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See detailA method for the production of prebiotic preparations containing isomaltooligosaccharides and gluconic acid.
Goffin, Dorothée ULg; Blecker, Christophe ULg; Paquot, Michel ULg

Poster (2010, October 14)

Isomaltooligosaccharides (IMOs) are non-digestible oligosaccharides, considered as prebiotics and therefore aim to selectively feed probiotics indigenous to the human colon. IMOs consists of glucose ... [more ▼]

Isomaltooligosaccharides (IMOs) are non-digestible oligosaccharides, considered as prebiotics and therefore aim to selectively feed probiotics indigenous to the human colon. IMOs consists of glucose monomers linked by at least one α-1-6, or in a lower proportion α -1-3 (nigerose family) or α -1-2 (kojibiose family) glucosidic linkages. In our case they are produced from either corn, tapioca, or rice hydrolyzed starch. The enzymatic reaction is achieved using an Aspergillus niger transglucosidase (EC 2.4.1.24). It results in a very complex mixture with molecules characterized at the same time by their DP value (from 2 to ~15), linkages types (α-1-2, 3 or 6) and the proportion and position of each type of linkage (only α -1-6 or combined types). However, the reaction only permits to reach yields between 50-75 % in IMOs. Impurities are composed of residual maltooligosaccharides (glucose with exclusively α -1-4 linkages) from the starting vegetal material and glucose released during the transglucosylation step. These digestible saccharides are deleterious for the prebiotic preparation. Therefore, these compounds must be eliminated from the medium or converted in prebiotic species. Residual maltooligosaccharides are thus specifically hydrolyzed by a thermostable α-glucosidase (EC. 3.2.1.20) in order to produce glucose as the only unwanted specie. This glucose can then be converted to gluconic acid and/or its salts using a glucose-oxidase (EC. 1.1.3.4) in combination with a catalase. Gluconic acid (C6H12O7) is a saccharide derivative which has been recognized as a prebiotic compound. It is also known for its purgative action and proved to be effective for lipid peroxidation prevention. A first option can then be chosen, leaving gluconic acid in the product in order to obtain an original prebiotic product enjoying new prebiotic potential properties due to the combination of both types of prebiotic compounds (IMO and gluconic acid). The second option is to eliminate the gluconic acid from the prebiotic mixture. This separation doesn’t present the same difficulties than for glucose as gluconic acid is charged and can therefore be separated on anion-exchange resins (Dowex AcO-). This overall process, fulfilling the principles of green chemistry and being applicable to produce organic prebiotic, is an elegant solution, from an economical, an environmental, a nutri-functional and a techno-functional point of view. Indeed, it can lead to original prebiotic preparations, with yields close to 100%, by avoiding product loss, as the digestible saccharides portion is converted to gluconic acid. Furthermore, the presence of gluconic acid can provide many functional properties to the prebiotic preparations for their incorporation in food products. [less ▲]

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See detailENZYMATIC PRODUCTION OF PURIFIED ISOMALTOOLIGOSACCHARIDES PREBIOTIC PREPARATIONS AND THEIR FULL QUALITATIVE AND QUANTITATIVE CHARACTERIZATION
Goffin, Dorothée ULg

Doctoral thesis (2010)

Prebiotics are non-digestible food ingredients that beneficially affect the host health by stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon, and moreover can have ... [more ▼]

Prebiotics are non-digestible food ingredients that beneficially affect the host health by stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon, and moreover can have systemic effects on metabolism regulation. Recent studies have pointed out the certain links between their structure (DP, types of linkage, sequence) and the specificity and intensity of their effects on host health. Therefore, the knowledge of the exact composition of prebiotic preparations has become a crucial step in the development of new products. Amongst these prebiotics, isomaltooligosaccharides (IMO), produced enzymatically from hydrolyzed starch, are the most developed in Asia thanks to their many favourable properties for application in food industry. However, their full characterization hasn’t been achieved yet. In the present thesis, an HPAEC-PAD method has been set up in order to quantify the IMO present in syrups. Moreover, this step-forward analytical method permitted us to point out the presence of unknown IMO. Two structural determination methods were then set up and applied. PGC-LC-ESI-IT-MS2 including a chromatographic separation on a porous graphitized carbon column and producing MS2 fragment ion profiles specific to the linkage position proved to be promising but delicate for certain combination of linkage, while 1D and 2D NMR experiments give unambiguous structural determinations but need a preliminary chromatographic preparation step. Moreover, two enzymes from different families (a glucosyl-transferase and an α-glucosidase) were tested on maltose individually or in combination. The IMO kinetics of formation and mixtures obtained were compared with a view to produce IMO preparations with singular profiles. Finally, a new original method was set up to convert deleterious digestible saccharides, present in IMO preparations, into gluconic acid which presents various advantageous techno-functional properties as well as nutritional properties, in particular, prebiotic. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailComparison of the glucooligosaccharide profiles produced from maltose by two different transglucosidases from Aspergillus niger
Goffin, Dorothée ULg; Wathelet, Bernard ULg; Blecker, Christophe ULg et al

in Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement = Biotechnology, Agronomy, Society and Environment [=BASE] (2010)

Prebiotic isomaltooligosaccharide preparations contain α-D-glucooligosaccharides and their structure is the key factor for their prebiotic potential. The transglucosylation selectivity is known to depend ... [more ▼]

Prebiotic isomaltooligosaccharide preparations contain α-D-glucooligosaccharides and their structure is the key factor for their prebiotic potential. The transglucosylation selectivity is known to depend on the enzyme specificity and moreover, maltose and -glucooligosaccharides can actually act as both glucosyl donor and acceptor in the reaction. Thus, two commercial enzymes, a glycosyl-tranferase and an -glucosidase, were tested alone and in combination on pure maltose to study their specificities and the IMO profile obtained. The reactions were monitored using a step-forward AEC-PAD analytical method which permitted to detect and resolve new unknown IMO. Structural determination of unknown IMO was attempt using their retention times and relative abundance. As a general rule, the -glucosidase has a more expressed hydrolyzing activity leading to products containing less residual digestible -(1-4) linkages such as isomaltose, isomaltotriose, isomaltotetraose, kojibiose and nigerose while the glucosyl-transferase produces important amount of panose. Finally, the combination of the two enzymes leaded to an intermediate IMO profile. IMO syrups composition was thus proved to be dependant on the specificity of the transglucosylating enzyme so that products profiles can be designed using different enzymes and in different proportion. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailA Systematic NMR Determination of α-D-Glucooligosaccharides, Effect of Linkage Type, Anomeric Configuration and Combination of Different Linkages Type on 13C Chemical Shifts for the Determination of Unknown Isomaltooligosaccharides
Goffin, Dorothée ULg; Bistricky, Peter; Shashkov, Alexander et al

in Bulletin of the Korean Chemical Society (2009), 30(11), 2535-2541

Prebiotic isomaltooligosaccharide preparations contain α-D-glucooligosaccharides comprising isomaltooligosaccharides (IMOs) and non-prebiotic maltooligosaccharides (MOs). They are both glucose ... [more ▼]

Prebiotic isomaltooligosaccharide preparations contain α-D-glucooligosaccharides comprising isomaltooligosaccharides (IMOs) and non-prebiotic maltooligosaccharides (MOs). They are both glucose oligosaccharides characterized by their degree of polymerization (DP) value (from 2 to ~10), linkage types and positions (IMOs: α-(12, 3, 6 and in a lower proportion internal 14) linkages, Mos: -(14) linkages). Their structure is the key factor for their prebiotic potential. In order to determine and elucidate the exact structure of unknown IMOs and Mos, unambiguous assignments of 13C and 1H chemical shifts of commercial standards, representative of IMOs and Mos diversity, have been determined using optimized standard one and two-dimensional experiments such as 1H NMR, 13C NMR, APT and 1H-1H COSY, TOCSY, NOESY and 1H-13C heteronuclear HSQC, HSQC-TOCSY, and HMBC. Here we point out the differential effect of substitution by a glucose residue at different positions on chemical shifts of anomeric as well as ring carbons together with the effect of the reducing end configuration for low DP oligosaccharides and diasteroisotopic effect for H-6 protons. From this study, structural 13C specific spectral features can be identified as tools for structural analysis of isomaltooligosaccharides. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailA Step-Forward Method Of Quantitative Analysis Of Enzymatically Produced Isomaltooligosaccharide Preparations By Aec-Pad
Goffin, Dorothée ULg; Robert, Christelle; Wathelet, Bernard ULg et al

in Chromatographia (2009), 69(3-4),

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See detailRapport Final projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2009)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

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See detailRapport 7 projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2009)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

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See detailRapport 8 projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2009)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

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See detailProduction d’acide gluconique, reconnu comme molécule prébiotique, par transformation enzymatique à partir d’hydrolysats d’amidon
Schömig, Alexandra; Goffin, Dorothée ULg

Report (2008)

Une méthode tout à fait originale a été mise au point dans le but de produire de l’acide gluconique à partir d’hydrolysats d’amidon (gluco-oligosaccharides en liaisons -(1-4)). En effet, dans de ... [more ▼]

Une méthode tout à fait originale a été mise au point dans le but de produire de l’acide gluconique à partir d’hydrolysats d’amidon (gluco-oligosaccharides en liaisons -(1-4)). En effet, dans de nombreuses industries traitant des produits d’origine végétale, l’amidon constitue un co-produit qu’il est intéressant de valoriser. Dans ce contexte, le présent travail présente une voie de valorisation originale des hydrolysats d’amidon. Cette méthode comporte une première étape qui consiste en l’hydrolyse par voie enzymatique la plus poussée possible des maltooligosaccharides de la fraction amylose dans le but d'obtenir un maximum de glucose. Deux enzymes ont été testées : l’-glucosidase de Bacillus stearothermophilis et l’amyloglucosidase d’Aspergillus niger. Ces dernières ont été testées sur trois différents substrats : le glucose (pour vérifier l’absence d’une activité de transglucosylation dans les conditions de travail), le maltose et un mélange de maltooligosaccharides de DP 1 à 4. Aucune activité de transglucosylation n’est observée. L’-glucosidase hydrolyse le maltose jusqu’à une teneur résiduelle de 44% et les maltooligosaccharides sont clivés suivant des cinétiques proches, de sorte qu’après 5h30 de réaction, il ne reste que 5 à 10 % de ces maltooligosaccharides. L’amyloglucosidase elle hydrolyse très rapidement les DP supérieurs qui forment alors du maltose qui lui limitera fortement la vitesse de réaction. La deuxième étape consiste en la conversion du glucose libéré en acide gluconique à l’aide d’une glucose oxydase. Les conditions optimales de réaction et l’influence de différents paramètres sur la vitesse et le rendement de la réaction ont été étudiés sur des solutions de glucose. Une régulation du pH s’est avérée indispensable pour rester dans les conditions optimales de l’enzyme et l’utilisation de milieux tamponnés à été préféré à celle d’un pHstat. L’influence de l’ajout d’une quantité d’enzyme plus importante sur la vitesse de réaction a été mise en évidence ainsi que l’importance de l’apport en O2 substrat de la réaction. En effet un débit d’air comprimé de 3L/min, permet un taux de conversion du glucose en acide gluconique de 70 % en seulement 5 h (conversion à 99,9 % en  10h) de réaction au lieu de 30 % après plus de 20 h de réaction en système non aéré. L’agitation s’est également avéré être un paramètre important, celle-ci permettant l’homogénéisation du milieu ainsi qu’une meilleure dispersion de l’O2. Une réaction a ensuite été réalisée dans les conditions optimales mais en l’absence de l’enzyme pour vérifier l’absence d’oxydation résiduelle due à l’apport important d’oxygène. Il en ressort que la réaction a besoin de l’abaissement de sa barrière énergétique par l’enzyme pour avoir lieu. Enfin, la spécificité de l’enzyme a été testée (absence de réactions croisées) sur des sucres de structure proche. Le maltose, cellobiose et les maltooligosaccharides ne sont pas oxydés ou sont oxydés à des vitesses telles que la réaction n’a pas lieu dans nos conditions. Seul le saccharose est oxydé et donne différents acides dont l’acide gluconique. Enfin, l’acide gluconique peut être purifié de ses impuretés (glucose et maltooligosaccharides résiduels) par rétention sur résine échangeuse d’anions (forme AcO-). Dans un premier temps, la séparation est réalisée avec un passage unique sur résine (100mg de résine par ml de solution). Néanmoins, une large proportion de l’acide gluconique est perdu dans l’éluat et les deux lavages alors qu’à peine 0,2% de glucose sont retrouvés au niveau de la fraction d’élution de la résine au HCl. Lors d’une seconde purification, l'utilisation d'une plus grande quantité de résine (200 mg/ml) et le passage des éluats sur une seconde résine, pour pallier à la saturation de la première ont permis de réduire à 17 % (de la masse de départ) l’acide gluconique retrouvé dans l’éluat final et à nouveau d’obtenir une fraction AG très pauvre en glucose (0,022%). [less ▲]

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See detailRapport 6 projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2008)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

Detailed reference viewed: 4 (0 ULg)
See detailRapport 5 projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2008)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

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See detailStratégie de caractérisation d’oligosaccharides par LC-MS-ESI
Goffin, Dorothée ULg

Scientific conference (2008)

Cet exposé présente une technique pointue d'analyse structurale appliquée à des oligosaccharides de structure proche : la chromatographie sur colonne en Graphite de carbone couplée à un electrospary et un ... [more ▼]

Cet exposé présente une technique pointue d'analyse structurale appliquée à des oligosaccharides de structure proche : la chromatographie sur colonne en Graphite de carbone couplée à un electrospary et un détecteur de spectrométrie de masse muni d'une trappe à ion (GCC-ESI-IT-MS2) [less ▲]

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See detailInvestigation structurale par RMN 2D appliquée à l’analyse d’oligo- et poly-saccharides
Goffin, Dorothée ULg

Scientific conference (2008)

Dans cet exposé, diverses expériences 2D sont décrites et appliquées à l'analyse structurale d'oligosaccharides de structures proches. L'apport de chaque type d'expérience et les informations obtenues ... [more ▼]

Dans cet exposé, diverses expériences 2D sont décrites et appliquées à l'analyse structurale d'oligosaccharides de structures proches. L'apport de chaque type d'expérience et les informations obtenues sont mises en évidence afin de déterminer à la fois l'anomérie, le type de résidu et de liaisons ainsi que leur séquence. [less ▲]

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See detailPrincipe de l’HPAEC-PAD appliquée à l’analyse d’oligo- et poly-saccharides
Goffin, Dorothée ULg

Scientific conference (2008)

Les saccharides sont de loin la famille de macromolécules avec la plus grande diversité mais avec néanmoins la présence de structures proches. Il est donc essentiel de disposer d'une méthode très ... [more ▼]

Les saccharides sont de loin la famille de macromolécules avec la plus grande diversité mais avec néanmoins la présence de structures proches. Il est donc essentiel de disposer d'une méthode très sélective de séparation et de détection. L'HPAEC-PAD permet à la fois une séparation fine des saccharides et une détection très sensible (< µmol) [less ▲]

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See detailRapport 4 projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2007)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

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See detailRapport 3 projet FIRST DEI IMOBIOSE
Goffin, Dorothée ULg

Report (2007)

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à ... [more ▼]

Le projet FIRST DEI IMOBIOSE est financé par la région wallonne et en partenariat avec la société Meurens Natural. Ce projet a pour but de produire des sirops d’isomaltooligosaccharides prébiotiques à partir de sirops de céréales et ce dans le respect du cahier des charges biologique, mais également de les caractériser d’un point de vue de leur composition et de leurs effets sur la santé. [less ▲]

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See detailAnalytical determination of Isomaltooligosaccharides mixture known as emerging prebiotics.
Goffin, Dorothée ULg

Poster (2007)

Isomaltooligosaccharides (IMOs) are non-digestible oligosaccharides, considered as prebiotics and therefore aim to selectively feed probiotics indigenous to the human colon. Recent data obtained in human ... [more ▼]

Isomaltooligosaccharides (IMOs) are non-digestible oligosaccharides, considered as prebiotics and therefore aim to selectively feed probiotics indigenous to the human colon. Recent data obtained in human subjects, support the involvement of dietary oligosaccharides in physiological processes in the different intestinal cell type and also outside the gastrointestinal tract (e.g. hormone production, lipid and carbohydrate metabolism). IMOs consists of glucose monomers linked by at least one α-1-6, or in a lower proportion α -1-3 (nigerose family) or α -1-2 (kojibiose family) glucosidic linkages. In our case they are produced enzymatically from corn starch. It results in a very complex mixture with molecules characterized at the same time by their DP value (from 2 to ~20), linkages types (α-1-2, 3 or 6) and the proportion and position of each type of linkage (only α -1-6 or combined types). The challenge of this study was to find a qualitative and quantitative method to characterize the syrups. In a subsequent study, every unidentified peak could be determined by NMR or Mass spectrometry. Three different chromatographic methods have been tested and compared over their selectivity, sensibility, robustness, applicability and their quantitative power. [less ▲]

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