Page 48 - Anales_81_1_2015
P. 48
ANALES
DE
LA
REAL
ACADEMIA
NACIONAL
DE
FARMACIA
Article
ISSN (Online) 1697-4298 analesranf.com
Enzymatic synthesis of fructooligosaccharides that stimulate the gut
microbiota
Title in Spanish: Síntesis enzimática de fructooligosacáridos estimuladores de la microbiología colónica
Paloma Santos-Moriano1* Lucía Fernández-Arrojo1 Bárbara Rodríguez-Colinas1 Antonio
Ballesteros1 Francisco J. Plou1
1Instituto de Catálisis y Petroleoquímica CSIC 28049 Madrid Spain
A BSTRACT: The control of the intestinal flora is one RES UMEN: El control de la microflora intestinal es
of the targets of the functional foods and nutraceuticals. uno de los objetivos de los alimentos funcionales y
A symbiotic equilibrium can be achieved by the intake nutracéuticos. El equilibrio simbiótico puede lograrse
of live microorganisms (probiotics) or by the so-called mediante la ingesta de microorganismos vivos
prebiotics (non-digested oligosaccharides). Prebiotics (probióticos) o de los denominados prebióticos
are selectively fermented by the human microbiota (oligosacáridos no digeribles). Los prebióticos son
allowing specific changes and conferring benefits upon fermentados selectivamente por la microbiota generando
host well-being and health. Among prebiotics cambios específicos en su composición que producen un
fructooligosaccharides (FOS) constitute one of the most beneficio en la salud del hospedador. Entre los
established groups. Levansucrases (EC 2.4.1.10) are a prebióticos los fructooligosacáridos (FOS) constituyen
family of enzymes that catalyse the transfer of the uno de los grupos más importantes. Las levansacarasas
fructosyl moiety from sucrose to different acceptors (EC 2.4.1.10) son una familia de enzimas que catalizan
such as: (1) sucrose –yielding FOS that can be further la transferencia de un grupo fructosilo desde una
fructosylated forming levan a polymer with food and sacarosa a diferentes aceptores entre ellos otra molécula
biomedical applications -; (2) water resulting in sucrose de sacarosa dando lugar a FOS sobre los que puede
hydrolysis. In this work a levansucrase from transferir otro grupo fructosilo para llegar a formar
Zymomonas mobilis was characterized and the reaction levano un polímero con aplicaciones en alimentación y
products using sucrose as substrate were analysed by biomedicina. Si el grupo fructosilo se transfiere sobre
High-Performance Anion-Exchange Chromatography una molécula de agua da lugar a la hidrólisis de la
(HPAEC-PAD). The number of FOS synthesized by the sacarosa. En este trabajo se caracterizó una
soluble enzyme was significantly higher compared with levansacarasa de Z. mobilis y los productos de reacción
previous reports. In order to optimize the biocatalytic con sacarosa como sustrato se analizaron por
process the enzyme was further immobilized by cromatografía de intercambio aniónico con detector
entrapment in calcium alginate gel and the resulting amperométrico de pulsos (HPAEC-PAD). Con objeto de
beads were dehydrated to obtain DALGEEs (Dry optimizar el proceso biocatalítico la enzima se
ALGinate Entrapped Enzymes). Different inmovilizó por atrapamiento en geles de alginato cálcico
immobilization strategies were studied to minimize y las esferas resultantes se deshidrataron para formar
enzyme loss (lixiviation) throughout the pores. The DALGEEs (Dry ALGinate Entrapped Enzymes). Se
effect of enzyme immobilization on levansucrase probaron diferentes estrategias de inmovilización para
behaviour was also analysed. minimizar la pérdida de la enzima por los poros. El
efecto de la inmovilización en el comportamiento de la
levansacarasa fue analizado.
*Corresponding Author: paloma.santos@csic.es An Real Acad Farm Vol. 81 Nº 1 (2015) pp. 48-62
Received: February 3 2015 Accepted: February 27 2015 Language of Manuscript: Spanish
1. INTRODUCCIÓN especies bacterianas (1) y se divide en colon ascendente o
proximal colon transversal colon descendente o distal y
La microflora o microbiota intestinal se define como colon sigmoidal. Las bacterias presentes tienen actividades
un complejo ecosistema dinámico de especies microbianas fluctuantes en función de la disponibilidad de sustrato pH
residentes en el intestino humano el cual es colonizado por potencial redox y distribución en el colon (2). Así los
un gran número de bacterias. Como puede observarse en la microorganismos residentes en el colon proximal tienen un
Figura 1 estos microorganismos van aumentando su suministro abundante de nutrientes provenientes de la dieta
concentración desde la boca hasta el recto siendo máxima de modo que crecen muy rápido causando una disminución
en el colon con aproximadamente 1012 UFC (Unidades del pH. Sin embargo en el colon distal la disponibilidad de
Formadoras de Colonias) por gramo de contenido sustrato es menor las bacterias crecen más lentamente y el
intestinal. El colon está habitado por unas cuatrocientas pH se acerca a la neutralidad (3).
48 @Real Academia Nacional de Farmacia. Spain
ISSN (Online) 1697-4298 analesranf.com
Enzymatic synthesis of fructooligosaccharides that stimulate the gut
microbiota
Title in Spanish: Síntesis enzimática de fructooligosacáridos estimuladores de la microbiología colónica
Paloma Santos-Moriano1* Lucía Fernández-Arrojo1 Bárbara Rodríguez-Colinas1 Antonio
Ballesteros1 Francisco J. Plou1
1Instituto de Catálisis y Petroleoquímica CSIC 28049 Madrid Spain
A BSTRACT: The control of the intestinal flora is one RES UMEN: El control de la microflora intestinal es
of the targets of the functional foods and nutraceuticals. uno de los objetivos de los alimentos funcionales y
A symbiotic equilibrium can be achieved by the intake nutracéuticos. El equilibrio simbiótico puede lograrse
of live microorganisms (probiotics) or by the so-called mediante la ingesta de microorganismos vivos
prebiotics (non-digested oligosaccharides). Prebiotics (probióticos) o de los denominados prebióticos
are selectively fermented by the human microbiota (oligosacáridos no digeribles). Los prebióticos son
allowing specific changes and conferring benefits upon fermentados selectivamente por la microbiota generando
host well-being and health. Among prebiotics cambios específicos en su composición que producen un
fructooligosaccharides (FOS) constitute one of the most beneficio en la salud del hospedador. Entre los
established groups. Levansucrases (EC 2.4.1.10) are a prebióticos los fructooligosacáridos (FOS) constituyen
family of enzymes that catalyse the transfer of the uno de los grupos más importantes. Las levansacarasas
fructosyl moiety from sucrose to different acceptors (EC 2.4.1.10) son una familia de enzimas que catalizan
such as: (1) sucrose –yielding FOS that can be further la transferencia de un grupo fructosilo desde una
fructosylated forming levan a polymer with food and sacarosa a diferentes aceptores entre ellos otra molécula
biomedical applications -; (2) water resulting in sucrose de sacarosa dando lugar a FOS sobre los que puede
hydrolysis. In this work a levansucrase from transferir otro grupo fructosilo para llegar a formar
Zymomonas mobilis was characterized and the reaction levano un polímero con aplicaciones en alimentación y
products using sucrose as substrate were analysed by biomedicina. Si el grupo fructosilo se transfiere sobre
High-Performance Anion-Exchange Chromatography una molécula de agua da lugar a la hidrólisis de la
(HPAEC-PAD). The number of FOS synthesized by the sacarosa. En este trabajo se caracterizó una
soluble enzyme was significantly higher compared with levansacarasa de Z. mobilis y los productos de reacción
previous reports. In order to optimize the biocatalytic con sacarosa como sustrato se analizaron por
process the enzyme was further immobilized by cromatografía de intercambio aniónico con detector
entrapment in calcium alginate gel and the resulting amperométrico de pulsos (HPAEC-PAD). Con objeto de
beads were dehydrated to obtain DALGEEs (Dry optimizar el proceso biocatalítico la enzima se
ALGinate Entrapped Enzymes). Different inmovilizó por atrapamiento en geles de alginato cálcico
immobilization strategies were studied to minimize y las esferas resultantes se deshidrataron para formar
enzyme loss (lixiviation) throughout the pores. The DALGEEs (Dry ALGinate Entrapped Enzymes). Se
effect of enzyme immobilization on levansucrase probaron diferentes estrategias de inmovilización para
behaviour was also analysed. minimizar la pérdida de la enzima por los poros. El
efecto de la inmovilización en el comportamiento de la
levansacarasa fue analizado.
*Corresponding Author: paloma.santos@csic.es An Real Acad Farm Vol. 81 Nº 1 (2015) pp. 48-62
Received: February 3 2015 Accepted: February 27 2015 Language of Manuscript: Spanish
1. INTRODUCCIÓN especies bacterianas (1) y se divide en colon ascendente o
proximal colon transversal colon descendente o distal y
La microflora o microbiota intestinal se define como colon sigmoidal. Las bacterias presentes tienen actividades
un complejo ecosistema dinámico de especies microbianas fluctuantes en función de la disponibilidad de sustrato pH
residentes en el intestino humano el cual es colonizado por potencial redox y distribución en el colon (2). Así los
un gran número de bacterias. Como puede observarse en la microorganismos residentes en el colon proximal tienen un
Figura 1 estos microorganismos van aumentando su suministro abundante de nutrientes provenientes de la dieta
concentración desde la boca hasta el recto siendo máxima de modo que crecen muy rápido causando una disminución
en el colon con aproximadamente 1012 UFC (Unidades del pH. Sin embargo en el colon distal la disponibilidad de
Formadoras de Colonias) por gramo de contenido sustrato es menor las bacterias crecen más lentamente y el
intestinal. El colon está habitado por unas cuatrocientas pH se acerca a la neutralidad (3).
48 @Real Academia Nacional de Farmacia. Spain
