Исследование биологической активности ненасыщенных олигогалактуроновых кислот, полученных из яблочных отходов, пектиназами Alcaligenes faecalis AGS3 и Paenibacillus Polymyxa S4.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 15830 (2022) Цитировать эту статью

929 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Пектин является одним из основных структурных компонентов фруктов и неперевариваемой клетчаткой, состоящей из звеньев d-галактуроновой кислоты с α-(1-4)-связью. В этом исследовании изучается микробная деградация пектина в яблочных отходах и производство биологически активных соединений. Сначала выделяли и идентифицировали бактерии, разлагающие пектин, затем методом DNS оценивали пектинолитическую активность. Продукты оценивали методами ТСХ и ЖХ–МС–ESI. Антиоксидантные эффекты исследовали с использованием DPPH, а противораковые эффекты и цитотоксичность анализировали с помощью МТТ и проточной цитометрии. В этом исследовании были представлены два новых бактериальных изолята: Alcaligenes faecalis AGS3 и Paenibacillus Polymyxa S4 с пектинолитическим ферментом. Структурный анализ показал, что в продукты ферментативной деградации входят ненасыщенные моно-, ди-, три- и пента-галактуроновые кислоты с содержанием RSA 74% и 69% при концентрации 40 мг/мл для A. faecalis и P. Polymyxa S4 соответственно. Результаты противоопухолевых свойств на клетках MCF-7 методом МТТ для продуктов AGS3 и S4 в дозе 40 мг/мл через 48 часов показали выживаемость 7% и 9% соответственно. При проточной цитометрической оценке соединения AGS3 в концентрации 40 мг/мл были 100% летальными за 48 часов, а изоляты S4 вызывали 98% летальных исходов. Оценка цитотоксичности на клетках L-929 не выявила значительной токсичности для живых клеток.

По мере роста населения Земли увеличение производства продуктов питания для удовлетворения потребностей в питании всегда было одной из главных проблем человеческого общества. Этот рост производства, наряду с такими факторами, как неконтролируемая урбанизация и отсутствие соответствующих методов управления и переработки отходов, приводит к накоплению отходов в окружающей среде, что наносит необратимый экологический ущерб1. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), производство фруктов и овощей в мире составляет более 1,74 миллиарда тонн, из которых 10–50 процентов выбрасывается в разные страны. Стоимость пищевых отходов в мире оценивается в 1 триллион долларов США в год. Ресурсы, используемые для производства такого количества пищевых отходов, ответственны за выбросы 4,4 гигатонн парниковых газов (эквивалент CO2) в год, что делает пищевые отходы третьим по величине производителем парниковых газов в мире после Китая и США2.

Масштабы продовольственных потерь различаются на разных этапах производственной цепочки в зависимости от типа продукта, уровня экономического развития, а также социальных и культурных условий в географическом районе. Что касается фруктов и овощей, согласно исследованию ФАО, в промышленных зонах преобладают потери на этапах сбора, сортировки и сортировки. В развивающихся регионах, хотя потери продовольствия высоки на этапах сбора урожая, сортировки и сортировки, количество отходов на этапе переработки (14–21%) намного выше, чем в развитых регионах (менее 2%)2,3. При этом большая часть фруктовых продуктов обрабатывается перед употреблением, что не только увеличивает их ценность, но и сохраняет качество и количество фруктов на рынке4. Во время переработки накапливается большое количество отходов, что влечет за собой высокие затраты на обработку, направленную на снижение ущерба окружающей среде5,6. Таким образом, отходы переработки фруктов не только составляют значительное количество пищевых отходов, что означает серьезный ущерб окружающей среде, но также указывает на потерю ценных питательных веществ7. Поэтому преобразование отходов в продукты с добавленной стоимостью важно и необходимо для повышения устойчивости и эффективности цепочки поставок продовольствия8.

На протяжении многих лет, в многочисленных исследованиях, производство продуктов с добавленной стоимостью посредством микробной конверсии или ферментативных процессов фруктовых отходов, таких как ферменты, биоэтанол, органические кислоты, гетерополисахариды, ароматические соединения, корма, обогащенные белком, пребиотические олигосахариды и биологически активные соединения. , было расследовано9. Микробная обработка остаточных фруктовых волокон — относительно новый подход, в котором отходы используются в качестве мономеров для синтеза природных полезных олигомеров10.