Kukoricarost arabinóz tartalmának hidrolízise kémiai és biokémiai módszerekkel
A nedves őrléses kukoricafeldolgozásból származó kukoricarost ideális alapanyag lehet számos értéknövelt termék előállítására. A kukoricarost kifejezés a kukorica maghéjat, és annak belső rétegéhez, az aleuronhoz tapadt keményítőt foglalja magába. A maghéj lignocellulózból épül fel, mely hemicellulózt, cellulózt és lignint tartalmaz. Jelenleg, mint mezőgazdasági melléktermék, állati takarmányként és tüzipelletként kerül értékesítésre.
A kukorica maghéj egyik lehetséges értéknövelt felhasználása a maghéj hemicellulóz frakcióját alkotó 2 fő komponens, a xilóz és arabinóz (szelektív) kinyerése révén valósítható meg. Az arabinóz mind az élelmiszeripar, mind a gyógyszeripar számára nagy potenciállal rendelkező alapanyag, a xilózból pedig értékes xilit álltható elő. Dolgozatom témája a hemicellulóz frakcióból történő arabinóz hidrolízis. Ennek megvalósítása történhet híg savas hidrolízissel, mellyel kapcsolatban jelenleg is számos kutatás folyik. Az elvárt szelektivitás tekintetében az enzimes hidrolízis kiemelkedő lehetőségekkel bír, mellyel kapcsolatban azonban nem találtam irodalmi adatokat.
A keményítőmentesített maghéj savas kezelését 100 °C-on, két változó, a savkoncentráció (0-0,1 N) és az idő (5-15 perc) függvényében vizsgáltam. A kísérleteket másodfokú kísérleti terv szerint végeztem szerves (borostyánkősav) és szervetlen sav (kénsav) jelenlétében. Ezen felül kénsavas hidrolízis ammóniás áztatással történő előkezeléssel kombinált hatását is vizsgáltam. A kísérleteket az arabinóz és xilóz konverzió tekintetében, statisztikai módszerek segítségével értékeltem.
A kísérleti terv szerint elvégzett ammóniás áztatás hatékonyságát enzimes bonthatóság alapján értékeltem. Az előkezelést 8, 15 és 22%-os ammónia-oldattal 4, 6 illetve 8 órán át végeztem. Az ezt követő enzimes hidrolízishez négy, a Novozymes által forgalmazott ipari enzimkészítmény állt rendelkezésemre: Hemicelluláz, Xilanáz, Enzim Komplex és HTec. A megfelelő enzimkészítmények kiválasztásához, az enzimdózis és pH meghatározásához két, a hemicellulóz hidrolízisét végző enzim aktivitását mértem a pH függvényében (pH=5-9), mind a négy enzimkésztmény esetében. Az α-arabinofuranozidáz, mely képes az arabinóz szelektív hidrolízisére, az oldalláncokban lévő arabinózt hasítja. Az endo-1,4-β-xilanáz enzim aktivitásának ismerete a szelektivitás szempontjából lényeges, ugyanis jelentős szerepet játszik a xilán főlánc bontásában. A szelektív arabinóz kinyerés szempontjából az az enzimkésztmény megfelelő, melynek egy adott pH-n az α-arabinofuranozidáz aktivitása kellően nagy, endo-1,4-β-xilanáz aktivitása ezzel szemben a lehető legalacsonyabb. A négy enzimkészítmény közül a HTec és a Hemicelluláz aktivitására kaptam kielégítő eredményeket. A hidrolízishez mindkét enzimet 8-as pH-n alkalmaztam. Az enzimes kezelés során a kezelési idő függvényében mértem az arabinóz és xilóz konverziót. Az eredményeket HPLC-vel nyomonkövetve a kapott adatok Statistica programmal kerültek kiértékelésre.
szerző
-
Gál Boglárka
biomérnöki
nappali
konzulensek
-
Dr. Fehér Csaba
egyetemi tanársegéd, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék -
Dr. Barta Zsolt
egyetemi adjunktus, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
