Prebiotic oligosaccharide production from hazelnut wastes

Abstract

Turkey is the world leader in hazelnut production and a large amount of wastes is produced during its harvesting and processing. Obtaining valuable products from hazelnut by-products can add value to those. In this study, xylooligosaccharide (XOS), which has prebiotic potential and not manufactured in Turkey, was selected as the target product. Hazelnut wastes (shell, green leafy cover and pruning wastes) are suitable sources for production of XOS. Although there are some studies on valorization of hazelnut wastes, there is no study about XOS production. In this study, xylan in the shell was hydrolyzed to XOS by autohydrolysis and enzymatic hydrolysis at different conditions. The highest XOS yield was obtained as 62.93% after autohydrolysis at 190 oC for 5 min. The content of XOS with low degree of polymerization (DP<6) increased from 10.13 to 32.74% after hydrolysis with xylanase. XOS from enzymatic hydrolysis was purified by ultrafiltration through 10 and 2 kDa size membranes. The percent of low DP-XOS in liquor was increased after ultrafiltration; however monomers could not be separated. Prebiotic activity and stability of XOS were determined under different conditions. The growth of probiotic bacteria was observed after in vitro fermentation of XOS. XOS showed a good stability to food production and gastrointestinal digestion conditions. The objective of this study was to produce of a high value product such as XOS with prebiotic potential from hazelnut wastes by autohydrolysis and enzymatic hydrolysis. This study was highly original since XOS has been produced from hazelnut wastes for the first time.

Türkiye fındık üretiminde dünya lideri olup bu ürünün hasadı ve işlenmesi sırasında büyük miktarda atık açığa çıkmaktadır. Bu atıklardan değerli ürünler elde edilmesi katma değer yaratacaktır. Bu çalışmada, hedef ürün olarak ülkemizde üretimi olmayan, prebiyotik özellik taşıyan ksilooligosakkarit (KOS) seçilmiştir. Fındık tarımı ve işleme endüstrilerinin atıkları (kabuk, zuruf ve budama atıkları) prebiyotik özellikli KOS eldesi için iyi birer kaynaktır. Fındık atıklarının değerlendirilmesi ile ilgili çalışmalar olsa da fındık atıklarından KOS üretimi konusunda herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada kabukta bulunan ksilan otohidroliz ve enzimatik hidroliz kullanılarak farklı koşullarda hidroliz edilmiştir. En yüksek KOS verimi %62.93 olarak 190 oC’de 5 dk. otohidroliz ile elde edilmiştir. Düşük polimerizasyon dereceli (DP<6) XOS içeriği ksilanaz ile hidroliz sonrası %10.13’den 32.74’e arttırılmıştır. Enzimatik hidroliz sonrası KOS, 10 ve 2 kDa ölçülerindeki membranlardan ultrafiltrasyon ile saflaştırılmıştır. Ultrafiltrasyon sonrası KOS’un düşük DP yüzdesi arttırılırken; monomerlerin ayrımı sağlanamamıştır. KOS’un çeşitli şartlardaki prebiyotik aktivitesi ve stabilitesi ölçülmüştür. KOS’un in vitro fermentasyonu sonrası probiyotik bakterilein gelişimi gözlemlenmiştir. KOS, gıda üretimi ve mide-bağırsak sindirim koşullarına iyi bir dayanıklılık göstermiştir. Bu çalışmanın amacı fındık atıklarından otohidroliz ve enzimatik hidroliz ile prebiyotik potansiyeli olan XOS gibi yüksek değerde ürün üretmektir. Bu çalışma, fındık atıklarından KOS üretimini gerçekleştirmiş olması nedeniyle yüksek bir özgün değer taşımaktadır.