Los prebióticos son ingredientes de los alimentos, sintéticos o naturales, “selectivamente fermentados por la microbiota intestinal provocando cambios específicos en su composición y/o actividad, confiriendo beneficios sobre el bienestar y la salud del huésped”1. Se trata de un sector de la industria con un impresionante desarrollo en las últimas décadas, a partir de los descubrimientos sobre la relación que juega la microbiota no solo en los procesos digestivos sino también en una gran diversidad de funciones fisiológicas y prevención de enfermedades. Dentro de los prebióticos más estudiados se encuentran las inulinas, polímeros de fructosa o fructanas ampliamente distribuidos en el reino vegetal, y los fructo-oligosacáridos (FOS) que son fracciones de inulina de bajo peso molecular. En general se denomina fructanas a los polímeros de fructosa, y en general es posible dividirlas en dos grandes grupos: las inulinas, en las que predominan los enlaces β(2-1) entre las fructosas y las levanas en las que predominan los enlaces β(2-6). Cuando los polímeros tienen un grado de polimerización entre 2 y 20 unidades de fructosa, se denominan fructooligosacáridos (FOS) siendo los FOS de inulina uno de los prebióticos más potentes2. Esto es debido a la alta disponibilidad de inulina de origen vegetal –particularmente de la raíz de la planta achicoria- de la cual se siembran en la actualidad millones de hectáreas en Europa, China, los EUA y particularmente en Chile. La inulina vegetal alcanza grados de polimerización de 60 unidades de fructosa y puede ser transformada con facilidad en FOS mediante procesos de hidrólisis química o enzimática, aunque es importante señalar que existen también algunos procesos –particularmente en Japón- en los que los FOS tipo inulina se elaboran directamente por vía enzimática a partir de sacarosa de caña de azúcar o de remolacha. A pesar de que existen levanas y otras fructanas de estructura compleja en el reino vegetal (como en el caso de los agaves) no existe un proceso para la obtención FOS en los que predominan los enlaces β(2-6) y sus propiedades prebioticas apenas empiezan a ser exploradas. Dado el impacto de los prebióticos en la dieta y la necesidad de contar con una diversidad de productos para este fin, es de suponer que este tipo de productos podrían llegar a tener un amplio potencial comercial. Una evidencia de esto son los estudios realizados con levanas de origen bacteriano en los que se comprobó su capacidad prebiótica en ratas3, mientras que en 1999 Marx et al., evaluaron la capacidad prebiótica de FOS con enlaces β(2-6) en diferentes cepas de Bifidobacterium encontrando que estos pueden ser fermentados por esos microorganismos produciendo ácidos orgánicos4. Recientemente se ha demostrado también el carácter prebiotico de las fructanas de los agaves, que combinan en su estructura tanto los enlaces β(2-6) como β(2-1), conteniendo moléculas de glucosa al interior de las cadenas (neoseries) REF. _x000D_ Como se señaló, una de las vías de obtención de los FOS de uso comercial es la hidrólisis enzimática mediante endoinulinasas partiendo de las inulinas de origen vegetal extraidas de la achicoria5. Por analogía, una alternativa para la producción de FOS sería la hidrólisis de las fructanas de alto peso molecular de tipo β(2-6) mediante el uso de endolevanasas a partir de levanas de alto peso molecular. En nuestro grupo de trabajo existen desde hace varios años proyectos relacionados con la síntesis de levanas6,7,8. Hemos puesto en evidencia la existencia de una subfamilia de frutansacarasas que pueden polimerizar la sacarosa y que de hecho lo hacen en productos de alto consumo en nuestro país como es el caso del pozol (bebida fermentada de maíz) y del pulque. En ambos productos se reconocen ciertas propiedades nutricionales, pero hasta ahora pocos esfuerzos se han dirigido para demostrar que las levanas (y su posterior hidrólisis en el tracto intestinal) puedan ser responsables de estas propiedades. De la misma forma, los esfuerzos destinados a desarrollar procedimientos enzimáticos que permitan producir FOS tipo levana empleando endo-levanasas son prácticamente inexistentes. Ante el enorme impacto de los FOS tipo inulina en la industria alimentaria, y el hecho de que la población ha consumido levanas en los productos fermentados tradicionales, pensamos que las levanas -principalmente de origen bacteriano- son un recurso que puede ser utilizado como materia prima para la producción de nuevos FOS (tipo levana). Al mismo tiempo, el proceso de producción de las levanas tiene como materia prima a la sacarosa de caña de azúcar, contribuyendo a la diversificación de este recurso. Así, partiendo de una plataforma de enzimas del tipo levansacarasa de las que dispone nuestro grupo, y de ahí de una amplia gama de levanas que pueden prepararse a partir de estas enzimas, el interés de este proyecto es encontrar y desarrollar biocatalizadores a partir de enzimas con una alta especificidad para hidrolizar enlaces β (2-6) mediante un mecanismo “endo”. Se trata de un proceso que resulta en la hidrólisis al interior de la molécula de fructana con una baja producción de fructosa libre, que genere –dependiendo de la enzima y la levana- FOS tipo levana de una distribución y tamaño específicos. Estas mismas enzimas, en combinación con las existentes para la degradación de inulinas, nos permitirán también explorar la hidrólisis de fructanas de estructura más compleja como la “agavina” que también podrían ser usada para la producción de FOS de agave. _x000D_

Aunque este proyecto tiene probablemente contribuciones en ciencias básicas_x000D_ pretende dirigirse hacia implicaciones tecnológicas._x000D_ _x000D_ En la parte de ciencia básica este proyecto podría contribuir a la obtención de nuevas enzimas como lo es la endolevanasasa de Bacillus licheniformis, la cual no ha sido reportada anteriormente. A su vez, la endolevanasa de B. subtilis, aunque ya ha sido reportada, está parcialmente caracterizada, por lo que este trabajo también podrá incidir la obtención de mayor conocimiento de los mecanismos de reacción de ambas endolevanasa, lo que será de gran utilidad para diseñar mejores estrategias de producción de fructooligosacáridos (FOS) b(2-6). _x000D_ _x000D_ Desde el punto de vista tecnológico, la obtención de nuevos productos como los son las producción de FOS b(2-6) y su potencial prebiótico lo que sin duda generará nuevas expectativas en el mercado. Además nos proponemos diseñar un proceso enzimático para la síntesis de FOS b(2-6), utilizando nuevos biocatalizadores como los son las endolevanasas, con óptimas condiciones de producción (alto rendimiento)._x000D_ Consideramos que a partir de este proyecto se podrán consolidar estudios de_x000D_ producción y mejoramiento de la producción de FOS con miras a obtener_x000D_ un proceso optimizado y rentable. El objetivo a futuro es transferir esta tecnología a la industria._x000D_ _x000D_ En la parte de recurso humanos, con este proyecto apoyaremos a la realización de_x000D_ cuando menos 3 tesis tanto de maestría o de doctorado, ayudando así, a la formación de investigadores preparados en el área de tecnología enzimática._x000D_ _x000D_ En la parte de productos de la investigación planeamos producir por lo menos 3_x000D_ artículos de investigación en revistas internacionales, así como generar una patente del proceso de producción de FOS, desarrollado al final de este proyecto._x000D_ _x000D_ En cuanto a la infraestructura todo el equipo adquirido seguirá siendo utilizado en el futuro para continuar con la investigación que desarrolla en nuestro laboratorio, así como servir para cualquier investigación desarrollada en nuestro plantel._x000D_