Study of the fractional composition and xylanolytic activity of proteins produced by bacteria isolated from lignocellulosic biomass

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction: In recent years, natural bioactive compounds have become a leading trend in the food and nutraceutical industries due to the diversity of their chemical structures and functions, as well as their positive effects on human health. The most studied and used bioactive compounds include prebiotics. Xylooligosaccharides, obtained by enzymatic hydrolysis of xylan, are of particular interest among prebiotics. Screening of microorganisms isolated from lignocellulosic raw materials for their ability to produce xylanolytic enzymes seems promising.Purpose: To assess the fractional composition and xylanolytic activity of proteins produced by bacteria isolated from lignocellulosic raw materials of the Kaliningrad region – white lupine seeds.Materials and Methods: Isolation of proteins from the fermentation medium and their fractionation were carried out using preparative HPLC. The molecular weight of protein fractions was determined by electrophoresis.Results: 4 protein fractions were isolated from the culture fluid of bacteria of the genus Bacillus and their molecular masses were established, ranging from 35.60 to 246.10 kDa. It was shown that fraction No. 1 contains the largest amount of proteins with molecular weights of 242.30 kDa, 83.70 kDa and 35.90 kDa. It was revealed that in fraction No. 2 proteins with a molecular weight of 51.50 kDa (content was 63.60%) and 42.70 kDa (content was 18.30%) predominated. It was established that fraction No. 3 contains a large number of proteins with different molecular weights, fraction No. 4 contains proteins with molecular weights from 61.80 to 69.30 kDa, while the share of proteins with molecular weights of 69.30 kDa and 61.80 kDa accounting for 42.10 and 41.10%, respectively. It was revealed that proteins with molecular weights from 35.60 to 41.00 kDa have xylanolytic activity at a level of 107.33 units/g.Conclusions: A scheme for the isolation of proteins with xylanolytic activity from the culture fluid of Bacillus megaterium bacteria isolated from seeds of white lupin (Lupinus albus) has been developed. The obtained enzymes can be used in the transformation of agro-industrial waste to produce xylooligosaccharides.

Full Text

ОРИГИНАЛЬНОЕ ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ https://doi.org/10.37442/fme.2024.1.36 Фракционный состав и ксиланолитическая активность белков, продуцируемых бактериями, выделенными из лигноцеллюлозной биомассы Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Российская Федерация АННОТАЦИЯ Введение: Исследование фракционного состава и ксиланолитической активности белков, продуцируемых микроорганизмами из лигноцеллюлозного сырья, важно для разработки новых биотехнологических методов переработки растительных отходов в ценные биоактивные вещества, такие как ксилоолигосахариды. Эти вещества могут быть использованы для улучшения пищевых продуктов и создания нутрицевтиков, обладающих пребиотическими свойствами. Цель: Оценка фракционного состава и ксиланолитической активности белков, продуцируемых бактериями из семян люпина белого с целью идентификации и характеристики энзимов, способных эффективно разлагать ксилан. Это позволяет разрабатывать новые подходы к использованию лигноцеллюлозного сырья для производства биопродуктов, в том числе пребиотиков, что может способствовать улучшению питания и здоровья, а также устойчивому управлению агропромышленными отходами. Материалы и методы: В качестве исследуемых объектов выступали белковые фракции, Корреспонденция: Ульрих Елена Викторовна,, E-mail: elen.ulrich@mail.ru Конфликт интересов: авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов. Поступила: 01.11.2023 Принята: 15.03.2023 Опубликована: 30.03.2023 Финансирование Статья выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ, соглашение № 23-26-00091. изолированные из культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium. Для десалинизации белкового осадка использовали метод диализа. Процесс выделения белков и их фракционирование проводили с использованием препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Молекулярные массы белковых фракций определяли с помощью электрофореза в полиакриламидном геле. Ферментативно активные белки высушивали методом сублимации и оценивали их ксиланолитическую активность с использованием спектрофотометрического метода, основанного на определении редуцирующих сахаров, возникающих при действии фермента ксиланазы на β-1,4-связи ксилана. Экспериментальные данные подвергали статистической обработке с применением дисперсионного анализа (ANOVA). Результаты: Из культуральной жидкости бактерий Bacillus были выделены четыре белковые фракции с молекулярными массами от 35,60 до 246,10 кДа. Наибольшее количество белков с молекулярной массой 242,30 кДа, 83,70 кДа и 35,90 кДа было обнаружено во фракции №1. Фракция №2 преобладала белками молекулярной массой 51,50 кДа и 42,70 кДа. В фракции №3 было выявлено большое разнообразие молекулярных масс, а фракция №4 содержала белки с молекулярными массами от 61,80 до 69,30 кДа. Белки с молекулярными массами от 35,60 до 41,00 кДа обладали ксиланолитической активностью на уровне 107,33 ед/г. Выводы: Разработан метод выделения белков с ксиланолитической активностью из культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium, изолированных из семян белого люпина (Lupinus albus). Полученные ферменты могут быть применены для переработки агропромышленных отходов с целью получения ксилоолигосахаридов. Ключевые слова: пребиотики, ксиланолитические ферменты, микроорганизмы-продуценты, лигноцеллюлозная биомасса, фракционный состав, молекулярная масса Copyright: © 2024 Авторы Для цитирования: Дышлюк, Л. С., Ульрих, Е. В., Агафонова, С. В., & Казимирченко, О. В. (2024). Изучение фракционного состава и ксиланолитической активности белков, продуцируемых бактериями, выделенными из лигноцеллюлозной биомассы. FOOD METAENGINEERING, 2(1), 23-33. https://doi.org/10.37442/fme.2024.1.36 23 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ORIGINAL EMPIRICAL RESEARCH https://doi.org/10.37442/fme.2024.1.36 Fractional Сomposition and Xylanolytic Activity of Proteins Produced by Bacteria Isolated from Lignocellulosic Biomass Lyubov S. Dyshlyuk, Elena V. Ulrikh, Svetlana V. Agafonova, Oksana V. Kazimirchenko Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russian Federation ABSTRACT Introduction: Research on the fractionation and xylanolytic activity of proteins produced by microorganisms from lignocellulosic raw materials is crucial for developing new biotechnological methods to convert plant waste into valuable bioactive substances, such as xylooligosaccharides. These substances can be used to enhance food products and create nutraceuticals with prebiotic properties. Purpose: To assess the fractional composition and xylanolytic activity of proteins produced by bacteria from white lupin seeds to identify and characterize enzymes capable of efficiently degrading xylan. This allows for the development of new approaches to using lignocellulosic raw materials for bioproduct production, including prebiotics, which can improve nutrition and health and facilitate sustainable management of agro-industrial waste. Materials and Methods: The study objects were protein fractions isolated from the culture fluid of Bacillus megaterium bacteria. Desalination of the protein precipitate was performed using dialysis. The extraction of proteins and their fractionation were conducted using preparative high-performance liquid chromatography (HPLC). The molecular masses of the protein fractions were determined using polyacrylamide gel electrophoresis. Enzymatically active proteins were dried by lyophilization and their xylanolytic activity was assessed using a spectrophotometric method based on the quantification of reducing sugars formed when the enzyme xylanase acts on β-1,4 bonds of xylan. Experimental data were subjected to statistical analysis using analysis of variance (ANOVA). Results: Four protein fractions with molecular masses ranging from 35.60 to 246.10 kDa were Correspondence: Elena Victorovna Ulrikh E-mail: elen.ulrich@mail.ru Conflict of interest: The authors report the absence of a conflict of interest. Received: 01.11.2023 Accepted: 15.03.2024 Published: 30.03.2024 isolated from the bacterial culture fluid of Bacillus. The highest concentration of proteins with molecular masses of 242.30 kDa, 83.70 kDa, and 35.90 kDa was found in fraction #1. Fraction #2 was dominated by proteins with molecular masses of 51.50 kDa and 42.70 kDa. A wide variety of molecular masses was observed in fraction #3, and fraction #4 contained proteins with molecular masses ranging from 61.80 to 69.30 kDa. Proteins with molecular masses from 35.60 to 41.00 kDa exhibited xylanolytic activity at a level of 107.33 units/g. Conclusion: A method for isolating proteins with xylanolytic activity from the culture fluid of Bacillus megaterium bacteria isolated from white lupin seeds (Lupinus albus) has been developed. The enzymes obtained can be used for the processing of agro-industrial waste to produce xylooligosaccharides. Keywords: prebiotics, xylanolytic enzymes, producer microorganisms, lignocellulosic biomass, fractional composition, molecular mass Funding The article was carried out with the financial support of the RGNF grant, agreement No. 23-26-00091. Copyright: © 2024 The Authors To cite: Dyshlyuk, L. S., Ulrikh, E. V., Agafonova, S. V., & Kazimirchenko, O. V. (2024). Study of the fractional composition and xylanolytic activity of proteins produced by bacteria isolated from lignocellulosic biomass. FOOD METAENGINEERING, 2(1), 22-33. https://doi.org/10.37442/fme.2024.1.36 24 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко ВВЕДЕНИЕ Производство натуральных биоактивных соединений обрело статус ведущего направления в пищевой и нутрицевтической индустрии, что обусловлено многообразием их химической структуры, функциональными свойствами, а также подтвержденным положительным воздействием на состояние здоровья и благополучие человека1 (Recharla, 2017). Среди широко исследованных и активно используемых биоактивных соединений выделяются фенольные вещества, витамины, натуральные пигменты, жирные кислоты, биоактивные пептиды, пребиотические ингредиенты и прочие, присутствующие в разнообразных пищевых матрицах и производимые микроорганизмами (Chai, 2018; Sarwar, 2019; Wang, 2020). Среди углеводов с пребиотическим действием ксилоолигосахариды (XOS) представляют особый интерес в связи с их физико-химическими и физиологическими свойствами, полезными для здоровья человека и животных (Meyer, 2015; Gomes, 2019). XOS являются антибактериальными веществами против нескольких желудочно-кишечных расстройств (Liao, 2019). Их употребление повышает иммунитет (Chen, 2012), модулирует микробиоту кишечника (Lin, 2016) и снижает риск развития рака (Maeda, 2012). XOS устойчивы к температурным воздействиям (от 0 до 60 °С) и кислотности (рН=3,5–7,5) (Zhao, 2021). XOS в промышленном масштабе могут быть получены ферментативным гидролизом ксилана — одного из важных и распространенных компонентов клеточной стенки растений (Arruda, 2017; Borewicz, 2019). Расщепление ксилана происходит полиферментными системами, включающими эндо-1,4-β-ксиланазу, β-ксилозидазу, β-глюкуронидазу, β-арабинофуранозидазу и β-эстеразу. Бифидо- и лактобактерии в толстом кишечнике человека секретируют гидролитические ферменты, расщепляющие ХОS, до моносахаров, которые утилизируются в процессе роста и развития микроорганизмов, при этом выделяется энергия, необходимая для их размножения и роста (Alizadeh, 2019), а также образуются метаболиты (органические кислоты) и короткоцепочечные жирные кислоты, способствующие сокращению популяции патогенной микрофлоры (Artiga-Artigas, 2019). Известны исследования их антипатогенного и ан1 тиканцерогенного воздействий, позволяющих снизить уровень риска заболеваний кишечника (Gibson, 2017, Scott, 2020). В связи с многообразием строения и функций ксилан-деградирующих ферментов возникает необходимость фракционирования белков, выделенных из микроорганизмов — потенциальных продуцентов ксиланаз, и исследования их свойств (Neri-Numa, 2020, Калинина, 2017). Целью текущего исследования являлась оценка фракционного состава и ксиланолитической активности белков, продуцируемых бактериями, выделенными из лигноцеллюлозного сырья Калининградской области — семян люпина белого. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Объекты исследования Объектами исследования являлись: культуральная жидкость бактерий Bacillus megaterium, выделенных из семян люпина белого (Lupinus albus, сорт «Дега»); белковые фракции, выделенные из культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium. Оборудование Для проведения исследований использовано научное оборудование: термостат суховоздушный ТВ-80 по ТУ 9452–029-41457390–2006 (Касимовский приборный завод, Россия, год производства 2022), микроскоп биологический Биолаб для лабораторной диагностики in vitro (Nigbo Teaching Instrument Co Ltd, Китай, 2022 г.), центрифуга Eppendorf 5810 (Eppendorf, Германия, 2019 г.), УЗ диспергатор Soniprep-150 plus MSE (Soniprep, Великобритания, 2018 г.), хроматограф BIORAD NGC (Bio-Rad Laboratories, США, 2018 г.), прибор для электрофореза PowerPac (Bio-Rad Laboratories, США, 2017 г.), гель-документирующая система Gel Doc EZ Imager (Bio-Rad Laboratories, США, 2018 г.), сублимационная установка Labconco (Labconco, США, 2018 г.), спектрофотометр УФ-1200 (Shanghai Mapada Instruments Co., Ltd., Китай, 2021 г.). Watson (2019). Prebiotic ingredients market to reach usd 11.48 billion by 2028. https://www.reportsanddata.com/press-release/global-prebioticingredients-market 25 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Методы Выделение бактерий Bacillus megaterium из лигноцеллюлозного сырья и получение культуральной жидкости Бактерии изолировали из семян люпина белого, для чего использовали метод десятикратных разведений проб в стерильном физиологическом растворе, исходная навеска семян составила 10 г. Из разведений осуществляли высев по 1 см3 суспензии в стерильные чашки Петри, после чего чашки заливали рыбопептонным агаром, содержащим ксилан (из расчета 2,5 г порошка ксилана на 1 литр питательной среды). Культивирование посевов вели при температуре 30 °С в течение 72 ч. Идентификацию штамма бактерий проводили по совокупности культуральных, морфологических, тинкториальных и физиолого-биохимических признаков (Дышлюк, 2023). Подготовка культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium для определения ксиланолитической активности Образцы суточной культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium, выращенных в рыбопептонном бульоне с добавлением ксилана, центрифугировали при скорости вращения ротора 5000 g. Собирали клеточную массу, которую растворяли в 10 см3 фосфатного буфера (рН = 7,4) и гомогенизировали на УЗ диспергаторе. Процесс измельчения проводили не менее трех раз. Суспензию центрифугировали при скорости вращения ротора 5000 g и собирали супернатант, в котором определяли ксиланолитическую активность по ГОСТ 31488–2012. Выделение белков из культуральной жидкости и их фракционирование раствор фракционировали с помощью препаративного хроматографа. Колонка была заполнена сорбентом Biogel для эксклюзионной хроматографии. Элюент для фракционирования — фосфатный буфер рН=7,4 + 1 % хлористый натрий, скорость потока 2 см3/мин. С целью выделения максимального количества фракций детектирование осуществляли при разных длинах волн: 215, 255 и 280 нм. Определение молекулярной массы белков Молекулярную массу белковых фракций устанавливали с использованием метода электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE) согласно методу, описанному в (Matsumoto, 2019). Белковые полосы в полиакриламидном геле визуализировали окрашиванием Кумасси бриллиантовым синим R-250. После электрофореза гель замачивали в 50 мМ натрий-цитратном буфере (рН 4) и инкубировали в течение 30 мин при 45 °С для выявления ксиланазной активности. Затем гель окрашивали водным раствором конго красного (2 мг/см3 ) в течение 15 мин при комнатной температуре. Гель промывали 1М раствором хлористого натрия и переносили в 5 %-ный (по объему) раствор уксусной кислоты. Более подробный анализ электрофоретических диаграмм проводили с помощью гель-документирующей системы. Сушка белковых фракций Фракции, содержащие белки с ксиланолитической активностью, высушивали методом сублимации. Параметры сублимационного высушивания: температура на стадии досушки минус 20 °С; вакуум — 0,3 мбар, температура охладителя — минус 80 °С. Определение ксиланолитической активности Для выделения белков из культуральной жидкости бактерий использовали супернатант, полученный при центрифугировании суспензии бактерий, из которого осаждали белки методом высаливания до 80 % насыщения раствора сернокислого аммония. Процесс осаждения белковых фракций сульфатом аммония вели в течение 24 ч при температуре плюс 5 °С. Ксиланолитическую активность культуральной жидкости бактерий и белковых фракций, выделенных из неё методом хроматографии и высушенных методом сублимации, устанавливали в соответствии с ГОСТ 31488–2012. Метод основан на количественном определении редуцирующих сахаров, образующихся при действии фермента ксиланазы (экзоксиланазы) на β-1,4-связи ксилана при определении в стандартных условиях. Полученный белковый осадок отделяли от раствора центрифугированием и обессоливали с помощью диализа (MW 3500 Да) в течение 24 ч против раствора фосфатного буфера (рН=7,4). Очищенный белковый За единицу ферментативной активности ксиланазы (1 ед. КсА) принимали количество фермента, действующего на ксилан с высвобождением 1 мкмоль восстанавливающих сахаров (в пересчете на ксилозу) за 1 мин 26 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Рисунок 1 Выделение фракций, содержащих белки при стандартных условиях (температура 50 °С, значение pH 4,7, продолжительность гидролиза 10 мин). Содержание редуцирующих сахаров, образующихся в результате ферментативной реакции, определяли колориметрическим методом с ДНС-реактивом (3,5-динитросалициловая кислота) при длине волны 540 нм и рассчитывали по градуировочному графику, построенному для ксилозы. Для измерения оптической плотности использовали спектрофотометр. На следующем этапе оценивали степень чистоты выделенных фракций и молекулярную массу белков, предполагаемых ксиланолитических ферментов, используя метод электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE). Полученные результаты представлены на Рисунках 2–6. Анализ данных Рисунок 2 Все эксперименты и вычисления проводились в трех повторностях. Результаты представляли как среднее значение ± стандартное отклонение. Для обработки полученных данных использовали стандартные статистические методы. Данные подвергали дисперсионному анализу (ANOVA) с применением пакета Statistica 10.0 (StatSoft Inc., 2007, США). Результаты, представленные на Рисунке 2, свидетельствуют о том, что на первом этапе получены фрак- Белки культуральной жидкости B. megaterium, разделённые с помощью электрофореза в полиакриламидном геле РЕЗУЛЬТАТЫ На первом этапе исследования применение трёхстадийной схемы, включающей осаждение сульфатом аммония, диализ и гель-фильтрационную хроматографию, для выделения и первичной очистки (от низкомолекулярных соединений) белков из культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium (использовали накопительную культуру бактерии в объеме 200 см3) позволило выделить 4 белковые фракции с разным временем выхода из колонки, содержащие, в том числе, потенциальные ферменты ксиланолитического действия (Рисунок 1). 27 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 Примечание. 1 — фракция №4; 2 — фракция №2; 3 — фракция №1; 4 — фракция №3; 5 — смесь стандартных белков (белковый маркер) ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Рисунок 3 Молекулярные массы белков, содержащихся во фракции №1 Рисунок 4 Молекулярные массы белков, содержащихся во фракции №2 Рисунок 5 Молекулярные массы белков, содержащихся во фракции №3 28 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Рисунок 6 Молекулярные массы белков, содержащихся во фракции №4 ции белков с различной молекулярной массой (от 35 до 250 кДа). Также установлено, что полученные фракции не содержат высокомолекулярных соединений не белковой природы. молекулярной массой. Так, в дорожке геля, содержащего фракцию №2, обнаружено 7 отчетливых полос в различной области молекулярных масс, а в дорожках геля с фракциями №1 и №3–7 и 8 белков, соответственно. Из результатов, представленных на Рисунках 2–6, следует, что фракция №4 показала три белковые полосы на SDS-PAGE, в остальных фракциях содержится большее количество индивидуальных белков с различной Детальный анализ данных электрофореза (Рисунки 3–6, Таблица 1) позволил установить концентрации белков и их молекулярные массы. Таблица 1 Характеристика белков, содержащихся в выделенных фракциях Номер полосы Молекулярная масса, кДа Relative Front Band, % Lane, % Фракция №1 1 242,30 0,089 29,40 19,90 2 201,00 0,110 1,70 1,10 3 102,20 0,277 7,40 5,00 4 83,70 0,365 29,50 20,00 5 76,50 0,404 6,00 4,00 6 70,30 0,441 10,70 7,30 7 35,90 0,846 15,50 10,50 Фракция №2 1 246,10 0,087 5,10 4,50 2 194,90 0,113 0,10 0,10 3 78,40 0,394 0,40 0,40 4 65,20 0,507 4,10 3,60 5 51,50 0,688 63,60 56,60 6 42,70 0,770 18,30 16,30 7 36,20 0,842 8,40 7,50 29 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Окончание Таблицы 1 Номер полосы Молекулярная масса, кДа Relative Front Band, % Lane, % Фракция №3 1 246,10 0,087 25,70 19,20 2 107,20 0,254 0,20 0,10 3 73,80 0,420 0,90 0,70 4 61,60 0,559 8,60 6,40 5 57,80 0,615 6,30 4,70 6 50,50 0,697 6,60 4,90 7 41,00 0,787 16,50 12,30 8 35,60 0,849 35,10 26,20 Фракция №4 1 69,30 0,453 42,10 1,30 2 64,90 0,511 16,80 0,50 3 61,80 0,555 41,10 1,20 Анализ эмпирических данных (Рисунки 3–6, Таблица 1) позволил установить, что фракция №1 содержит высокомолекулярные белки с молекулярной массой от 242,30 кДа (линия 1 на рисунке 2) до 83,0 кДа (линия 4). Также установлено, что в состав фракции входят белки с молекулярными массами 76,50 кДа (линия 5), 70,30 кДа (линия 6) и 35,90 кДа (линия 7). Показано, что во фракции №1 содержится наибольшее количество белков с молекулярной массой 242,30 кДа (линия 1), 83,70 кДа (линия 4) и 35,90 кДа (линия 7), на их долю приходится 29,40, 29,50 и 15,70 %, соответственно. Доля белков с молекулярной массой 76,50 кДа (линия 5) и 70,30 кДа (линия 6) составляет 6,00 и 70,70 %, соответственно. Отмечено низкое содержание высокомолекулярных белков (молекулярная масса 201,00 кДа и 102,20 кДа). На их долю в сумме приходится 9,10 %. Выявлено, что во фракции №2 преобладают белки с молекулярной массой 51,50 кДа (содержание составило 63,60 %) и 42,70 кДа (содержание составило 18,30 %). Определено, что фракция №2 в своем составе содержит всего 5,10 % белка с молекулярной массой 246,10 кДа и 1,0 % белка с молекулярной массой 194,90 кДа. Содержание белка с молекулярными массами 78,40 и 65,20 кДа в анализируемом образце достигает 0,40 и 4,10 %, соответственно. В то же время, содержание низкомолекулярных белков во фракции №2 составило 18,30 % (белок с молекулярной массой 42,70 кДа) и 8,40 % (белок с молекулярной массой 36,20 кДа). 30 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 Установлено, что фракция №3 содержит большое количество белков с различной молекулярной массой. На долю белков с молекулярной массой 41,00 кДа (линия 7) и 35,60 кДа (линия 8) приходится 16,50 и 35,10 %, соответственно. Содержание белка с молекулярной массой 107,20 кДа (линия 2) и 73,80 кДа (линия 3) составляет 0,20 и 0,90 %, соответственно. Выявлено, что фракция №3 содержит до 8,60 % белка с молекулярной массой 61,60 кДа (линия 4), до 6,30 % белка с молекулярной массой 57,80 кДа (линия 5). Показано, что содержание белка с молекулярной массой 50,50 кДа во фракции №3 составляет 6,60 %, что в 3,89 раз меньше содержания белка с молекулярной массой 246,10 кДа (линия 1). Экспериментальные данные (таблица 1, рисунок 6) свидетельствуют о том, что фракция №4 содержит белки с молекулярной массой от 61,80 до 69,30 кДа, при этом на долю белков с молекулярными массами 69,30 кДа и 61,80 кДа приходится 42,10 и 41,10 %, соответственно. На долю белка с молекулярной массой 64,90 кДа (линия 2) приходится только 16,80 %. Далее для четырёх выделенных и высушенных методом сублимации фракций устанавливали ксиланолитическую активность. Выявлено, что фракция №3 проявляет ксиланолитическую активность на уровне 507,33 ± 15,22 ед/г. Фракции №1, 2 и 4 не продемонстрировали ферментативной активности в отношении гидролиза ксилана. ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Результаты экспериментальных исследований подтвердили нашу гипотезу о наличии в белковых фракциях, выделенных из культуральной жидкости бактерий лигноцеллюлозного сырья, ферментов ксиланолитического действия. Наши результаты согласуются с данными Amir (2013), который показал, что ксиланолитические ферменты имеют низкую молекулярную массу. В частности, он выделил ксиланазу с молекулярной массой 43,0 кДа, которая соответствует диапазону молекулярных масс белков, выделенных из культуры B. megaterium, изолированных из семян люпина (35,6–246,1 кДа). Chen (1997) выделил из культурального фильтрата штамма Trichoderma longibrachiatum CS-185, выращенного на ксилане овсяной полбы, эндоксиланазу (1,4-β-d-ксилан-ксилангидролаза, КФ 3.2.1.8) с молекулярной массой 37,7 кДа. Эти данные находят подтверждение и в полученных нами результатах, согласно которым максимальную ксиланолитическую активность проявляют белки с молекулярной массой 35,60–41,00 кДа. Сравнивая результаты настоящего исследования и предыдущих исследований по теме, можно сделать вывод о схожести методов выделения белков из лигноцеллюлозного сырья и об их общей ксиланолитической активности. Ratanakhanokchai и соавт. (1999) установили, что алкалофильная бактерия Bacillus sp. (штамм К-1) продуцирует внеклеточные ксиланолитические ферменты, такие как ксиланазы, β-ксилозидаза, арабинофуранозидаза и ацетилэстераза, при выращивании в ксилановой среде. Одну из внеклеточных ксиланаз очищали до гомогенности методом аффинной адсорбции-десорбции на нерастворимом ксилане. Фермент связывался с нерастворимым ксиланом, но не с кристаллической целлюлозой. Молекулярная масса ксилан-связывающей ксиланазы составила примерно 23 кДа. Эти данные свидетельствуют о преимуществе ВЭЖХ перед аффинной адсорбцией-десорбцией на нерастворимом ксилане. Метод аффинной адсорбции-десорбции не позволяет отделить родственные примеси от целевых ферментов, поэтому исследователи получили смеси нефракционированных белков, состоящих из ксиланазы, β-ксилозидазы, арабинофуранозидазы и ацетилэстеразы. Тем не менее, наша гипотеза о наличии ксиланолитических ферментов в белках, выделенных из культуры B. megaterium семян люпина, подтверждается, хотя минимальная молекулярная масса белков в нашем исследовании составля31 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 ет 35,60 кДа (согласно данным Ratanakhanokchai et al. (1999), 23,00 кДа). Основываясь на данных о молекулярной массе выделенных белков и сопоставляя их с литературными данными (Chen, 1997; Ratanakhanokchai, 1999), авторы пришли к выводу, что фракции №1–3 содержат потенциальные ксиланолитические ферменты. Установлено, что фракция №1 содержит белок с молекулярной массой 35,90 кДа, а фракция №2 — белки с молекулярными массами 42,70 и 36,20 кДа, в которых ожидается наличие ксиланолитической активности. Во фракции №3 потенциальную ксиланазную активность могут иметь белки с молекулярной массой 41,00 кДа и 35,60 кДа. На данном этапе исследования ксиланолитическая активность экспериментально подтверждена только для фракции №3 (107,33 ± 5,15 ед/г). Белковые фракции №1 и №2 не проявили ксиланолитической активности. Требуются дополнительные исследования, которые будут сосредоточены на предварительном выделении целевых белков с высокой степенью очистки с использованием гель-фильтрационной и анионообменной хроматографии (Lee, 2024) и последующей оценке их ферментативной активности в отношении гидролиза ксилансодержащих субстратов. Ограничением предложенного метода выделения ксиланолитических ферментов из лигноцеллюлозного сырья является невысокая эффективность ферментативного гидролиза лигноцеллюлозы без предварительной обработки из-за ее высокой устойчивости к ферментативному воздействию. Для изменения ультраструктуры лигноцеллюлозы и ее кристалличности проводят предварительное измельчение сырья, а затем гидротермальную, щелочную или кислотную обработку. Это позволяет извлекать гемицеллюлозы, особенно ксилан, и делает их более доступными для действия ксиланаз. Для оптимизации ферментативного разрушения ксилана необходим контроль рН, температуры и длительности воздействия ферментов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Разработана трёхстадийная схема выделения белков — потенциальных ксиланаз из культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium, изолированных из семян люпина белого, включающая осаждение сульфатом аммония, диализ и гель-фильтрационную хроматографию. Выделены и высушены методом сублимации 4 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко белковые фракции с молекулярными массами в диапазоне от 35,6 до 246,1 кДа. При сопоставлении полученных результатов с данными литературы установлено, что ксиланолитическая активность ожидается у белков с молекулярными массами от 35,6 до 42,7 кДа. Целевые белки содержатся во фракциях №1, 2 и 3. Для фракции №3, содержащей белки с молекулярной массой от 35,6 до 246,1 кДа, установлена ксиланолитическая активность на уровне 107,33 ед/г. Фракции №1 и 2 не продемонстрировали ксиланолитической активности на данном этапе. Последующие исследования будут направлены на выделение целевых белков с высокой степенью очистки с помощью гель-фильтрационной и анионообменной хроматографии и оценку их ферментативной активности в отношении гидролиза ксилансодержащих субстратов. Также будущие исследования по данной проблематике будут посвящены изучению физико-химических и биохимических свойств ферментов ксиланолитического действия, выделенных из культуральной жидкости бактерий Bacillus megaterium, с последующей разработкой научных основ и технологических приемов биотрансформации агропромышленных отходов с получением ксилоолигосахаридов для кормопроизводства. Оценка возможности использования полученных ферментов в пищевой промышленности будет осуществляться на основании результатов изучения безопасности штамма Bacillus megaterium. ЛИТЕРАТУРА Дышлюк, Л.С., Казимирченко, О.В., Ульрих, Е.В., & Агафонова, С.В. (2023). Морфологические, культуральные и физиологобиохимические свойства микроорганизмов — потенциальных продуцентов ксиланаз. Вестник Международной академии холода, 4, 79–90. Dyshlyuk, L.S., Kazimirchenko, O.V., Ulrikh, E.V., & Agafonova, S.V. (2023). Morphological, cultural, and physiolo-biochemical properties of microorganisms — potential producers of xylanases. Bulletin of the International Academy of Cold, 4, 79–90. (In Russ.). Калинина, А.Н., Борщевская, Л.Н., Гордеева, Т.Л., & Синеокий, С.П. (2017). Скрининг и таксономическая характеристика бактериальных продуцентов ксиланаз. Биотехнология, 33, 37–41. https://dx.doi.org/10.21519/0234–2758-2017– 33-6–37-41 Kalinina, A.N., Borshchevskaya, L.N., Gordeeva, T.L., & Sineokiy, S.P. (2017). Screening and taxonomic characteristics of bacterial xylanase producers. Biotechnology, 33, 37–41. (In Russ.). https://dx.doi.org/10.21519/0234–2758-2017–33-6–37-41 Alizadeh, A., Oskuyi, A. S., & Amjadi, S. (2019). The optimization of prebiotic sucrose-free mango nectar by response surface methodology: the effect of stevia and inulin on physicochemical and rheological properties. Food Science and Technology International, 25, 243–251. https://dx.doi.org/10.1177/1082013218818016 Amir, A., Arif, M., & Pande, V. (2013). Purification and characterization of xylanase from Aspergillus fumigatus isolated from soil. African Journal of Biotechnology, 12, 3049–3057 Arruda, H. S., Pereira, G. A., & Almeida, M. E. F. (2017). Current knowledge and future perspectives of oligosaccharides 32 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 research. Frontiers in Natural Product Chemistry, 3, 91–175. https://dx.doi.org/10.2174/9781681085340117030005 Artiga-Artigas, M., Odriozola-Serrano, I., Oms-Oliu, G., Martin-Belloso, O., Rubio, A. L., Rovira, M. J. F., & Sanz, M. M. (2019). Nanostructured systems to increase bioavailability of food ingredients. In L. G. GomezMascaraque (Ed.), Nanomaterials for food applications (pp. 13–33). University of Lleida - Agrotecnio Center. https://dx.doi.org/10.1016/B978–0-12–814130-4.00002–6 Borewicz, K., Suarez-Diez, M., Hechler, C., Beijers, R., de Weerth, C., Arts, I., Penders, J., Thijs, C., Nauta, A., Lindner, C., Van Leusen, E., Vaughan, E. E., & Smidt, H. (2019). The effect of prebiotic fortified infant formulas on microbiota composition and dynamics in early life. Scientific Reports, 9, Article 2434. https://dx.doi.org/10.1038/s41598–018-38268-x Boucherba, N., Himed, L., Boussalah, N., & et Barkat, M. (2014). Purification and characterization of the xylanase produced by Jonesia denitrificans BN-13. Applied Biochemistry and Biotechnology, 172, 2694–2705. https://dx.doi.org/10.1007/s12010–013-0709-x Chai, J., Jiang, P., Wang, P., Jiang, Y., Li, D., Bao, W., Liu, B., Zhao, L., Norde, W., Yuan, Q., Ren, F., & Li, Y. (2018). The intelligent delivery systems for bioactive compounds in foods: Physicochemical and physiological conditions, absorption mechanisms, obstacles and responsive strategies. Trends in Food Science and Technology, 78, 144–154. https://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2018.06.003 Chen, C., Chen, J. L., & Lin, T. Y. (1997). Purification and characterization of a xylanase from Trichoderma longibrachiatum for xylooligosaccharide production. ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И КСИЛАНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БЕЛКОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ \ Л. С. Дышлюк, Е. В. Ульрих, С. В. Агафонова, О. В. Казимирченко Enz yme and Microbial Technology, 21, 91–96. https://dx.doi.org/10.1016/S0141–0229(96)00236–0 Chen, H. H., Chen, Y. K., Chang, H. C., & Lin, S. Y. (2012). Immunomodulatory effects of xylooligosaccharides. Food Science and Technology Research, 18, 195–199. https://dx.doi.org/10.3136/fstr.18.195 Gibson, G. R., Hutkins, R., Sanders, M. E., Prescott, S. L., Reimer, R. A., Salminen, S. J., Scott, K., Stanton, C., Swanson, K. S., Cani, P. D., Verbeke, K., & Reid, G. (2017). Expert consensus document: the International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 14, 491–502. https://dx.doi.org/10.1038/nrgastro.2017.75 Gomes, S., Finotelli, P. V., Sardela, V. F., Pereira, H., Santelli, R. E., Freire, A., & Torres, A. G. (2019). Microencapsulated Brazil nut (Bertholletia excelsa) cake extract powder as an added-value functional food ingredient. Food Science and Technology, 116, Article 108495. https://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108495 Lee, S., Jo, K., Jeong, S.-K.-C., Choi, Y.-S., & Jung, S. (2024). Production of freeze-dried beef powder for complementary food: Effect of temperature control in retaining protein digestibility. Food Chemistry, 433, 137419. https://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.137419 Liao, N., Luo, B., Gao, J., Li, X., Zhao, Z., Zhang, Y., Ni, Y., & Tian, F. (2019). Oligosaccharides as co-encapsulating agents: effect on oral Lactobacillus fermentum survival in a simulated gastrointestinal tract. Biotechnology Letters, 41, 263–272. https://dx.doi.org/10.1007/s10529–018-02634–6 Lin, S. H., Chou, L. M., Chien, Y. W., Chang, J.-S., & Lin, C.-I. (2016). Prebiotic effects of xylooligosaccharides on the improvement of microbiota balance in human subjects. Gastroenterology Research and Practice, Article ID 5789232. https://dx.doi.org/10.1155/2016/5789232 Maeda, R., Ida, T., Ihara, H., & Sakamoto, T. (2012). Induction of apoptosis in MCF-7 cells by beta-1,3xylooligosaccharides prepared from Caulerpa lentillifera. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 76, 1032–1034. https://dx.doi.org/10.1271/bbb.120016 Matsumoto, H., Haniu, H., Komori, N. (2019). Determination of protein molecular weights on SDS-PAGE. In B. Kurien & R. Scofield (Eds.), Electrophoretic Separation of Proteins. Methods in Molecular Biology (vol. 1855). Humana Press. https://doi.org/10.1007/978–1-4939–8793-1_10 Meyer, T. S. M., Miguel, A. S. M., Fernandez, D. E. R., & Ortiz, G. M. D. (2015). Biotechnological production of oligosaccharides — applications in the food industry. Food Production and Industry, 2, 25–78. https://dx.doi.org/10.5772/60934 33 | FOOD METAENGINEERING | ТОМ 2, № 1 2024 Neri-Numa, I. A., Arruda, H. S., Geraldi, M. V., Marostica, M. M., & Pastore, G. (2020). Natural prebiotic carbohydrates, carotenoids and flavonoids as ingredients in food systems. Current Opinion in Food Science, 33, 98–107. https://dx.doi.org/10.1016/j.cofs.2020.03.004 Ratanakhanokchai, K., Kyu, K. L., & Tanticharoen, M. (1999). Purification and properties of a xylan-binding endoxylanase from alkaliphilic Bacillus sp. strain K-1. Applied and Environmental Microbiology, 65, 694–697. https://dx.doi.org/10.1128/AEM.65.2.694–697.1999 Recharla, N., Riaz, M., Ko, S., & Park, S. (2017). Novel technologies to enhance solubility of food-derived bioactive compounds: A кeview. Journal of Functional Foods, 39, 63–73. https://dx.doi.org/10.1016/j.jff.2017.10.001 Samanta, A., Chikkerur, J., Roy, S., Kolte, A., Sridhar, M., Dhali, A., Kandalam, G., & Senani, S. (2019). Xylooligosaccharides production from tobacco stalk xylan using edible acid. Current Science, 117, 1521–1525. https://dx.doi.org/10.18520/cs/v117/i9/1521–1525 Sarwar, A., Aziz, T., Al-Dalali, S., Zhao, X., Zhang, J., ud Din, J., Chen, C., Cao, Y., & Yang, Z. (2019). Physicochemical and microbiological properties of synbiotic yogurt made with probiotic yeast Saccharomyces boulardii in combination with inulin. Foods, 8, 468. https://dx.doi.org/10.3390/foods8100468 Scott, K. P., Grimaldi, R., Cunningham, M., Sarbini, S. R., Wijeyesekera, A., Tang, M. L. K., Lee, J. C.-Y., Yau, Y. F., Ansell, J., Theis, S., Yang, K., Menon, R., Arfsten, J., Manurung, S., Gourineni, V., & Gibson, G. R. (2019). Developments in understanding and applying prebiotics in research and practice-an ISAPP conference paper. Journal of Applied Microbiology, 128, 934–949. https://dx.doi.org/10.1111/jam.14424 Wang, Y., Zheng, Z., Wang, K., Tang, C., Liu, Y., & Li, J. (2020). Prebiotic carbohydrates: effect on physicochemical stability and solubility of algal oil nanoparticles. Carbohydrate Polymers, 228, A r t i c l e 1 1 5 3 7 2 . https://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115372 Zhao, J., Zhang, X., Zhou, X., & Xu, Y. (2021). Selective production of xylooligosaccharides by xylan hydrolysis using a novel recyclable and separable furoic acid. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, 660266. https://dx.doi.org/10.3389/fbioe.2021.660266
×

About the authors

Lyubov Sergeevna Dyshlyuk

Kaliningrad State Technical University

Email: lyubov.dyshlyuk@klgtu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7333-8411

Elena Victorovna Ulrikh

Kaliningrad State Technical University

Email: elen.ulrich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4107-7277

Svetlana Victorovna Agafonova

Kaliningrad State Technical University

Email: svetlana.agafonova@klgtu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5992-414X

Oksana Vladimirovna Kazimirchenko

Kaliningrad State Technical University

Email: oksana.kazimirchenko@klgtu.ru
ORCID iD: 0009-0005-7197-0287

References

  1. Alizadeh, A., Oskuyi, A. S., & Amjadi, S. (2019). The optimization of prebiotic sucrose-free mango nectar by response surface methodology: the effect of stevia and inulin on physicochemical and rheological properties. Food Science and Technology International, 25, 243-251. https://dx.doi.org/10.1177/1082013218818016.
  2. Amir, A., Arif, M., & Pande, V. (2013). Purification and characterization of xylanase from Aspergillus fumigatus isolated from soil. African Journal of Biotechnology, 12, 3049–3057.
  3. Arruda, H. S., Pereira, G. A., & Almeida, M. E. F. (2017). Current knowledge and future perspectives of oligosaccharides research. Frontiers in Natural Product Chemistry, 3, 91-175. https://dx.doi.org/10.2174/9781681085340117030005.
  4. Artiga-Artigas, M., Odriozola-Serrano, I., Oms-Oliu, G., Martin-Belloso, O., Rubio, A. L., Rovira, M. J. F., & Sanz, M. M. (2019). Nanostructured systems to increase bioavailability of food ingredients. In Gomez-Mascaraque, L. G. (Ed.). Nanomaterials for Food Applications, 13-33. https://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-814130-4.00002-6.
  5. Bis-Souza, C. V., Pateiro, M., Dominguez, R., Lorenzo, J. M., Penna, A. L. B., & da Silva Barretto, A. C. (2019). Volatile profile of fermented sausages with commercial probiotic strains and fructooligosaccharides. Journal of Food Science and Technology, 56, 5465-5473. https://dx.doi.org/10.1007/s13197-019-04018-8.
  6. Borewicz, K., Suarez-Diez, M., Hechler, C., Beijers, R., de Weerth, C., Arts, I., Penders, J., Thijs, C., Nauta, A., Lindner, C., Van Leusen, E., Vaughan, E. E., & Smidt, H. (2019). The effect of prebiotic fortified infant formulas on microbiota composition and dynamics in early life. Scientific Reports, 9, Article 2434. https://dx.doi.org/10.1038/s41598-018-38268-x.
  7. Boucherba, N., Himed, L., Boussalah, N., & et Barkat, M. (2014). Purification and characterization of the xylanase produced by Jonesia denitrificans BN-13. Applied Biochemistry and Biotechnology, 172, 2694-2705. https://dx.doi.org/10.1007/s12010-013-0709-x.
  8. Chai, J., Jiang, P., Wang, P., Jiang, Y., Li, D., Bao, W., Liu, B., Zhao, L., Norde, W., Yuan, Q., Ren, F., & Li, Y. (2018). The intelligent delivery systems for bioactive compounds in foods: Physicochemical and Physiological Conditions, Absorption Mechanisms, Obstacles and Responsive Strategies. Trends in Food Science and Technology, 78, 144-154. https://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2018.06.003.
  9. Chen, C., Chen, J. L., & Lin, T. Y. (1997). Purification and characterization of a xylanase from Trichoderma longibrachiatum for xylooligosaccharide production. Enzyme and Microbial Technology, 21, 91–96. https://dx.doi.org/10.1016/S0141-0229(96)00236-0.
  10. Chen, H. H., Chen, Y. K., Chang, H. C., & Lin, S. Y. (2012). Immunomodulatory effects of xylooligosaccharides. Food Science and Technology Research, 18, 195-199. https://dx.doi.org/10.3136/fstr.18.195.
  11. Davani-Davari, D., Negahdaripour, M., Karimzadeh, I., Seifan, M., Mohkam, M., Masoumi, S. J., Berenjian, A., & Ghasemi, Y. (2019). Prebiotics: definition, types, sources, mechanisms, and clinical applications. Foods, 8, 92. https://dx.doi.org/10.3390/foods8030092.
  12. Gibson, G. R., Hutkins, R., Sanders, M. E., Prescott, S. L., Reimer, R. A., Salminen, S. J., Scott, K., Stanton, C., Swanson, K. S., Cani, P. D., Verbeke, K., & Reid, G. (2017). Expert consensus document: the International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 14, 491-502. https://dx.doi.org/10.1038/nrgastro.2017.75.
  13. Gomes, S., Finotelli, P. V., Sardela, V. F., Pereira, H., Santelli, R. E., Freire, A., & Torres, A. G. (2019). Microencapsulated Brazil nut (Bertholletia excelsa) cake extract powder as an added-value functional food ingredient. Food Science and Technology, 116, Article 108495. https://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108495.
  14. Lee, S., Jo, K., Jeong, S.-K.-C., Choi, Y.-S., & Jung, S. (2024). Production of freeze-dried beef powder for complementary food: Effect of temperature control in retaining protein digestibility. Food Chemistry, 433, 137419. https://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.137419.
  15. Liao, N., Luo, B., Gao, J., Li, X., Zhao, Z., Zhang, Y., Ni, Y., & Tian, F. (2019). Oligosaccharides as co-encapsulating agents: effect on oral Lactobacillus fermentum survival in a simulated gastrointestinal tract. Biotechnology Letters, 41, 263-272. https://dx.doi.org/10.1007/s10529-018-02634-6.
  16. Lin, S. H., Chou, L. M., Chien, Y. W., Chang, J.-S., & Lin, C.-I. (2016). Prebiotic effects of xylooligosaccharides on the improvement of microbiota balance in human subjects. Gastroenterology Research and Practice, Article ID 5789232. https://dx.doi.org/10.1155/2016/5789232.
  17. Maeda, R., Ida, T., Ihara, H., & Sakamoto, T. (2012). Induction of apoptosis in MCF-7 cells by beta-1,3-xylooligosaccharides prepared from Caulerpa lentillifera. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 76, 1032–1034. https://dx.doi.org/10.1271/bbb.120016.
  18. Meyer, T. S. M., Miguel, A. S. M., Fernandez, D. E. R., & Ortiz, G. M. D. (2015). Biotechnological production of oligosaccharides – applications in the food industry. Food Production and Industry, 2, 25-78. https://dx.doi.org/10.5772/60934.
  19. Neri-Numa, I. A., Arruda, H. S., Geraldi, M. V., Maróstica, M. M., & Pastore, G. (2020). Natural prebiotic carbohydrates, carotenoids and flavonoids as ingredients in food systems. Current Opinion in Food Science, 33, 98-107. https://dx.doi.org/10.1016/j.cofs.2020.03.004.
  20. Ratanakhanokchai, K., Kyu, K. L., & Tanticharoen, M. (1999). Purification and properties of a xylan-binding endoxylanase from alkaliphilic Bacillus sp. strain K-1. Applied and Environmental Microbiology, 65, 694–697. https://dx.doi.org/10.1128/AEM.65.2.694-697.1999.
  21. Recharla, N., Riaz, M., Ko, S., & Park, S. (2017). Novel technologies to enhance solubility of food-derived bioactive compounds: A Review. Journal of Functional Foods, 39, 63-73. https://dx.doi.org/10.1016/j.jff.2017.10.001.
  22. Samanta, A., Chikkerur, J., Roy, S., Kolte, A., Sridhar, M., Dhali, A., Kandalam, G., & Senani, S. (2019). Xylooligosaccharides production from tobacco stalk xylan using edible acid. Current Science, 117, 1521-1525. https://dx.doi.org/10.18520/cs/v117/i9/1521-1525.
  23. Sarwar, A., Aziz, T., Al-Dalali, S., Zhao, X., Zhang, J., ud Din, J., Chen, C., Cao, Y., & Yang, Z. (2019). Physicochemical and microbiological properties of synbiotic yogurt made with probiotic yeast Saccharomyces boulardii in combination with inulin. Foods, 8, 468. https://dx.doi.org/10.3390/foods8100468.
  24. Scott, K. P., Grimaldi, R., Cunningham, M., Sarbini, S. R., Wijeyesekera, A., Tang, M. L. K., Lee, J. C.-Y., Yau, Y. F., Ansell, J., Theis, S., Yang, K., Menon, R., Arfsten, J., Manurung, S., Gourineni, V., & Gibson, G. R. (2019). Developments in understanding and applying prebiotics in research and practice-an ISAPP conference paper. Journal of Applied Microbiology, 128, 934-949. https://dx.doi.org/10.1111/jam.14424.
  25. Silva, E.K., Arruda, H.S., Mekala, S., Pastore, G. M., Meireles, M. A. A., Marleny, D. & Saldaña, A. (2022). Xylooligosaccharides and their chemical stability under high-pressure processing combined with heat treatment. Food Hydrocolloids, 124, 107167. https://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.107167.
  26. Wang, Y., Zheng, Z., Wang, K., Tang, C., Liu, Y., & Li, J. (2020). Prebiotic carbohydrates: effect on physicochemical stability and solubility of algal oil nanoparticles. Carbohydrate Polymers, 228, Article 115372. https://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115372.
  27. Watson, J. (2019). Prebiotic ingredients market to reach USD 8.34 billion by 2026. Reports and Data. https://www.reportsanddata.com/sample-enquiry-form/2070.
  28. Zhao, J., Zhang, X., Zhou, X., & Xu, Y. (2021). Selective production of xylooligosaccharides by xylan hydrolysis using a novel recyclable and separable furoic acid. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, 660266. https://dx.doi.org/10.3389/fbioe.2021.660266.
  29. Дышлюк, Л. С., Казимирченко, О. В., Ульрих, Е.В., & Агафонова, С. В. (2023). Морфологические, культуральные и физиолого-биохимические свойства микроорганизмов – потенциальных продуцентов ксиланаз. Вестник Международной Академии Холода, 4, 79–90. http://openbooks.ifmo.ru/ru/article/22437/.
  30. Калинина, А. Н., Борщевская, Л. Н., Гордеева, Т. Л., & Синеокий, С. П. (2017). Скрининг и таксономическая характеристика бактериальных продуцентов ксиланаз. Биотехнология, 33, 37–41. https://dx.doi.org/10.21519/0234-2758-2017-33-6-37-41.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».