0102030405
D-mannose: van het zoete geschenk van de natuur tot een prachtige productiereis
2025-03-13
- Suiker is een bekend en complex onderwerp in ons dagelijks leven. Van de gewone sucrose en fructose tot de minder bekende D-mannose: vandaag bespreken we de bescheiden maar zeer potenti?le ster: D-mannose.
D-mannose klinkt misschien als een onbekende naam, maar het is eigenlijk een natuurlijke hexose die veel voorkomt in de natuur. In tegenstelling tot sucrose en fructose komt D-mannose steeds meer in de belangstelling vanwege zijn unieke zoetheid en vele gezondheidsvoordelen. De zoetheid bedraagt ??ongeveer 60% van sucrose en is een caloriearme functionele suiker. Voor de moderne mens is het ongetwijfeld een goede keuze om een ??gezond dieet te volgen.D-mannose smaakt niet alleen aangenaam, maar ook de toepassingswaarde is opmerkelijk. In de voedingssector kan het worden gebruikt als caloriearme zoetstof voor de productie van diverse gezonde voedingsmiddelen; tegelijkertijd wordt het, vanwege zijn antioxiderende, ontstekingsremmende en andere eigenschappen, veel gebruikt als vochtinbrengende crème en anti-aging ingredi?nten in cosmetica. In de medische sector heeft het een verbazingwekkend potentieel aangetoond. Studies hebben aangetoond dat D-mannose inflammatoire darmziekten kan verminderen, reumato?de artritis kan behandelen, astmatische luchtwegontsteking kan voorkomen en zelfs goede resultaten kan laten zien bij de behandeling van kanker en aangeboren glycosyleringsstoornissen.
Dankzij de snelle ontwikkeling van de biotechnologie is de biologische methode de afgelopen jaren geleidelijk de belangrijkste methode voor de productie van D-mannose geworden. Deze methode maakt gebruik van biologische enzymen om de reactie te katalyseren waarbij andere suikers (zoals D-fructose) worden omgezet in D-mannose. Dit biedt voordelen zoals hoge effici?ntie, milieubescherming en lage kosten.
Van de vele biologische enzymen geniet D-mannose-isomerase de voorkeur vanwege zijn hoge katalytische capaciteit. De meeste vroege studies gebruikten echter Escherichia coli als chassiscellen voor de productie, wat de productie-effici?ntie verbeterde, maar ook veiligheidsrisico's met zich meebracht. E. coli is immers geen voedselveilige stam en de chemicali?n die het produceert, vormen een potentieel risico op endotoxineverontreiniging. Om dit probleem op te lossen, gingen wetenschappers op zoek naar veiligere alternatieve stammen. Uiteindelijk kozen ze Bacillus subtilis als de nieuwe chassiscel. Bacillus subtilis heeft veel aandacht getrokken vanwege zijn eigenschappen: niet-toxisch, onschadelijk, effectief antibacterieel, niet gemakkelijk te handhaven en niet gemakkelijk resistentie tegen geneesmiddelen te ontwikkelen. Belangrijker nog, het is algemeen erkend als een "Generally Recognized as Safe" (GRAS)-stam die voldoet aan de eisen voor voedselhygi?ne.In deze studie, door de enzymatische eigenschappen van D-mannose-isomerase uit meerdere bronnen te vergelijken, werd uiteindelijk de optimale bron van mannose-isomerase geselecteerd en heteroloog tot expressie gebracht in Bacillus subtilis. De recombinante stam B. subtilis 168/pMA5-EcMIaseA werd succesvol geconstrueerd. D-mannose werd gesynthetiseerd door middel van volledige celkatalyse met D-fructose als substraat. De conversie en opbrengst van D-mannose werden verder verbeterd door optimalisatie van de conversietemperatuur, pH en substraatconcentratie. De 5L-fermentatie maakt de effici?nte synthese van D-mannose mogelijk met een conversiepercentage van meer dan 27% en een opbrengst van meer dan 160 g/l. Deze prestatie verbrak niet alleen het vorige productierecord, maar leverde ook een sterke technische ondersteuning op voor de industri?le productie van D-mannose.E-mannose, dit zoete geschenk van de natuur, trekt de aandacht van diverse industrie?n met zijn unieke charme en onbegrensde potentieel. Met de toenemende aandacht voor gezonde voeding en biotechnologie worden de marktvooruitzichten van D-mannose steeds veelbelovender. We hebben reden om aan te nemen dat D-mannose in de toekomst een belangrijke rol zal spelen in meer sectoren en een belangrijke drijvende kracht zal worden achter de ontwikkeling van de gezondheidsindustrie. Tegelijkertijd verwachten we dat wetenschappers de biosynthese en het toepassingsmechanisme van D-mannose diepgaand zullen blijven bestuderen en ons meer verrassingen en doorbraken zullen brengen.