Pectin oligosaccharides: obtaining and primary evaluation of their prebiotic effect
Authors: Каледина М.В. , Литовкина Д.А. , Федосова А.Н. , Витковская В.П. 
Published: December 2023

Пектиносодержащие побочные продукты сельского хозяйства являются потенциальными источниками нового класса пребиотиков, известных как пектиновые олигосахариды (ПОС). Использование вторичного молочного и растительного сырья для получения жидкого раствора пребиотических компонентов с перспективой использования в пищевых целях может стать новым перспективным направлением переработки. Цель исследования – получение пребиотической смеси творожной сыворотки с яблочными выжимками, содержащей пектиновые олигосахариды, полученные последовательным термокислотным и ферментативным гидролизом и последующей оценкой ее пребиотического потенциала. В работе установлены необходимые параметры предварительной обработки яблочных выжимок в среде творожной сыворотки: гидромодуль с творожной сывороткой 1:5, температура 70 °С, продолжительность 3 ч, рН=3,5–4,0 ед. При данных параметрах содержание растворимого пектина в отфильтрованном экстракте составило 0,34–0,36 %. Далее полученную смесь охлаждали до 35 °С, вносили пектинолитический фермент LALLZYME С-MAX в количестве 10 мг% и термостатировали в течение 1 ч. Препарат LALLZYME С-MAX содержит высокий уровень специфичных эндодействующих ферментов (пектинлиазу и полигалактуроназу) и пектинэстеразу, что придаёт ему уникальные свойства. Таким образом, на первом этапе термокислотным гидролизом был получен раствор пектиновых веществ в среде молочной сыворотки из яблочных выжимок, на втором – проведен энзимный гидролиз пектиновых веществ препаратом LALLZYME С-MAX. Далее полученная смесь, содержащая пищевые волокна, пектин и фрагменты деструкции пектина различной молекулярной массы, использовалась в условиях in vitro для оценки ее влияния на рост бифидобактерий B. bifidum, B. longum и B. infantis и молочнокислых культур L. acidophillus, L. delbrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus thermophilus. Установлено, что максимальное накопление биомассы наблюдалось через 48 ч при температуре инкубации 37…38 °С. Интенсивность роста бифидобактерий и молочнокислых бактерий зависела от источника питания. Главным результатом проведенного эксперимента следует считать значительную активацию роста бифидобактерий относительно контроля. На рост молочнокислых бактерий смесь продуктов гидролиза пектина влияния практически не оказывала.
Pectin-containing agricultural by-products are potential sources of a new class of prebiotics known as pectin oligosaccharides (POS). The use of secondary dairy and vegetable raw materials to obtain a liquid solution of prebiotic components with the prospect of use for food purposes may become a new promising direction of processing. The aim of the study is to obtain a prebiotic mixture of curd whey with apple pomace containing pectin oligosaccharides obtained by sequential thermal acid and enzymatic hydrolysis and subsequent evaluation of its prebiotic potential. The necessary parameters of pretreatment of apple pomace in the medium of curd whey have been established: hydromodule with curd whey is 1:5, temperature is 70 °C, duration is 3 hours, pH is 3.5–4.0 units. With these parameters, the content of soluble pectin in the filtered extract was 0.34–0.36 %. Then the resulting mixture was cooled to 35 °C, the pectinolytic enzyme LALLZYME C-MAX was introduced in an amount of 10 mg% and thermostated for 1 hour. LALLZYME C-MAX contains a high level of specific endo-acting enzymes (pectinliase and polygalacturonase) and pectinesterase, which gives it unique properties. Thus, at the first stage, a solution of pectin substances has been obtained by thermoacid hydrolysis in the medium of apple pomace whey, at the second stage, enzyme hydrolysis of pectin substances with LALLZYME C-MAX has been carried out. Further, the resulting mixture containing dietary fiber, pectin and fragments of pectin destruction of various molecular weights has been used in ‘in vitro’ conditions to assess its effect on the growth of bifidobacteria B. bifidum, B. longum and B. infantis and lactic acid cultures L. acidophilus, L. delbrueckii subsp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus. It is found that the maximum accumulation of biomass has been observed after 48 hours at an incubation temperature of 37…38 °C. The intensity of growth of bifidobacteria and lactic acid bacteria depended on the food source. The main result of the experiment should be considered a significant activation of the growth of bifidobacteria relative to the control. The mixture of pectin hydrolysis products had practically no effect on the growth of lactic acid bacteria.