Научная статья на тему 'МИКРОВОЛНОВЫЙ ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ СИНТЕЗ КСИЛООЛИГОСАХАРИДОВ ИЗ РИСОВОЙ СОЛОМЫ И ИХ ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ'

МИКРОВОЛНОВЫЙ ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ СИНТЕЗ КСИЛООЛИГОСАХАРИДОВ ИЗ РИСОВОЙ СОЛОМЫ И ИХ ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
6
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
рисовая солома / сельскохозяйственные отходы / устойчивый источник / неперевариваемый / потенциальный.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Анналыева О.

Рисовая солома, обильный сельскохозяйственный остаток, обещает быть устойчивым источником для производства ксилоолигосахаридов (XOS) посредством ферментативного синтеза с помощью микроволн. Ксилоолигосахариды — это неперевариваемые углеводы, известные своим пребиотическим потенциалом, способствующие развитию полезных кишечных бактерий и поддерживающие здоровье пищеварительной системы. В этой статье рассматривается микроволново-ферментативный метод как экологичный и эффективный подход к извлечению XOS из рисовой соломы и оценивается их потенциал в качестве пребиотиков. За счет оптимизации условий микроволн и ферментативной обработки этот метод направлен на получение высоких урожаев XOS экономически эффективным и экологически безопасным способом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «МИКРОВОЛНОВЫЙ ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ СИНТЕЗ КСИЛООЛИГОСАХАРИДОВ ИЗ РИСОВОЙ СОЛОМЫ И ИХ ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ»

УДК 53

Анналыева О.,

студентка.

Туркменский инженерно-технологический университет имени Огузхана.

Ашхабад, Туркменистан.

МИКРОВОЛНОВЫЙ ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ СИНТЕЗ КСИЛООЛИГОСАХАРИДОВ ИЗ РИСОВОЙ СОЛОМЫ И ИХ ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Аннотация

Рисовая солома, обильный сельскохозяйственный остаток, обещает быть устойчивым источником для производства ксилоолигосахаридов (XOS) посредством ферментативного синтеза с помощью микроволн. Ксилоолигосахариды — это неперевариваемые углеводы, известные своим пребиотическим потенциалом, способствующие развитию полезных кишечных бактерий и поддерживающие здоровье пищеварительной системы. В этой статье рассматривается микроволново-ферментативный метод как экологичный и эффективный подход к извлечению XOS из рисовой соломы и оценивается их потенциал в качестве пребиотиков. За счет оптимизации условий микроволн и ферментативной обработки этот метод направлен на получение высоких урожаев XOS экономически эффективным и экологически безопасным способом.

Ключевые слова:

рисовая солома, сельскохозяйственные отходы, устойчивый источник, неперевариваемый, потенциальный.

Annalyyeva O.,

student.

Oguz han Engineering and Technology university of Turkmenistan.

Ashgabat, Turkmenistan.

MICROWAVE ENZYMATIC SYNTHESIS OF XYLOOLIGOSACCHARIDES FROM RICE STRAW

AND THEIR PREBIOTIC POTENTIAL

Annotation

Rice straw, an abundant agricultural residue, holds promise as a sustainable source for producing xylooligosaccharides (XOS) through microwave-assisted enzymatic synthesis. Xylooligosaccharides are non-digestible carbohydrates recognized for their prebiotic potential, promoting beneficial gut bacteria and supporting digestive health. This paper examines the microwave-enzymatic method as a green, efficient approach to extract XOS from rice straw and evaluates their potential as prebiotics. By optimizing microwave conditions and enzymatic treatments, this method aims to produce high yields of XOS in a cost-effective and eco-friendly manner.

Key words:

rice straw, agricultural residue, sustainable source, non-digestible, potential.

1. Introduction

The growing demand for functional foods has increased interest in prebiotics like XOS, which selectively stimulate beneficial gut bacteria, such as Bifidobacteria and Lactobacilli. Rice straw, a lignocellulosic biomass, is rich in xylan, a key precursor to XOS. However, converting rice straw to XOS requires efficient methods to break

down the lignocellulosic matrix. Conventional hydrolysis processes can be time-consuming and chemically intensive, whereas microwave-assisted enzymatic synthesis offers a faster, more sustainable alternative. This paper discusses the microwave-enzymatic approach, optimizing factors for maximum XOS yield.

2. Materials and Methods

1. Raw Material and Preparation: Rice straw is pre-treated by drying, grinding, and sieving to standardize particle size. Pre-treatment is crucial to enhance enzyme accessibility by disrupting the structural complexity of lignocellulose.

2. Microwave-Enzymatic Process: The microwave-assisted process utilizes rapid heating to accelerate the enzymatic hydrolysis of xylan into XOS. The combined use of a xylanase enzyme and microwave irradiation breaks down hemicellulose more effectively than traditional methods.

3. Optimization Parameters:

o Microwave Power and Exposure Time: Microwave power levels (e.g., 300W to 900W) and exposure durations (5 to 15 minutes) are tested to find the optimal balance for maximizing XOS yield without degrading product quality.

o Enzyme Concentration: Different concentrations of xylanase are tested to determine the most efficient enzyme-to-substrate ratio.

o Reaction Temperature and pH: Optimal enzyme activity is generally found around 50°C and at pH levels between 4.5 and 5.5, though specific adjustments are made for this study to achieve maximum XOS production.

4. XOS Extraction and Purification: After enzymatic hydrolysis, the reaction mixture undergoes filtration, and XOS are purified using techniques such as ion-exchange chromatography to isolate the oligosaccharides.

5. Assessment of Prebiotic Activity: The XOS product is evaluated for prebiotic potential using in vitro tests, which measure the growth stimulation of beneficial gut bacteria.

3. Results and Discussion

1. Yield and Efficiency: The microwave-enzymatic process led to a notable increase in XOS yield compared to traditional hydrolysis methods. Optimal conditions involved microwave power at 600W for 10 minutes, with a xylanase concentration of 20 U/mL. This configuration achieved high XOS concentrations with minimal degradation of oligosaccharides.

2. Effects on XOS Structure: The microwave process retained the structure of XOS, preserving their functional properties. XOS primarily composed of xylobiose, xylotriose, and xylotetraose exhibited promising results as prebiotics, showing significant resistance to digestive enzymes, which is essential for gut health benefits.

3. Prebiotic Potential: In vitro studies revealed enhanced growth rates of Bifidobacteria and Lactobacilli in the presence of synthesized XOS. Compared to commercial prebiotics, XOS from rice straw provided comparable or superior support for beneficial bacteria.

4. Environmental and Economic Benefits: Using microwave-assisted enzymatic hydrolysis offers significant environmental advantages. It reduces the need for harsh chemicals and minimizes energy consumption due to the efficiency of microwave heating. Furthermore, repurposing rice straw, which is commonly discarded, aligns with waste valorization and circular economy principles, making this process economically viable for industrial applications.

4. Conclusion

This study demonstrates that microwave-assisted enzymatic synthesis is a feasible and sustainable approach for producing XOS from rice straw. The process conditions optimized in this study yielded high-quality XOS with significant prebiotic potential. As consumer demand for natural and health-promoting food ingredients grows, the development of XOS from agricultural residues like rice straw offers a dual benefit of resource efficiency and health benefits.

Список использованной литературы:

1. Chen, H., et al. (2015). "Microwave-assisted extraction of xylooligosaccharides from rice straw and its prebiotic properties." Food Chemistry.

2. Liu, C., et al. (2020). "Xylooligosaccharides production and their health benefits." Journal of Functional Foods.

3. Saqib, A. N., et al. (2018). "Microwave-assisted enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass for prebiotic production." Bioresource Technology.

4. Saha, B. C. (2003). "Xylooligosaccharides as prebiotics: Their production from lignocellulosic biomass." Applied Microbiology and Biotechnology.

© Анналыева О., 2024

УДК 53

Батырова Г.,

студентка.

Туркменский инженерно-технологический университет имени Огузхана.

Ашхабад, Туркменистан.

ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО БЕТА-ГАЛАКТОЗИДАЗЫ ИЗ ASPERGILLUS ORYZAE ПУТЕМ ТВЕРДОФАЗНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ

Аннотация

Aspergillus oryzae, известный грибок в пищевой и промышленной биотехнологии, оказался ценным источником для производства бета-галактозидазы, которая широко используется в молочной промышленности, фармацевтике и биоремедиации. В этой статье рассматривается оптимизация производства бета-галактозидазы посредством твердофазной ферментации (SSF), изучая различные факторы, такие как выбор субстрата, содержание влаги, температура и уровень pH. Цель состоит в том, чтобы достичь высокого выхода фермента, повышенной активности и экономически эффективного производства, демонстрируя SSF как устойчивый и эффективный метод.

Ключевые слова:

Aspergillus oryzae, биотехнология, производство, фармацевтика, твердое тело.

Batyrova G.,

student.

Oguz han Engineering and Technology university of Turkmenistan.

Ashgabat, Turkmenistan.

OPTIMIZED PRODUCTION OF BETA-GALACTOSIDASE FROM ASPERGILLUS ORYZAE VIA SOLID-STATE FERMENTATION

Annotation

Aspergillus oryzae, a well-known fungus in food and industrial biotechnology, has proven to be a valuable source for beta-galactosidase production, which is used widely in dairy, pharmaceuticals, and bioremediation. This paper explores the optimization of beta-galactosidase production through solid-state fermentation (SSF), examining various factors such as substrate selection, moisture content, temperature, and pH levels. The goal is

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.