Intensifying Starch Enzymatic Hydrolysis Using Wave Resonance Effects

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

For the first time, it has been shown that the enzymatic hydrolysis of corn and potato starch affected by β-amylase can be intensified using wave resonant effects. It has been established that the concentration of sugary substances formed resulting from the fermentation of corn starch, after two hours of resonant wave treatment is 3.5 times higher than it is in the case of the traditional stirring mode. In addition, the wave treatment technique provides an increase in the yield of sugars in the course of the enzymatic processing of potato starch. The obtained results represent a basis for the development of highly efficient resource-saving wave technologies for the production of sugary substances and porous starches by means of enzymatic hydrolysis.

Sobre autores

S. Ganiev

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia

Email: kobjakovinka@mail.ru
Россия, Москва

V. Kasilov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia

Email: kobjakovinka@mail.ru
Россия, Москва

O. Kislogubova

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia

Email: kobjakovinka@mail.ru
Россия, Москва

O. Butikova

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia

Email: kobjakovinka@mail.ru
Россия, Москва

N. Kochkina

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia; Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences, 153045, Ivanovo, Russia

Autor responsável pela correspondência
Email: kobjakovinka@mail.ru
Россия, Москва; Россия, Иваново

Bibliografia

  1. Amaraweera S.M., Gunathilake C., Gunawardene O.H.P., Fernando N.M.L., Wanninayaka D.B., Dassanayake R.S., Rajapaksha S.M., Manamperi A., Fernando C.A.N., Kulatunga A.K., Manipura A. Development of starch-based materials using current modification techniques and their applications: A Review // Molecules. 2021. V. 26. P. 6880.
  2. Wang S., Copeland L. Effect of acid hydrolysis on starch structure and functionality: A Review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2015. V. 5. P. 1081.
  3. Punia S., Sandhu K.S., Dhull S.B., Kaur M. Dynamic, shear and pasting behaviour of native and octenyl succinic anhydride (OSA) modified wheat starch and their utilization in preparation of edible films International // J. of Biological Macromolecules. 2019. V. 133. P. 110.
  4. Park S., Kim Y. Clean label starch: production, physico-chemical characteristics, and industrial applications // Food Science and Biotechnology. 2021. V. 30. № 1. P. 1.
  5. Miao Z., Zhang Y., Lua P. Novel active starch films incorporating tea polyphenols-loaded porous starch as food packaging materials // Int. J. of Biological Macromolecules. 2021. V. 192. P. 1123.
  6. Azmi A.S., Malek M.I.A., Puad N.I.M. A review on acid and enzymatic hydrolyses of sago starch // Int. Food Research J. 2017. V. 24 (Suppl). P. 265.
  7. Favaro L., Viktor M.J., Rose S.H., Viljoen-Bloom M., Zyl W.H., Basaglia M., Cagnin L., Casella S. Consolidated bioprocessing of starchy substrates into ethanol by industrial Saccharomyces cerevisiae strains secreting fungal amylases // Biotechnology and Bioengineering. 2015. V. 112. P. 1751.
  8. Sánchez O.J., Cardona C.A. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks // Bioresource Technolgy. 2008. V. 99. P. 5270.
  9. Грачева И.М. Технология ферментных препаратов М.: Агропромиздат, 1987. 335 с.
  10. Sun H., Zhao P., Ge X., Xia Y., Hao Z., Liu J., Peng M. Recent advances in microbial raw starch degrading enzymes // Applied Biochemistry and Biotechnology. 2010. V. 60. P. 988.
  11. Wang D., Ma X., Yan L., Chantapakul T., Wanga W., Dinga T., Yea X., Liu D. Ultrasound assisted enzymatic hydrolysis of starch catalyzed by glucoamylase: Investigation on starch properties and degradation kinetics // Carbohydrate Polymers. 2017. V. 175. P. 47.
  12. Gaquere-Parker A., Taylor T., Hutson R., Rizzo A., Folds A., Crittenden S., Zahoor N., Hussein B., Arruda A. Low frequency ultrasonic-assisted hydrolysis of starch in the presence of α-amylase // Ultrasonics – Sonochemistry. 2018. V. 41. P. 404.
  13. Delgado-Povedano M.M., Luque de Castro M.D. A review on enzyme and ultrasound: a controversial but fruitful relationship // Analytica Chimica Acta. 2015. V. 889. P. 1.
  14. Islam M.N., Zhang M., Adhikari B. The inactivation of enzymes by ultrasound – a review of potential mechanisms // Food Reviews Int. 2014. V. 30. P. 1.
  15. Huang G., Chen S., Dai C., Sun L., Sun W., Tang Y., Xiong F., He R., Ma H. Effects of ultrasound on microbial growth and enzyme activity // Ultrasonics Sonochemistry. 2017. V. 37. P. 144.
  16. Oliveira H.M., Pinheiro A.Q., Fonseca A.J.M., Cabrita A.R.J., Maia M.R.G. The intensification of amyloglucosidase-based saccharification by ultrasound // Ultrasonics – Sonochemistry. 2018. V. 49. P. 128.
  17. Das A., Banik B.K. Chapter 7 – Microwave-assisted enzymatic reactions // In Book: Microwaves in Chemistry Applications. 2021. P. 245.
  18. Osowiec A., Marciniak M., Lukasiewicz M. Microwave-assisted enzymatic hydrolysis of starch // The 13th Int. Electronic Conf. on Synthetic Organic Chemistry session Symposium on Microwave Assisted Synthesis. 2009.
  19. Ганиев Р.Ф., Ганиев С.Р., Касилов В.П., Кислогубова О.Н.., Коптелова Е.К., Кузьмина Л.Г., Курменев Д.В., Лукин Н.Д., Маслов П. М., Украинский Л.Е., Юдкин В.Ф. Волновой способ получения карбоксиметолированного крахмала. РФ Патент 2702592 C1, 2019.
  20. Коптелова Е.К., Никитина М.Ф., Кузина Л.Б., Касилов В.П., Кислогубова О.Н. Изменение физико-химических и реологических свойств кукурузного крахмала в процессе катионирования с применением метода нелинейного волнового диспергирования // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 8. С. 79.
  21. Ганиев С.Р., Кузьмина Н.Д., Лукин Н.Д., Касилов В.П., Кислогубова О.Н., Курменев Д.В., Маслов П.М. Применение волновых технологий для получения модифицированных крахмалов КМК // Справочник. Инженерный журнал. 2019. № 11. С. 24.
  22. ГОСТ 31662-2012. Препараты ферментные. Методы определения ферментативной активности целлюлазы от 20.06.2012.
  23. Dura A., Błaszczak W., Rosell C.M. Functionality of porous starch obtained by amylase or amyloglucosidase treatments // Carbohydrate Polymers. 2014. V. 101. P. 837.
  24. Han X., Wen H., Luo Y., Yang J., Xiao W., Ji X., Xie J. Effects of α-amylase and glucoamylase on the characterization and function of maize porous starches // Food Hydrocolloids. 2021. V. 116. P. 106661.
  25. Gonzalez A., Wang Y.J. Surface removal enhances the formation of a porous structure in potato starch // Starch – Stärke. 2021. 2000261.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2.

Baixar (75KB)
Metadados
3.

Baixar (66KB)
Metadados
4.

Baixar (1MB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © С.Р. Ганиев, В.П. Касилов, О.Н. Кислогубова, О.А. Бутикова, Н.Е. Кочкина, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».