il Bacillus subtilis ha attirato molta attenzione per le sue caratteristiche di antibatterico non tossico, innocuo, efficace, difficile da mantenere e da indurre resistenza ai farmaci. Ancora più importante, è stato ampiamente riconosciuto come ceppo "Generalmente Riconosciuto come Sicuro" (GRAS) che soddisfa i requisiti di igiene alimentare.In questo studio, confrontando le proprietà enzimatiche della D-mannosio isomerasi da diverse fonti, è stata infine selezionata la fonte ottimale di mannosio isomerasi ed espressa in modo eterologo in Bacillus subtilis, ed è stato costruito con successo il ceppo ricombinante B. subtilis 168/pMA5-EcMIaseA. Il D-mannosio è stato sintetizzato mediante catalisi cellulare intera utilizzando il D-fruttosio come substrato. La conversione e la resa del D-mannosio sono state ulteriormente migliorate ottimizzando la temperatura di conversione, il pH e la concentrazione del substrato. Il livello di fermentazione di 5 L consente la sintesi efficiente del D-mannosio con un tasso di conversione superiore al 27% e una resa superiore a 160 g/L. Questo risultato non solo ha superato il precedente record di produzione, ma ha anche fornito un solido supporto tecnico per la produzione industriale di D-mannosio.L'E-mannosio, questo dolce dono della natura, sta attirando l'attenzione di diversi settori grazie al suo fascino unico e al suo potenziale illimitato. Con la crescente attenzione rivolta a un'alimentazione sana e alle biotecnologie, le prospettive di mercato del D-mannosio stanno diventando sempre più promettenti. In futuro, abbiamo motivo di credere che il D-mannosio svolgerà un ruolo importante in nuovi settori e diventerà una forza trainante per lo sviluppo del settore sanitario. Allo stesso tempo, ci aspettiamo che gli scienziati possano continuare a studiare a fondo la biosintesi e il meccanismo di applicazione del D-mannosio, portandoci ulteriori sorprese e scoperte.