องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคา (PLUKENTIA VOLUBILIS L.) และการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ด้วยไซลาเนสทางการค้า (CHEMICALCOMPOSITION OF SACHA INCHI HULLS (PLUKENTIA VOLUBILIS L.) AND OLIGOSACCHARIDES PRODUCTION USING COMMERCIAL XYLANASE)

Abstract

เปลือกถั่วดาวอินคา (PlukentiaVolubilis L.) เป็นชีวมวลที่ได้มาจากการสกัดน้ำมันถั่วดาวอินคาซึ่งใยอาหารที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่จะเป็นเฮมิเซลลูโลสและเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสถือว่าเป็นแหล่งสำหรับผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ที่ดี ในการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคา และศึกษาผลของความเข้มข้นของเอนไซม์และระยะเวลาในการย่อยของเอนโดไซแลนเนสทางการค้าชนิด Pentopan Mono BG ขั้นแรกทำการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกถั่วดาวอินคารวมถึงปริมาณโฮโลเซลลูโลส, ลิกนินที่ไม่ละลายน้ำและสารแทรก จากนั้นนำเปลือกถั่วดาวอินคาที่ผ่านการพรีทรีตเมนท์ด้วยด่างเพื่อกำจัดextractives, non-extractives และปรับปรุงความสามารถในการย่อยของเอนไซม์ จากนั้นตามด้วยขั้นตอนย่อยของเอนไซม์ โดยจะใช้เอนไซม์ไซแลนเนสทางการค้า จากผลการวิจัยพบว่า เปลือกถั่วดาวอินคาประกอบด้วยโปรตีน (4.10%), ไขมัน (1.55%), เยื่อใย (37.20%), เถ้า (1.44%), ความชื้น (8.51%) และคาร์โบไฮเดรตทั้งหมด (47.20%) นอกจากนี้ยังพบว่ามีโฮโลเซลลูโลสมากถึง 24.12% ในขั้นตอนการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์จะนำเปลือกถั่วดาวอินคาที่ผ่านการพรีทรีตเมนท์ด้วยด่าง (2% NaOH, 6 วัน) ย่อยด้วย Pentopan Mono BG (10-150U/g, 50°C, pH 6.0,2-24 ชั่วโมง) ในระหว่างการย่อยความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ 10U/gมีปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในขณะที่ความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ 100, 133 และ 150U/g พบว่ามีปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์เพิ่มขึ้นอย่างมาก  นอกจากนี้ยังพบว่าความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ 133U/g มีความเหมาะสมที่สุด เนื่องจากให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ในปริมาณที่ไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับ 150U/g นอกจากนี้จากผลการวิเคราะห์ TLC พบว่าไม่มีน้ำตาลไซโลสปรากฏในทุกช่วงระยะเวลาในการบ่ม แต่พบไซโลไบโอสเป็นโอลิโกแซคคาไรด์ชนิดหลักที่ผลิตได้ตั้งแต่ 4 ชั่วโมง ดังนั้นการศึกษาครั้งนี้จึงได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ในการใช้เปลือกถั่วดาวอินคาเป็นแหล่งสำหรับการผลิตโอลิโกแซคคาไรด์ และควรมีการศึกษาคุณสมบัติพรีไบโอติกของโอลิโกแซคคาไรด์ที่ผลิตในการศึกษานี้ต่อไปคำสำคัญ: เปลือกถั่วดาวอินคา  โอลิโกแซคคาไรด์  โฮโลเซลลูโลส  ไซแลนเนส  ไซโลไบโอสSacha Inchi (PlukentiaVolubilis L.) hull is the biomass derived from the oil extraction, remaining fibers mainly hemicellulose and cellulose. The hemicelluloses were reported to be a good source of oligosaccharides production. The aim of this study was to analyze the chemical composition of SachaInchi hulls and study the effects of enzyme concentration and hydrolysis time of commercial endoxylanase, Pentopan Mono BG. Firstly, the chemical composition of Sacha Inchi hulls including holocellulose content, insoluble lignin, and extractives were analyzed. Then Sacha Inchi hulls were pretreated with alkali solution to remove the extractives,non-extractives and improve the enzymatic hydrolysis ability followed by enzymatic saccharification using commercial xylanase. The results showed that Sacha Inchi hulls consisted of protein(4.10%), fat(1.55%), crude fiber(37.20%), ash(1.44%), moisture(8.51%) and total carbohydrate(47.20%). Among those, the holocellulosewas found to be as much as 24.12%. To produce oligosaccharides, the alkali-pretreated biomass (2% NaOH, 6 days) was hydrolyzed by a commercial xylanase, Pentopan Mono BG (10-150 U/g, 50°C, pH 6.0 and 2-24 h). During hydrolysis with the enzyme content of 10 U/g, the total reducing sugar content was slightly increased while dramatically increased with that of 100, 133 and 150 U/g. The enzyme content of 133 U/g was found to be an optimum content as it gave total reducing sugar contents with no significant difference compared to 150 U/g. The TLC chromatogram was evident that xylose was absent during each incubation time interval and xylobiose was the main oligosaccharide having been produced since 4 h of incubation time. Hence, this study has proved the possibility of using Sacha Inchi hulls as an alternative source for the oligosaccharides production. And the oligosaccharide mixture produced in this study should be further investigated for the prebiotic properties. Keywords: Sacha Inchi hulls, Oligosaccharides, Holocellulose, Xylanase, Xylobiose