доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
Цель исследования – разработка ферментативного способа получения хитоолигосахаридов (ХОС), изучение их физико-химических и пребиотических свойств. Объекты исследования – коммерческий хитозан, хитозан-глюкановый комплекс (ХтзГК) из плодовых тел Ganoderma lucidum, пробиотические штаммы Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. rhamnosus, L. plantarum и Bifidobacterium bifidum. Ферментативный гидролиз проводили с использованием доступного препарата «Целлолюкс-А» (целлюлаза – 6000 ед/мл, ксиланаза – 1700 ед/мл) при температуре 50 °C, pH 5,0 в течение 24 ч. Физико-химические свойства определяли методами вискозиметрии и потенциометрического титрования. Пребиотическую активность оценивали при глубинном культивировании пробиотиков на питательных средах с добавлением 0,5 % ХОС. Выход ХОС из хитозана (94,5 %) превышает выход из ХтзГК (78,4 %). ХОС из хитозана характеризовались высокими значениями характеристической вязкости (4,1 дл • г⁻¹), молекулярной массы (5,4 кДа) и степенью деацетилирования (91,5 %), превышающими соответствующие показатели для ХОС из ХтзГК на 7,9 %; 68,8 и 24,3 % соответственно. При культивировании пробиотиков наибольшее количество КОЕ/мл показали среды с ХОС из хитозана: L. acidophilus – 2,38 • 108, L. casei – 2,51 • 108, L. rhamnosus – 4,47 • 108, L. plantarum – 4,57 • 108, B. bifidum – 7,04 • 108. Предложен эффективный способ ферментативного гидролиза хитозана из ракообразных и хитозан-глюканового комплекса из биомассы высших грибов с использованием ферментного комплекса целлюлазы и ксиланазы, обеспечивающий получение ХОС с заданными характеристиками. Применение целлюлазы и ксиланазы вместо специфических ферментов (хитиназы и хитозаназы) позволяет снизить затраты на получение ХОС. Биофункциональные свойства ХОС из хитозана, включающие физико-химические параметры (характеристическую вязкость, молекулярную массу, степень деацетилирования) и выраженную пребиотическую активность, свидетельствуют о перспективности их использования в качестве пребиотиков. Полученные данные способствуют совершенствованию технологий производства пребиотиков на основе ХОС и расширению их использования в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.
The aim of the study is to develop an enzymatic method for obtaining chitooligosaccharides (COS) and to investigate their physicochemical and prebiotic properties. The objects of the study were commercial chitosan, chitosan-glucan complex (ChtsGK) from the fruiting bodies of Ganoderma lucidum, and probiotic strains of Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. rhamnosus, L. plantarum, and Bifidobacterium bifidum. Enzymatic hydrolysis was performed using the available preparation Cellolux-A (cellulase – 6000 U/ml, xylanase – 1700 U/ml) at a temperature of 50 °C, pH 5.0 for 24 hours. The physicochemical properties were determined by viscometry and potentiometric titration. Prebiotic activity was assessed by submerged cultivation of probiotics on nutrient media supplemented with 0.5 % COS. The yield of COS from chitosan (94.5 %) exceeds that from ChtsGC (78.4 %). COS from chitosan were characterized by high values of intrinsic viscosity (4.1 dl • g–1), molecular weight (5.4 kDa) and the degree of deacetylation (91.5 %), exceeding the corresponding indicators for COS from ChtsGC by 7.9 %, 68.8 and 24.3 %, respectively. When cultivating probiotics, the highest number of CFU/ml was shown by media with chitosan-based chitosan-containing complexes: L. acidophilus – 2.38 • 108, L. casei – 2.51 • 108, L. rhamnosus – 4.47 • 108, L. plantarum – 4.57 • 108, B. bifidum – 7.04 • 108. An effective method for enzymatic hydrolysis of chitosan from crustaceans and chitosan-glucan complex from higher fungal biomass using an enzyme complex of cellulase and xylanase is proposed, ensuring the production of chitosan with specified characteristics. The use of cellulase and xylanase instead of specific enzymes (chitinase and chitosanase) makes it possible to reduce the costs of obtaining chitosan. The biofunctional properties of chitosan-based COSs, including physicochemical parameters (inherent viscosity, molecular weight, degree of deacetylation) and pronounced prebiotic activity, demonstrate their potential for use as prebiotics. These findings contribute to the improvement of COS-based prebiotic production technologies and the expansion of their use in agriculture and the food industry.