Xylitol

Question 1

Produkčné mikroorganizmy

Answer 1

Na biotechnologickú výrobu sa používajú osmotolerantné kvasinky, najmä gény rodu Candida, Pichia alebo Saccharomyces, ktoré dokážu redukovať D-xylulózu na xylitol .

Question 2

Príprava a postup:

Answer 2

Získanie prekurzora D-xylulózy: D-glukóza sa najprv chemicky alebo enzýmovo premení na D-arabitol, ktorý sa následne oxiduje na D-xylulózu.

Biokonverzia: Kultúra kvasiniek sa pestuje v médiu so zdrojom D-xylulózy (20–100 g/L) pri pH 5,0–6,5 a teplote 28–30 °C. Substrát sa pridáva postupne, aby sa minimalizovalo inhibičné pôsobenie xylitolu. Aerácia je mierna (mikroaerofilné podmienky), čo podporuje vysokú selektivitu redukcie.

Izolácia: Po fermentácii sa biomasa odstráni filtráciou alebo centrifugáciou, kvapalný koncentrát sa odsoľuje (ionomeničovou filtráciou), odfarbuje aktívnym uhlím a xylitol sa kryštalizuje pridaním etanolu či acetonitrilu.

Question 3

Ďalšie polyoly získané biotransformáciou

Answer 3

Okrem xylitolu sa priemyselne vyrábajú aj tieto cukorné alkoholy:

Erytritol: Produkcia osmotolerantnými kvasinkami (napr. Moniliella tomentosa var. pollinis, Aureobasidium sp., Torula sp., Trichosporonoides sp.) z glukózy alebo sacharózy; izolácia centrifugáciou, zrážaním etanolom, odfarbením a kryštalizáciou .

Arabitol: Biokonverzia D-arabinózy enzýmami kvasiniek (napr. Pichia ohmeri) alebo baktérií; využíva sa ako nízkoenergetické sladidlo.

Sorbitol a mannitol: Candida lipolytica a Leuconostoc mesenteroides redukujú fruktózu či invertný cukor na sorbitol; mannitol sa získava podobne z fruktózových sirupov .

Laktitol a maltitol: z laktózy a malózy chemicky a/alebo biotechnologicky (enzymatická hydrogenácia), často s regeneráciou koenzýmov.

Question 4

Izolácia vybraných sacharidov z prírodných zdrojov

Answer 4

L-arabinóza a L-ramnóza: získavajú sa z rastlinných vedľajších produktov (napr. repné rezky obsahujúce hemicelulózy a pektíny) enzymatickou hydrolýzou kombináciou celuláz, pektináz a arabináz pri 50–55 °C počas 8 h. Po fermentácii a separácii biomasy sa monosacharidy čis­tia deionizáciou (katex, anex) a kryštalizujú sa zo sirupu.

Rafinóza a turanóza: nachádzajú sa v melase a semenách rastlín; typicky sa izolujú kombináciou kyslej hydrolýzy (1 % H₂SO₄, 80 °C, 2 h) a následnej fermentácie zvyškovými kvasinkami, potom čistením a kryštalizáciou podobne ako pri L-arabinóze.