Production and evaluation of enzymatically processed oat fibres as potential prebiotics

Abstract

Insoluble oat bran fibres, with substantial arabinoxylan (AX) content, are obtained as a byproduct from industrial processing of oat. By further processing it is possible to solubilise and
hydrolyse AX into (arabino)xylo-oligosaccharides ((A)XOS). (A)XOS derived from other crops
have shown to have prebiotic potential by stimulation of probiotic bacteria (Falck et al., 2013).
In this study the enzymatic production of (A)XOS from insoluble oat fibres and their prebiotic
potential was examined.
Heat extraction and alkali extraction was separately investigated as two methods for solubilising
AX. Both methods were shown to be equally efficient with 49 % and 44% recovery of AX, but
heat extraction led to a higher purity. Hydrolysis of AX into (A)XOS was investigated by
different enzymes, individually and in pairs. No positive synergy in (A)XOS production could be
observed with enzymes in pair compared to their individual effect. Rather, Pentopan 500 BG was
found to be the most efficient enzyme as a wide range of (A)XOS was produced. Thus Pentopan
500 BG was used for further production of (A)XOS.
Lactobacillus brevis (DSM 1269) and Bifidobacterium adolescentis (DSM 20083) was utilised to
investigate the prebiotic potential of the produced (A)XOS. It was shown that both strains
consumed (A)XOS while producing short chain fatty acids (SCFA). Specifically, B. adolescentis
utilised both XOS and AXOS. L. brevis utilised XOS with DP 2-3, possibly utilisation of A3X
was seen. It was hence concluded that (A)XOS derived from insoluble oat fibres have prebiotic
potential.

Popular Abstract (Swedish)

Havrerester, en win-win-situation?

Tänk om man både kunde förbättra människors hälsa och samtidigt göra en insats för miljön? Genom att bearbeta havrerester som fås ur havreproduktionen kan det vara möjligt! Havreresterna har ett högt fiberinnehåll som skulle kunna gynna de goda bakterierna i våra tarmar.

De goda bakterierna i våra tarmar, också kända som probiotika, har visat sig ha en positiv effekt på vår hälsa. En hög förekomst av probiotika i tarmarna bidrar till exempel till att minska risken för bland annat hjärt- och kärlsjukdomar, en av våra vanligaste folksjukdomar. När probiotika växer produceras diverse fettsyror och det är delvis bildningen av dem som gynnar vårt välmående. Probiotikatrivs inte bara i våra tarmar utan finns också naturligt i viss mat vi äter, bland annat i yoghurt och surdegsbröd.Genom att vi äter sådana livsmedel kan vi alltså öka förekomsten av probiotika i vår kropp. Ett annat sätt att gynna tillväxten av probiotika är att variera vår kost. Probiotika kan nämligen utnyttja vissa komponenter i vår kost som vi inte klarar av att bryta ner själva.

Havrerester har ett högt innehåll av fibrer som vi inte kan bryta ner. Restprodukten utgör därför en möjlig källa för att utvinna komponenter som stimulerar tillväxten av probiotika.Den främsta fibern som finns i havrerester är den olösliga polysackariden arabinoxylan. Genom bearbetning är det möjligt att bryta ner arabinoxylan till mindre, vattenlösliga kostfibrer. Det är dessa kostfibrer som skulle kunna gynna tillväxten av probiotika. I den här studien undersöktes hur effektiv olika typer av bearbetning var för att ta fram mindre och vattenlösliga kostfibrer. Sedan undersöktes det hur väl två olika probiotiska bakterier kunde växa på kostfibrerna som togs fram. Liknandeforskning som gjorts på arabinoxylan från andra sädesslag har visat att det är möjligt att framställa kostfibrer som probiotika kan utnyttja. Beroende på sädesslag ser dock arabinoxylan och kostfibrerna som fås fram olika ut. Eftersom olika probiotika kan vara olika kräsna är det intressant att titta på vilka kostfibrer som kan utvinnas från just havre.

Här undersöktes två vanliga probiotiska bakterier som har hög förekomst både i livsmedel och i tarmarna. Genom att förse dem med kostfibrer som utvunnits ur havrerester kunde man se att de inte bara växte utan även bildade de eftersträvade fettsyrorna som gynnar vår hälsa. Bearbetningen som krävdes var först lösliggörning av arabinoxylan från övriga komponenter som finns i havreresterna. Både lösliggörning genom värme samt basiska förhållanden visade sig vara effektiva metoder för att frigöra arabinoxylan. De lösliga fibrerna klövs sedan upp i de mindre kostfibrerna genom enzymatisk behandling.

Det betyder alltså att havrerester kan få ett ökat värde om vi bearbetar dem och sedan äter dem. På så vis gynnas probiotikan som i förlängningen gynnar oss samtidigt som vi gynnar miljön genom att ta vara på de resurser som finns.

• author: Johansson, Elin
• supervisor: Carl Grey; Siri Norlander
• organization: Biotechnology (MSc)
• course: KBTM05 20211
• year: 2021
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Arabinoxylan, AXOS, L.brevis, B.adolescentis, Biotechnology
• language: English
• id: 9060387
• date added to LUP: 2021-07-07 10:16:41
• date last changed: 2021-07-07 10:16:41