องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคา (PLUKENTIA VOLUBILIS L.) และการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ด้วยไซลาเนสทางการค้า (CHEMICALCOMPOSITION OF SACHA INCHI HULLS (PLUKENTIA VOLUBILIS L.) AND OLIGOSACCHARIDES PRODUCTION USING COMMERCIAL XYLANASE)
คำสำคัญ:
เปลือกถั่วดาวอินคา, โอลิโกแซคคาไรด์, โฮโลเซลลูโลส, ไซแลนเนส, ไซโลไบโอสบทคัดย่อ
เปลือกถั่วดาวอินคา (PlukentiaVolubilis L.) เป็นชีวมวลที่ได้มาจากการสกัดน้ำมันถั่วดาวอินคาซึ่งใยอาหารที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่จะเป็นเฮมิเซลลูโลสและเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสถือว่าเป็นแหล่งสำหรับผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ที่ดี ในการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคา และศึกษาผลของความเข้มข้นของเอนไซม์และระยะเวลาในการย่อยของเอนโดไซแลนเนสทางการค้าชนิด Pentopan Mono BG ขั้นแรกทำการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคารวมถึงปริมาณโฮโลเซลลูโลส, ลิกนินที่ไม่ละลายน้ำและสารแทรก จากนั้นนำเปลือกถั่วดาวอินคาที่ผ่านการพรีทรีตเมนท์ด้วยด่างเพื่อกำจัดextractives, non-extractives และปรับปรุงความสามารถในการย่อยของเอนไซม์ จากนั้นตามด้วยขั้นตอนย่อยของเอนไซม์ โดยจะใช้เอนไซม์ไซแลนเนสทางการค้า จากผลการวิจัยพบว่าเปลือกถั่วดาวอินคาประกอบด้วยโปรตีน (4.10%), ไขมัน (1.55%), เยื่อใย (37.20%), เถ้า (1.44%), ความชื้น (8.51%) และคาร์โบไฮเดรตทั้งหมด (47.20%) นอกจากนี้ยังพบว่ามีโฮโลเซลลูโลสมากถึง 24.12% ในขั้นตอนการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์จะนำเปลือกถั่วดาวอินคาที่ผ่านการพรีทรีตเมนท์ด้วยด่าง (2% NaOH, 6 วัน) ย่อยด้วย Pentopan Mono BG (10-150U/g, 50°C, pH 6.0,2-24 ชั่วโมง) ในระหว่างการย่อยความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ 10U/gมีปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในขณะที่ความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ 100, 133 และ 150U/g พบว่ามีปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์เพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ยังพบว่าความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ 133U/g มีความเหมาะสมที่สุด เนื่องจากให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ในปริมาณที่ไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับ 150U/g นอกจากนี้จากผลการวิเคราะห์ TLC พบว่าไม่มีน้ำตาลไซโลสปรากฏในทุกช่วงระยะเวลาในการบ่ม แต่พบไซโลไบโอสเป็นโอลิโกแซคคาไรด์ชนิดหลักที่ผลิตได้ตั้งแต่ 4 ชั่วโมง ดังนั้นการศึกษาครั้งนี้จึงได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ในการใช้เปลือกถั่วดาวอินคาเป็นแหล่งสำหรับการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ และควรมีการศึกษาคุณสมบัติพรีไบโอติกของโอลิโกแซคคาไรด์ที่ผลิตในการศึกษานี้ต่อไป
Downloads
Download data is not yet available.
เอกสารอ้างอิง
[1] Maurer, Natalie E; Hatta, Beatriz; Pascual-chagman, Gloria; and Rodriguez-saona, Luis E. (2012, september). Characterization and authentication of a novel vegetable source of omega-3 fatty acids, SachaInchi(Plukenetiavolubilis L.) oil.Food Chemistry. 134(2): 1173-1180.
[2] Fanali, Chiara; Dugo, Laura; Cacciola, Francesco; Beccaria, Marco; Grasso, Simone; Dacha, Marina; Dugo, Paola; and Mondello, Luigi. (2011,November).Chemical characterization of SachaInchi (PlukenetiavolubilisL.) oil.Agricultural and Food Chemistry. 59(24): 13043-13049.
[3] Jagersberger,Julia. (2013). Development of novel products on basis of SachaInchi – Use of press cakes and hulls.Master of Science. Vienna. Austria.
[4] Guillen, María D; Ruiz,Ainhoa; Cabo,Nerea; Chirinos,Rosana; and Pascual, Gloria. (2003, August). haracterization of SachaInchi(Plukenetiavolubilis L.) oil by FTIR spectroscopy and 1H NMR. Comparison with linseed oil.American Oil Chemists' Society. 80(8): 755-762.
[5] Godber, Samuel J; Xu,Zhimin; Hegsted,Maren; and Walker, Terry. (2002, May). Rice bran and rice bran oil. In: Functional foods development. Louisiana Agriculture.
[6] Shridhar,Sathe; Sharma, Girdhari M; and Kshirsagar, Kshirsagar. (2012, August).Solubilization, ………………Fractionation, and Electrophoretic Characterization of Inca Peanut (Plukenetiavolubilis L.)……………....Proteins. Plant Foods for Human Nutrition. 67(3): 247–255.
[7] Faryar, Reza; Linares-Pastén, Javier; Immerzeel, Peter; Mamo,Gashaw; Andersson, Maria; Stlbrand, Henrik; and Nordberg,Karlsson Eva. (2015, November). Production of prebiotic ………...xylooligosaccharides from alkaline extracted wheat straw using the K80R-variant of a ………...thermostable alkali-tolerant xylanase. Food and Bioproducts Processing. 93: 1-10.
[8] Gullón, Patricia; González-Muñoz,MaríaJesús; van Gool, Martine P; and Schols, H.A. (2010,………………February). Production, refining, structural characterization and fermentability of rice husk ………………Xylooligosaccharides. Agricultural and Food Chemistry. 58(6): 3632–3641.
[9] Nabarlatz, Debora; Farriol,Xavier; and Montané, Daniel. (2005, August).Autohydrolysis of Almond ………………Shells for the Production of Xylo-oligosaccharides: Product Characteristics and Reaction. ……………...Industrial and Engineering Chemistry Research.44(20): 7746-7755.
[10] Roos,Alexandra A; Persson,Tobias; Krawczyk,Holger; Zacchi, Guido; and Stålbrand,Henrik. (2009, January). Extraction of water-soluble hemicelluloses from barley husks. Bioresource …………Technology. 100(2): 763–769.
[11] Kim, Tae Hyun. (2013). Pretreatment of lignocellulosicbiomass. In: Yang S.T, El-EnshasyH.A, ………..Thongchul N, Martin Y. Bioprocessing Technologies in Integrated Biorefinery for Production of ………………Biofuels, Biochemicals, and Biopolymers from Biomass. New York: Wiley. USA. 91–109.
[12] Kim, Jun Seok; Lee, Y.Y.; and Kim,Tae Hyun. (2016,January).A review on alkaline pretreatment technology for bioconversion of lignocellulosic biomass.Bioresource Technology. 199: 42–48.
[13] Rashid, Shah S; Alam, Md. Zahangir; Karim, M.I.A.; and Salleh, M.H. (2011, December). Development of pretreatment of empty fruit bunches for enhanced enzymatic saccharification. African Journal of Biotechnology. 10(81): 18728–18738.
[14] Su, Ye; and Cheng,Jiayang. (2002, May). Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: A review. Bioresource Technology. 83(1): 1–11.
[15] Wu, Long;Arakane, Mitsuhiro; Ike, Masakazu; Wada,Masahisa; Takai,Tomoyuki; Tokuyasa, Ken; and Gau, Mitsuru. (2011, April). Low tempera-ture alkali pretreatment for improving enzymatic digestibility of sweet sorghumbagasse for ethanol production.Bioresource Technology. 102: 4793–4799.
[16] Singh,Ramkrishna D; Banerjee,Jhumur; and Arora,Amit. (2015, January). Prebiotic potential of oligosaccharides: A focus on xylan derived oligosaccharides. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fiber.5(1): 19-30.
[17] Brienzo,Michel; Carvalho,Walter; and Milagres,Adriane M. F. (2010, October). Xylooligosaccharides Production from Alkali Pretreated Sugarcane Bagasse Using Xylanases from Thermo ascusaurantiacus. Applied Biochemistry and Biotechnology. 162(4): 1195–1205.
[18] AOAC. (2000). Official Methods of Analysis. 17th Edition, The Association of Official Analytical Chemists, Gaithersburg, MD, USA. Methods 925.10, 65.17, 974.24, 992.16.
[19] Sluiter, Amie; Ruiz, Raymond O; Scarlata,Christopher J; Sluiter,Justin B; and Templeton, David W. (2008). Determination of Extractives in Biomass and Laboratory Analytical Procedure (LAP) Colorado: Natoinal Renewable Energy Laboratory.
[20] Yoshida,Shigeki;Kusakabe,Isao; Matsuo,Noriki; Shimizu,Kazumasa; Yasui, Tsuneo; and Murakami, Kazuo. (1990, August). Structure of Rice-straw Arabinoglucuronoxylan and Specificity.Agricultural and Food Chemistry. 54(2): 449–457.
[21] Miller, G.L. (1959, March). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar.Analytical chemistry. 31(3): 426-428.
[22] Li,Weiyi; Li,Jiding; Chen,Tianquan; and Chen,Cuixian. (2004, December). Study on nanofiltration for purifying fructo-oligosaccharides: I. Operation modes. Membrane Science. 245(1-2): 123-129.
[23] Jaichakan,Pannapapo; Thongsook,Tipawan; and Klangpetch,Wannaporn. (2016). Enzymatic production of xylooligosaccharides from alkali-soluble hemicellulose of defatted rice bran.In Proceedings of Food Research and Innovation for Sustainable Global Prosperity, pp. 92–99. Bangkok, Thailand.
24] Ruffell, John; Levie, Benjamin; Helle, Steve; and Duff, Sheldon. (2010, April).Pretreatment and enzymatic hydrolysis of recovered fibre for ethanol production.Bioresource Technology. 101(7): 2267–2272.
[25] Jeanmarc,Brillouet; and Christiane, Mercier. (1981, March). Fractionation of wheat bran carbohydrates.Science of Food and Agriculture. 32: 243-251.
[26] Chapla,Digantkumar; Pandit,Pratima; and Shah,Amita. (2011, July).Production of xylo- oligosaccharides from corncob xylan by fungal xylanase and their utilization by probiotics.Bioresour Technol. 115: 215-221.
[27] Akpinar,Ozlem; Erdogan, Kader; and Bostanci,Seyda. (2009, June). Enzymatic production of xylooligosaccharide from selected agricultural wastes. Food and Bioproducts Processing. 87(2): 145-151.
[28] Nguyen, KhanhThi;Jaichakan,Pannapapo; and Klangpetch,Wannaporn. (2017). Production of Xylooligosaccharides from Riceberry Husk and Evaluationof Their Effects on Probiotic Growth Promotion.In Proceedings of Food Research and Innovation for Sustainable Global Prosperity, pp. 121–129. Bangkok, Thailand.
[29] Alvarado,Francisco;Lherminier, M; andPhan, H.H. (1984, November). Hamster intestinal disaccharide absorption: extracellular hydrolysis precedes transport of the monosaccharide products. Physiology. 355(1): 493–507.
[30] Mussatto,SolangeI.; andMancilha, Ismael M. (2007, April). Non-digestible oligosaccharides: a review. Carbohydrate Polymers. 68(3): 587–597.
[31] Gullón, Beatriz;Gullón, Patricia;Sanz, Yolanda; Alonso,José LuisAlonso; andParajó J.C. (2011, October). Prebiotic potential of a refined product containing pectic oligosaccharides.LWT – Food Science and Technology. 44(8): 1687–1696.
[32] Mathew,Sindhu;Karlsson, Eva Nordberg; andAdlercreutz, Patrick. (2017, September). Extraction of soluble arabinoxylan from enzymatically pretreated wheat bran and production of short xylo-oligosaccharides and arabinoxylooligosaccharides from arabinoxylan by glycoside hydrolase family 10 and 11 endoxylanases. Biotechnology. 260: 53–61.
[33] Linares-Pastén, Javier A; Aronsson, Anna;and Karlsson, Eva Nordberg. (2018, September). Structural Considerations on the Use of Endo-Xylanases for the Productionof prebiotic Xylooligosaccharides from Biomass.Current Protein and Peptide Science. 19: 48–67.
[2] Fanali, Chiara; Dugo, Laura; Cacciola, Francesco; Beccaria, Marco; Grasso, Simone; Dacha, Marina; Dugo, Paola; and Mondello, Luigi. (2011,November).Chemical characterization of SachaInchi (PlukenetiavolubilisL.) oil.Agricultural and Food Chemistry. 59(24): 13043-13049.
[3] Jagersberger,Julia. (2013). Development of novel products on basis of SachaInchi – Use of press cakes and hulls.Master of Science. Vienna. Austria.
[4] Guillen, María D; Ruiz,Ainhoa; Cabo,Nerea; Chirinos,Rosana; and Pascual, Gloria. (2003, August). haracterization of SachaInchi(Plukenetiavolubilis L.) oil by FTIR spectroscopy and 1H NMR. Comparison with linseed oil.American Oil Chemists' Society. 80(8): 755-762.
[5] Godber, Samuel J; Xu,Zhimin; Hegsted,Maren; and Walker, Terry. (2002, May). Rice bran and rice bran oil. In: Functional foods development. Louisiana Agriculture.
[6] Shridhar,Sathe; Sharma, Girdhari M; and Kshirsagar, Kshirsagar. (2012, August).Solubilization, ………………Fractionation, and Electrophoretic Characterization of Inca Peanut (Plukenetiavolubilis L.)……………....Proteins. Plant Foods for Human Nutrition. 67(3): 247–255.
[7] Faryar, Reza; Linares-Pastén, Javier; Immerzeel, Peter; Mamo,Gashaw; Andersson, Maria; Stlbrand, Henrik; and Nordberg,Karlsson Eva. (2015, November). Production of prebiotic ………...xylooligosaccharides from alkaline extracted wheat straw using the K80R-variant of a ………...thermostable alkali-tolerant xylanase. Food and Bioproducts Processing. 93: 1-10.
[8] Gullón, Patricia; González-Muñoz,MaríaJesús; van Gool, Martine P; and Schols, H.A. (2010,………………February). Production, refining, structural characterization and fermentability of rice husk ………………Xylooligosaccharides. Agricultural and Food Chemistry. 58(6): 3632–3641.
[9] Nabarlatz, Debora; Farriol,Xavier; and Montané, Daniel. (2005, August).Autohydrolysis of Almond ………………Shells for the Production of Xylo-oligosaccharides: Product Characteristics and Reaction. ……………...Industrial and Engineering Chemistry Research.44(20): 7746-7755.
[10] Roos,Alexandra A; Persson,Tobias; Krawczyk,Holger; Zacchi, Guido; and Stålbrand,Henrik. (2009, January). Extraction of water-soluble hemicelluloses from barley husks. Bioresource …………Technology. 100(2): 763–769.
[11] Kim, Tae Hyun. (2013). Pretreatment of lignocellulosicbiomass. In: Yang S.T, El-EnshasyH.A, ………..Thongchul N, Martin Y. Bioprocessing Technologies in Integrated Biorefinery for Production of ………………Biofuels, Biochemicals, and Biopolymers from Biomass. New York: Wiley. USA. 91–109.
[12] Kim, Jun Seok; Lee, Y.Y.; and Kim,Tae Hyun. (2016,January).A review on alkaline pretreatment technology for bioconversion of lignocellulosic biomass.Bioresource Technology. 199: 42–48.
[13] Rashid, Shah S; Alam, Md. Zahangir; Karim, M.I.A.; and Salleh, M.H. (2011, December). Development of pretreatment of empty fruit bunches for enhanced enzymatic saccharification. African Journal of Biotechnology. 10(81): 18728–18738.
[14] Su, Ye; and Cheng,Jiayang. (2002, May). Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: A review. Bioresource Technology. 83(1): 1–11.
[15] Wu, Long;Arakane, Mitsuhiro; Ike, Masakazu; Wada,Masahisa; Takai,Tomoyuki; Tokuyasa, Ken; and Gau, Mitsuru. (2011, April). Low tempera-ture alkali pretreatment for improving enzymatic digestibility of sweet sorghumbagasse for ethanol production.Bioresource Technology. 102: 4793–4799.
[16] Singh,Ramkrishna D; Banerjee,Jhumur; and Arora,Amit. (2015, January). Prebiotic potential of oligosaccharides: A focus on xylan derived oligosaccharides. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fiber.5(1): 19-30.
[17] Brienzo,Michel; Carvalho,Walter; and Milagres,Adriane M. F. (2010, October). Xylooligosaccharides Production from Alkali Pretreated Sugarcane Bagasse Using Xylanases from Thermo ascusaurantiacus. Applied Biochemistry and Biotechnology. 162(4): 1195–1205.
[18] AOAC. (2000). Official Methods of Analysis. 17th Edition, The Association of Official Analytical Chemists, Gaithersburg, MD, USA. Methods 925.10, 65.17, 974.24, 992.16.
[19] Sluiter, Amie; Ruiz, Raymond O; Scarlata,Christopher J; Sluiter,Justin B; and Templeton, David W. (2008). Determination of Extractives in Biomass and Laboratory Analytical Procedure (LAP) Colorado: Natoinal Renewable Energy Laboratory.
[20] Yoshida,Shigeki;Kusakabe,Isao; Matsuo,Noriki; Shimizu,Kazumasa; Yasui, Tsuneo; and Murakami, Kazuo. (1990, August). Structure of Rice-straw Arabinoglucuronoxylan and Specificity.Agricultural and Food Chemistry. 54(2): 449–457.
[21] Miller, G.L. (1959, March). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar.Analytical chemistry. 31(3): 426-428.
[22] Li,Weiyi; Li,Jiding; Chen,Tianquan; and Chen,Cuixian. (2004, December). Study on nanofiltration for purifying fructo-oligosaccharides: I. Operation modes. Membrane Science. 245(1-2): 123-129.
[23] Jaichakan,Pannapapo; Thongsook,Tipawan; and Klangpetch,Wannaporn. (2016). Enzymatic production of xylooligosaccharides from alkali-soluble hemicellulose of defatted rice bran.In Proceedings of Food Research and Innovation for Sustainable Global Prosperity, pp. 92–99. Bangkok, Thailand.
24] Ruffell, John; Levie, Benjamin; Helle, Steve; and Duff, Sheldon. (2010, April).Pretreatment and enzymatic hydrolysis of recovered fibre for ethanol production.Bioresource Technology. 101(7): 2267–2272.
[25] Jeanmarc,Brillouet; and Christiane, Mercier. (1981, March). Fractionation of wheat bran carbohydrates.Science of Food and Agriculture. 32: 243-251.
[26] Chapla,Digantkumar; Pandit,Pratima; and Shah,Amita. (2011, July).Production of xylo- oligosaccharides from corncob xylan by fungal xylanase and their utilization by probiotics.Bioresour Technol. 115: 215-221.
[27] Akpinar,Ozlem; Erdogan, Kader; and Bostanci,Seyda. (2009, June). Enzymatic production of xylooligosaccharide from selected agricultural wastes. Food and Bioproducts Processing. 87(2): 145-151.
[28] Nguyen, KhanhThi;Jaichakan,Pannapapo; and Klangpetch,Wannaporn. (2017). Production of Xylooligosaccharides from Riceberry Husk and Evaluationof Their Effects on Probiotic Growth Promotion.In Proceedings of Food Research and Innovation for Sustainable Global Prosperity, pp. 121–129. Bangkok, Thailand.
[29] Alvarado,Francisco;Lherminier, M; andPhan, H.H. (1984, November). Hamster intestinal disaccharide absorption: extracellular hydrolysis precedes transport of the monosaccharide products. Physiology. 355(1): 493–507.
[30] Mussatto,SolangeI.; andMancilha, Ismael M. (2007, April). Non-digestible oligosaccharides: a review. Carbohydrate Polymers. 68(3): 587–597.
[31] Gullón, Beatriz;Gullón, Patricia;Sanz, Yolanda; Alonso,José LuisAlonso; andParajó J.C. (2011, October). Prebiotic potential of a refined product containing pectic oligosaccharides.LWT – Food Science and Technology. 44(8): 1687–1696.
[32] Mathew,Sindhu;Karlsson, Eva Nordberg; andAdlercreutz, Patrick. (2017, September). Extraction of soluble arabinoxylan from enzymatically pretreated wheat bran and production of short xylo-oligosaccharides and arabinoxylooligosaccharides from arabinoxylan by glycoside hydrolase family 10 and 11 endoxylanases. Biotechnology. 260: 53–61.
[33] Linares-Pastén, Javier A; Aronsson, Anna;and Karlsson, Eva Nordberg. (2018, September). Structural Considerations on the Use of Endo-Xylanases for the Productionof prebiotic Xylooligosaccharides from Biomass.Current Protein and Peptide Science. 19: 48–67.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
2020-07-01
รูปแบบการอ้างอิง
พันพา ว. ., ใจฉกรรณ์ ป. ., เชื้อนาค ภ. ., คำพะไม ต. ., & คลังเพชร ว. . (2020). องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคา (PLUKENTIA VOLUBILIS L.) และการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ด้วยไซลาเนสทางการค้า (CHEMICALCOMPOSITION OF SACHA INCHI HULLS (PLUKENTIA VOLUBILIS L.) AND OLIGOSACCHARIDES PRODUCTION USING COMMERCIAL XYLANASE). วารสารมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 12(23, January-June), 114–123. สืบค้น จาก https://ph02.tci-thaijo.org/index.php/swujournal/article/view/241317
ฉบับ
ประเภทบทความ
บทความวิจัย
สัญญาอนุญาต
วารสารมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อยู่ภายใต้การอนุญาต Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International (CC-BY-NC-ND 4.0) เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น โปรดอ่านหน้านโยบายของวารสารสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเข้าถึงแบบเปิด ลิขสิทธิ์ และการอนุญาต
