New Biotechnology for the Production of Phytocompounds from Secondary Products of Grain Processing

Abstract

The present research features a new biotechnological approach for complex processing of secondary cereal products. The approach makes it possible to obtain new functional foods and ingredients, such as carbohydrate-protein concentrate, dietary fiber concentrates, biologically active substances, polyphenols, and xylo-oligosaccharides. The complex biotechnology involves oat bran biotransformation and includes chemical, hydrothermal, and enzymatic methods of extraction, which allows manufacturers to obtain functional ingredients with antioxidant and prebiotic properties. The concentrates obtained as a result of the study contained a significant amount of protein, hydrolysis products of polysaccharides (glucose, maltodextrins), and free polyphenols. The experiment produced concentrates of biologically active substances containing xylo-oligosaccharides and phenolic compounds. The content of polyphenols was 67% of the total amount in oat bran, protein – 6.9%, carbohydrates – 80.7% xylo-oligosaccharides whith prebiotic properties 35.3%–71.5%, and ash 11.3%. The obtained data indicated a high antioxidant activity of polyphenol extracts. The differences in antioxidant activity between various methods of extraction are associated primarily with the completeness of extraction and the stability of the extracted phenolic compounds. Ultrasonic treatment proved beneficial for the extraction kinetics and the polyphenol yield at the initial stage, with an increase in antioxidant properties. As for the antioxidant activity of polyphenol concentrate during storage, the research did not reveal changes for 8 months at a temperature of 20 ± 1°C and a relative humidity of 70 ± 5%. The study of the growth dynamics of Lactobacillus acidophilus and Bifi obacterium bifi um in media containing xylo-oligosaccharide concentrate confirmed the presence of prebiotic properties and their selectivity. The accumulation of biomass of prebiotic cultures occurred faster with the use of nutrient media with the use of xylo-oligosaccharide concentrate and lactulose, as compared with milk. Thus, the research confirmed the feasibility of biotechnology for transforming oat bran into functional ingredients, which makes it possible to use them in new technological solutions for products with bifidogenic properties.

Properties of Polyphenols and Xylooligosaccharides Obtained Biotechnologically from Processed Millets

“…На соответствующие зонам исследуемых углеводов (участки сорбента, собранные с пластинок SORBFIL силикагелем СТХ-1А) наносили по 0,5 см 3 анилинфталатного реагента и нагревали в сушильном шкафу до 110 °С, сравнивая красновато-коричневые пятна зоны исследуемых углеводов с аналитическими стандартами моносахаридов. Количественное содержание моносахаров проводилось после очистки с помощью тонкослойной хроматографии спектрофотометрически по методу, описанному выше [2].…”

“…Значительная часть антиоксидантов содержится во внешней оболочке зерна зерновых культур просо. В связи с этим значительный интерес вызывают продукты, содержащие цельные зерна или отруби [2]. Кроме этого, оболочка просо содержит витамины, микроэлементы, моно-и олигосахариды, полифенольные соединения и другие биологически активные вещества.…”

Immobilization of Oat Bran Polyphenols in Complex Coacervates of Whey Protein and Malthodextrin

“…Получение концентратов ксилоолигосахаридов (КОС) и полифенолов осуществляли согласно протоколу, описанному ранее [19,20]. Экстракция включала основные этапы, повторяющиеся трижды: гомогенизацию измельченных отрубей, обработку ферментными препаратами «Амилолюкс А»α-амилазой, «Глюколюкс А» -глюкоамилазой, «Целлолюкс А», «Амилолюкс А», «Глюкаварин Г18Х или ультразвуковое воздействие (УЗВ, 35 кГц, 30 мин, при 50 °С), термостатирование (55 °С в течение 3,5 ч) и центрифугирование (4000 об/мин в течение 20 мин).…”

“…Для получения концентрата полифенолов и КОС проводили спиртовую экстракцию полученного концентрата БАВ, концентрирование до конечной влажности 30 ± 1 % и лиофильную сушку до конечной влажности 8 ± 1 %. Внешний вид концентратов полифенолов и КОС: мелко кристаллический порошок светло-желтого либо светло-коричневого цвета с ванильно-зерновым запахом [20].…”

“…Антиоксидантная активность полученных экстрактов достаточна высока и зависит от концентрации полифенолов [19,20]. Она варьируется в диапазоне от 159 у.е.а./мл при концентрации 5 мг/мл и 1130 у.е.а./мл при 30 мг/мл, что согласуется с данными из литературы.…”