Fructosyltransferase (EC 2.4.1.9)
Fructosyltransferase - Sucrose: 2,1-beta-D-fructan 1-beta-D-fructosyltransferase
Sucrose: 1-fructosyltransferase. (EC 2.4.1.9)
Fructosyltransferasen (FTasen) hydrolysieren Saccharose in seine Bausteine Glucose (α-D-Glucose) und Fructose (ß-D-Fructose), transferieren den Fructosyl-Rest auf die Fructose eines intakten Saccharosemoleküls oder auf ein bestehendes Fructo-Oligosaccharid (FOS) und setzen dann die Glucose frei. Bei den Fructosyltransferasen ist Transferaktivität stärker ausgeprägt als die Hydrolyseaktivität. Hierin unterscheiden sich FTasen erheblich von ß-D-Fructofurnaosidasden (FFasen, Invertasen)(https://www.biotech-enzymes.com/lebensmittelenzym-invertase-suesswaren-zusatzstoff-e-1103). Einige FTasen unterliegen einer feed-back Inhibierung durch die freigesetzte Glucose.
Enzymatische Synthese von Fructose-Oligosacchariden
FTasen synthetisieren ausgehend von Saccharose Fructo-Oligosaccharide und zwar vornehmlich 1-Kestose (GF2), Nystose (GF3) und Fructosylnystose (Fructofuranosylnystose GF4).
In pflanzlichen Zellen führt die Synthese zu Inulin mit 40 – 50 Fructose-Einheiten und der endständigen Glucose.
Anwendungen von Fructosyltransferasen in der Lebensmittelwirtschaft
Fructosyltransferasen werden nicht direkt bei der Lebensmittelherstellung/-verarbeitung engesetzt, sondern zur Gewinnung der wirtschaftlich interessanten Fructo-Oligosaccharide. Diese gelten als Präbiotika und damit als gesundheitsfördernd. Insbesondere die Nystose (GF3) und Fructosylnystose (GF4) sind von Interesse, da sie sowohl als Präbiotika als auch als kalorienreduziertes Süßungsmittel verwendet werden können.
Fliessschema zur industriellen Gewinnung von Fructo-Oligosacchariden mit Fructosyltransferasen (FTase) (modifiziert nach Trujillo l.E. et al. (2014)
Industrielle Gewinnung von Fructo-Oligosachariden (FOS)
Auf die fermentative Gewinnung von Fructo-Oligosacchariden mit Mycelen der filamentösen Pilze wie Aspergillus oryzae, A. niger, flavus, A. aculeatus, A, japonius, oder Penicillium citrinum, P. islandicum usw., die alle Fructosyltransferasen ins Reaktionsmedium sezernieren, soll hier nicht eingegangen werden. Die fermentative Gewinnung hat den Vorteil, dass hier einfach auch Lebensmittelnebenströme als Saccharosequelle eingesetzt werden könnten.
Die enzymatische Gewinnung erfolgt entweder im Kessel-Batch-Verfahren oder kontinuierlich Säulenreaktor mit dem immobilisierten Enzym. In beiden Verfahren kann die die feed-back Inhibierung der FTase durch Glucose durch die Zugabe von Glucose-Isomerase oder Glucose-Oxidase erheblich reduziert werden.
Das Reaktionsgemisch mit den Fructo-Oligosacchariden wird anschließend chromatographisch weiter aufgereinigt und teilweise auch in einzelne Oligo-Fuctosaccharid-Fraktionen separiert. Bei diesen Aufreinigungen werden u.a. die eingesetzte FFase bzw. der TOS-des FFase-Präparats entfernt. Je nach verwendeter FFase, Reaktionsbedingungen und -dauer werden Ausbeute zwischen 60 -70% an Fructo-Oligosacchariden erreicht, ähnlich wie bei der fermentativen Gewinnung, allerdings hier kostengünstiger.
Fructosyltransferasen- kommerzielle Verfügbarkeit
Die bekannten großen Enzymhersteller bieten Fructosyltransferasen nach eigenen Recherchen auf dem europäischen Markt nicht an. Einige Enzymvertreiber offerieren eine Fructosyltransferasen-Herstellung nach Kundenauftrag. Lediglich die SternEnzym-Gruppe in Deutschland vertreibt standardmäßig eine Fructosyltransferase unter dem Namen Sternzym FOS L. Eine Beschreibung des Enzyms ist unter ► „SternEnzym converts sucrose into prebiotics“ abrufbar. Soweit aus den öffentlich zugänglichen Daten entnommen werden kann, ist das Enzym FOS L recht aktiv und spezifisch. Die Effektivität liegt bei 50 - 60% und entspricht weitgehend Daten von Fructosyltransferasen, die auch in der Literatur beschrieben werden.
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Weitere Enzyme für die Gewinnung von Fructo-Oligosacchariden
ß-D-Fructofuranosidase (FFase) / Invertase (EC 3.2.1.26)
Inulinase (EC 3.2.1.7)