Comparison of biotechnological methods of hydrolysis of pectin-containing raw materials for the production of prebiotic components | Сравнение биотехнологических способов гидролиза пектиносодержащего сырья для получения пребиотических компонентов

English. The process of enzymatic hydrolysis of pectin containing raw materials to produce pectin oligosaccharides was studied. A possibility of using the biotechnological potential of Saccharomyces cerevisiae yeasts as a natural source of pectinolytic enzymes in comparison with the pectinolytic enzyme Lallzyme-C max, which contains a high concentration of 3 main pectinases is shown. The study objects are mixtures of dry apple pomace (AP) and beet pulp (BP) with natural curd whey. BP can be hydrolyzed by the yeast S. cerevisiae under the studied conditions. However, the yeast is well adapted to AP containing media. The increase in yeast biomass has been 250% after 72 h of fermentation, the yield of pectins reached 0.75 g/100 g and gradually decreased to 0.3 g/100 g of the mixture, which indicates the gradual hydrolysis of pectin and the emergence of pectin hydrolysis products with a lower molecular weight. At the same time, the viscosity of the extracts decreases by 20% relative to the start. When using Lallzyme-C max, it has been found that an enzyme concentration of 10 mg%, pH is 3.5–4.5, a ratio of whey to pectin-containing raw material of 1:15, the viscosity of the mixture decreases 5–6 h before the final value at a temperature of 20…30 deg. С. In the total composition of carbohydrates, when Lallzyme-C max mixed with AP, the proportion of oligosaccharides of average molecular weight has been 48% and 32% when replacing the exogenous enzyme with the yeast. When replacing AP with BP and treating the mixture with Lallzyme-C max, the proportion of oligosaccharides with average molecular weight was decreased to 11%. An assessment of the hydrolytic cleavage of pectin-containing raw materials under the combined influence of yeast and an exogenous pectolytic enzyme has revealed the absence of a pronounced synergistic effect. AP samples hydrolyzed with yeast and treated with Lallzyme-C max equally had a pronounced prebiotic effect; they stimulated the growth and increased the vital activity of bifidobacteria and lactobacilli in vitro.

Russian. Исследовали процесс ферментативного гидролиза пектинсодержащего сырья для получения пектиновых олигосахаридов. Показана возможность использования биотехнологического потенциала дрожжей Saccharomyces cerevisiae как естественного источника пектинолитических ферментов в сравнении с пектинолитическим ферментом Lallzyme-C max, содержащего высокую концентрацию 3 главных пектиназ. Объект исследования - сывороточно-растительные смеси сухих яблочных выжимок (ЯВ) и свекловичного жома (СЖ) с натуральной творожной сывороткой. СЖ гидролизуется дрожжами S. cerevisiae в исследуемых условиях. Однако дрожжи хорошо адаптируются в среде с ЯВ. Прирост биомассы дрожжей составил 250% через 72 ч ферментации, выход пектиновых веществ достигал 0,75 г/100 г и постепенно снижался до 0,3 г/100 г смеси, что свидетельствует о постепенном гидролизе пектина и появлении продуктов гидролиза пектина с более низкой молекулярной массой. Одновременно снижается вязкость экстрактов на 20% относительно старта. При использовании Lallzyme-C max установлено, что при температуре 20…30 ºС, концентрации фермента 10 мг%, рН=3,5–4,5, соотношении сыворотки к пектинсодержащему сырью 1:15 вязкость смеси снижается за 5–6 ч до конечного значения. В общем составе углеводов при внесении в смеси с ЯВ Lallzyme-C max доля олигосахаридов средней молекулярной массы составила 48 и 32% при замене экзогенного фермента на дрожжи. При замене ЯВ на СЖ и обработке смеси Lallzyme-C max доля олигосахаридов средней молекулярной массы снизилась до 11%. Оценка гидролитического расщепления пектинсодержащего сырья при совместном воздействии дрожжей и экзогенного пектолитического фермента выявила отсутствие выраженного синергетического эффекта. Образцы с ЯВ, гидролизованные дрожжами и обработанные Lallzyme-C max, имели одинаково выраженный пребиотический эффект, они стимулировали рост и повышали жизнедеятельность бифидо- и лактобактерий in vitro.