Influence of selected treatment methods on the dry residue and sugars content extracted from wheat and rye bran

• Autorzy: Marchewka Monika , Antczak Andrzej , Drożdżek Michał , Akus-Szylberg Florentyna , Szadkowska Dominika , Szadkowski Jan , Żmuda Emil , Radomski Andrzej , Zawadzki Janusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9583

Warianty tytułu

PL

zakupy online, meble, młodzi dorośli, preferencje konsumenckie, e-commerce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of selected treatment methods on the dry residue and sugars content extracted from wheat and rye bran. In this paper 1% NaOH extraction and 1% NaOH extraction with α-amylase pre-treatment were conducted on wheat and rye bran. Different times of reaction (0.5, 1, 2 and 4 h) and different temperatures (40°C, 45°C, 50°C and 95°C) of process were applied during experiments. After the process, dry residue content was calculated. Additionally, monosaccharides content in liquid was determined after α-amylase pre-treatment and 1% NaOH extraction. Monosaccharides content (glucose, xylose and arabinose) after acid hydrolysis of obtained liquids was determined by the HPLC technique. Obtained results showed that there was a positive correlation between time, temperature and content of compounds extracted by 1% NaOH solution. The lowest dry residue content for wheat and rye bran after 1% NaOH extraction was obtained at 95 °C during 4 hours of conducting the process (24.7±0.1 and 18.4±2.8 respectively). Additional pre-treatment by α-amylase increased solubility of compounds included in bran, especially for wheat bran. α-amylase influenced not only starch solubility but also other compounds from bran. The next advantage of pre-treatment by α-amylase was easier access to remaining sugars inside the bran, which in the form of xylose and arabinose can be obtained.

PL

W niniejszej pracy podjęto próbę pozyskania cukrów z otrąb pszennych i żytnich za pomocą obróbki roztworem 1% NaOH. Dodatkowo na części materiału wykonano obróbkę wstępną w postaci usunięcia skrobi za pomocą α-amylazy. Zastosowano różne czasy gotowania (0,5, 1, 2 i 4 h) oraz różne temperatury (40°C, 45°C, 50°C, 95°C) obróbki w roztworze 1% NaOH. Dla przeprowadzonych wariantów ustalony został udział suchej pozostałości po ekstrakcji oraz obróbce wstępnej. Dodatkowo oznaczono zawartość monosacharydów we frakcji ciekłej po wstępnej obróbce α-amylazą i ekstrakcji 1% NaOH. Zawartość monosacharydów (glukozy, ksylozy i arabinozy) po hydrolizie kwaśnej badano za pomocą techniki HPLC. Uzyskane wyniki wskazują, że występuje korelacja między czasem, temperaturą i ilością rozpuszczonych związków w roztworze 1% NaOH. Najniższą zawartość suchej pozostałości w otrębach pszennych i żytnich po ekstrakcji 1% NaOH uzyskano w 95°C w ciągu 4 godzin prowadzenia procesu (odpowiednio 24,7±0,1 i 18,4±2,8). Dodatkowa obróbka za pomocą α-amylazy zwiększa rozpuszczalność związków zawartych w otrębach, szczególnie w przypadku otrąb pszennych. Samo działanie α-amylazy powoduje przechodzenie do roztworu skrobi, a także innych związków zawartych w badanym materiale, zwiększając przy tym dostępność do cukrów zawartych w otrębach, które można pozyskać w postaci ksylozy i arabinozy.

Słowa kluczowe

EN

rye bran; wheat bran; 1% NaOH extraction; α-amylase; monosaccharides

PL

otręby żytnie; otręby pszenne; ekstrakcja 1% NaOH; α-amylaza; cukry proste

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 124
• Strony: 99--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab.

Twórcy

autor

Marchewka Monika

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Antczak Andrzej

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Drożdżek Michał

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Akus-Szylberg Florentyna

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Szadkowska Dominika

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Szadkowski Jan

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Żmuda Emil

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Radomski Andrzej

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

autor

Zawadzki Janusz

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW

Bibliografia

• 1. APPRICH S., TIRPANALAN Ö., HELL J., REISINGER M., BÖHMDORFER S., SIEBENHANDL-EHN S., NOVALIN S., KNEIFEL W., 2014: Wheat bran-based biorefinery 2: valorisation of products, LWT Journal of Food Science and Technology 56; 222-231.
• 2. DORNEZ E., GEBRUERS K., WIAME S., DELCOUR J. A., COURTIN C. M., 2006: Insight into the distribution of arabinoxylans, endoxylanases, and endoxylanase inhibitors in industrial wheat roller mill streams, Journal of Agricultural and Food Chemistry 54(22); 8521-8529.
• 3. GEBRUERS DORNEZ E., BOROS D., FRAS A., DYNKOWSKA W., BEDO Z., 2008: Variation in the content of dietary fiber and components thereof in wheats in the HEALTHGRAIN Diversity Screen, Journal of Agricultural and Food Chemistry 56(21); 9740-9749.
• 4. HEMERY Y.M., ANSON N. M., HAVENAAR R., HAENEN G.R.M. M., NOORT M.W.J., ROUAU X., 2010: Dry-fractionation of wheat bran increases the bioaccessibility of phenolic acids in breads made from processed bran fractions, Food Research International 43(5); 1429-1438.
• 5. KATINA K., LAITILA A., JUVONEN R., KARILUOTO S., PIIRONEN V., LANDBERG R., AMAN P., POUTANEN K., 2007: Bran fermentation as a means to enhance technological properties and bioactivity of rye, Food Microbiol 24; 175–186.
• 6. KAUR A., YADAV M. P., SINGH B., BHINDER S., SIMON S., SINGH N., 2019: Isolation and characterization of arabinoxylans from wheat bran and study of their contribution to wheat flour dough rheology, Carbohydrate Polymers 221; 166–173.
• 7. MALINOWSKI A., WARDZIŃSKA D., 2012: Katalityczna konwersja furfuralu do biokomponentów paliwowych, Chemik 9; 982-990.
• 8. NILSSON M., SAULNIER L., ANDERSSON R., AMAN P., 1996: Water unextractable polysaccharides from three milling fractions of rye grain, Carbohydrate Polymers 30 (4); 229–237.
• 9. PIETIÄINEN S., MOLDIN A., STRÖM A., MALMBERG C., LANGTON M., 2022: Effect of physicochemical properties, pre-processing, and extraction on the functionality of wheat bran arabinoxylans in breadmaking – A review, Food Chemistry 383, 132584.
• 10. PRÜCKLER M., SIEBENHANDL-EHN S., APPRICH S., H¨OLTINGER S., HAAS C., SCHMID E., KNEIFEL W., 2014: Wheat bran-based biorefinery 1: Composition of wheat bran and strategies of functionalization, LWT Journal of Food Science and Technology 56(2); 211–221.
• 11. RAKHA A, ÅMAN P, ANDERSSON R., 2010: Characteriation of dietary fibre components in rye products, Food Chemistry 119; 859–67.
• 12. RUTHES A., RESKANDI C., RENCORET J., GUTI´ERREZ A., JIM´ENEZ-QUERO A., VILAPLANA F., 2020: Comparative Recalcitranceand Extractability of Cell Wall Polysaccharides from Cereal (Wheat, Rye, and Barley) Brans Using Subcritical Water. ACS Sustainable, Chemistry and Engineering 8(18); 7192–7204.
• 13. SLUITER A., HAMES B., RUIZ R., SCARLATA C., SLUITER J., TEMPLETON D., 2008: Determination of Sugars, Byproducts, and Degradation Products in Liquid Fraction Process Samples (NREL/TP-510-42623), National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO.
• 14. VAN CRAEYVELD V., HOLOPAINEN U., SELINHEIMO E., POUTANEN K., DELCOUR J., COURTIN C. M., 2009: Extensive dry ball milling of wheat and rye bran leads to in situ production of arabinoxylan oligosaccharides through nanoscale fragmentation, Journal of Agricultural Food Chemistry 57; 8467-8473.
• 15. WOOD J. P., ELLISTON A., COLLINS S. R. A., Wilson D., Bancroft I., Waldron KW., 2016: Ethanol from a biorefinery waste stream: Saccharification of amylase, protease and xylanase treated wheat bran, Food Chemistry 198; 125-131.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).