توصيفگر ها :
زايلواليگوساكاريد (XOS) , همي‌سلولز , بهينه‌سازي، , پلي‌ساكاريد نامحلول، , پري‌بيوتيك , پروبيوتيك
چكيده فارسي :
شواهد علمي زيادي ارتباط بين رژيم غذايي، ميكروبيوم روده و سلامت انسان را نشان مي‌دهد، لذا استفاده از تركيبات پري‌بيوتيكي جديد براي اصلاح ميكروبيوتا دستگاه گوارش و به دنبال آن تقويت سيستم ايمني بدن بيشتر موردتوجه قرار گرفته است. با توجه به توليد تركيبات پري‌بيوتيكي از منابع شيميايي از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست و فراواني ضايعات كشاورزي و وجود تركيبات با ارزش پري‌بيوتيكي در اين ضايعات، به اين منظور ضايعات پوست سبز پسته به‌عنوان منبع پلي‌ساكاريد نامحلول براي توليد پري‌بيوتيك‌هاي زايلواليگوساكاريد براي اولين‌بار در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفت. اين پژوهش باهدف بهينه‌سازي عوامل مؤثر بر استخراج زايلواليگوساكاريد از همي‌سلولز پوست سبز پسته و بررسي خاصيت پري‌بيوتيكي زايلواليگوساكاريد توسط باكتري لاكتوباسيلوس پلانتاروم زيرگونه پلانتاروم PTCC 1896 انجام شد. ابتدا ناخالصي‌ها (پروتئين، مونوساكاريد، چربي، فنول) و پلي‌ساكاريد محلول جدا شدند. سپس ليگنين‌زدايي انجام شد. همي‌سلولز با روش قليايي با غلظت‌هاي مختلف NaOH (2%، 4%، 10%و 15%)، دماي 45 درجه سلسيوس با سرعت rpm90 و زمان 4 ساعت از سلولز جدا شد. حداكثر راندمان توليد همي‌سلولز استخراج شده پس از انكوبه كردن با محلول قليايي %15 w/v به دست آمد. نتايج به‌دست‌آمده از HPLC نشان داد كه همي‌سلولز استخراج شده از پوست سبز پسته عمدتاً از زايلوز، گلوكزو مانوز هستند و گالاكتوز، آرابينوز، گلوكورونيك اسيد و رامنوز به مقدار كمتري وجود دارد. تجزيه‌وتحليل FT-IR و NMR نيز نتايج به‌دست‌آمده از HPLC را تأييد كرد و ويژگي‌ها ساختاري اوليه همي‌سلولز را مشخص كرد. هيدروليز آنزيمي همي‌سلولز با دو آنزيم پنتوپان منو بي جي و آنزيم پانزه بي جي براي توليد زايلواليگوساكاريد از همي‌سلولز انجام شد. به اين منظور از سه پارامتر غلظت آنزيم، زمان و pH در 3 سطح به روش آماري سطح پاسخ و طرح مركب مركزي استفاده شد. روش سطح پاسخ (RSM) شرايط بهينه براي آنزيم پنتوپان منو بي جي را به‌صورت غلظت آنزيم U 51/18، زمان2/4 ساعت و 95/6 pH بيان كرد و روش سطح پاسخ (RSM) شرايط بهينه براي آنزيم پانزه بي جي را به‌صورت غلظت آنزيم U 35/23 ، زمان 5/2 ساعت و 8/6 pH بيان كرد. حداكثر راندمان توليدي زايلواليگوساكاريد با آنزيم پانزه بي جي به دست آمد. نتايج به‌دست‌آمده HPLC اسيدهاي آلي كوتاه زنجير نشان داد كه زايلواليگوساكاريد استخراج شده رشد باكتري پروبيوتيك لاكتوباسيلوس پلانتاروم زيرگونه پلانتاروم PTCC 1896 تحريك كرد و توليد اسيدهاي آلي كوتاه زنجير لاكتيك اسيد، پروپيونيك اسيد، بوتريك اسيد، استيك اسيد و پيروويك اسيددر شرايط آزمايشگاهي افزايش داد. نتايج به‌دست‌آمده از GC سوپرناتانت محيط كشت كه باكتري پروبيوتيك لاكتوباسيلوس پلانتاروم زيرگونه پلانتاروم PTCC 1896 در آن فعاليت كرده بودند نشان داد اين باكتري‌ها توانايي توليد اسيدهاي چرب مانند كاپروئيك اسيد، كاپريك اسيد، لوريك اسيد، پالمتيك اسيد، استئاريك اسيد، آراشيديك اسيدو بهنيك اسيد را به جز اسيدهاي آلي كوتاه زنجير نيز دارند. نتايج اين پايان‌‌نامه نشان داد كه بخش پلي‌ساكاريد‌هاي نامحلول ضايعات كشاورزي كه بخش بسيار قابل توجهي را به خود اختصاص مي‌دهد، مي‌توانند منبع بسيار مهم و با ارزشي براي توليد تركيبات پري‌بيوتيكي باشند و به اين ترتيب مي‌توان سبد اين‌گونه محصولات و همچنين محصولات سين‌بيوتيكي و غذاهاي فراسومند را براي پيشگيري و يا حتي درمان بسياري از بيماري‌ها افزايش داد.
چكيده انگليسي :
many scientific evidence show the relationship between diet, gut microbiome and human health, so the use of new prebiotic compounds to modify the microbiota of the digestive system and strengthen the immune system has been given more attention. Considering that the production of prebiotic compounds from chemical sources is not economically viable and the abundance of agricultural waste and the presence of compounds with prebiotic value in these wastes, pistachio green skin wastes as a source of insoluble polysaccharides for the production of xylooligosaccharide prebiotics for the first time in this study was reviewed. This study was carried out for the first time with the aim of optimizing the factors influencing the extraction of xylooligosaccharide from pistachio green skin hemicellulose and investigating the prebiotic property of xylooligosaccharide by the bacterium Lactobacillus plantarum subspecies plantarum PTCC 1896. First, impurities (protein, monosaccharide, fat, phenol) and soluble polysaccharide were separated, then deligninization was performed. Hemicellulose was separated from cellulose by alkaline method with different concentrations of NaoH (2%, 4%, 10%, 15%), temperature of 45 degrees Celsius, speed of 90 rpm and time of 4 hours. The maximum production efficiency of extracted hemicellulose was obtained after incubating with 15% w/v alkaline solution. The obtained results of hemicellulose HPLC showed that the hemicellulose extracted from pistachio green skin is mainly composed of xylose, glucose, and mannose, and galactose, arabinose, glucuronic acid, and rhamnose are present in lesser amounts. FT-IR and NMR analysis also confirmed the results obtained from HPLC and identified the primary structural properties of hemicellulose. Enzymatic hydrolysis of hemicellulose was performed with two enzymes, Pentopan Meno BG and Panze BG, to produce xylooligosaccharide from hemicellulose. For this purpose, the three parameters of enzyme concentration, time, and pH were used at 3 levels using the statistical method of response level and central composite design. The response surface method (RSM) expressed the optimal conditions for pentopan enzyme BG in the form of 18.51 U enzyme concentration, time 4 hours and pH 6.95, and the response surface method (RSM) expressed the optimal conditions for panze BG enzyme in the form of concentration U enzyme expressed 23.35, time 2.5 hours and pH 6.8. The maximum production efficiency of xyloligosaccharide was obtained with Panze BG enzyme. The obtained results of HPLC of xylooligosaccharide obtained from pistachio green skin hemicellulose showed that the extracted xylooligosaccharide stimulated the growth of probiotic bacteria Lactobacillus plantarum subspecies plantarum PTCC 1896, which produced short chain fatty acids of lactic acid; It increased propionic acid, butyric acid, acetic acid and pyruvic acid in laboratory conditions. The results obtained from the GC supernatant of the culture medium in which the probiotic bacteria Lactobacillus plantarum subspecies plantarum PTCC 1896 were active showed that these bacteria have the ability to produce fatty acids such as caproic acid, capric acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, and behenic acid. except for short chain fatty acids. The results of this thesis showed that the insoluble polysaccharides part of agricultural waste, which occupies a very significant part, can be a very important and valuable source for the production of prebiotic compounds, and in this way, the portfolio of such products as well as synbiotic products and perishable foods can be expanded. It increased to prevent or even cure many diseases.
