Extrakce arabinoxylanů z pšeničných otrub
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Diplomová práce se zabývá využitím pšeničných otrub jako suroviny pro extrakci arabinoxylanů. Pšeničné otruby jsou odpadem při mlýnském zpracování pšenice na mouku a používají se zejména jako krmivo pro hospodářská zvířata. Množství produkovaných otrub však významně převyšuje jejich spotřebu jako krmivo, což otevírá prostor pro výzkum jejich dalšího využití. V otrubách jsou přítomny zejména polysacharidy jako celulóza, hemicelulózy a lignin. Nejzastoupenějším typem hemicelulóz jsou arabinoxylany, které tvoří hlavní strukturní složku pšeničných otrub. Alkalická extrakce narušuje vodíkové a kovalentní vazby a uvolňuje ze zesítěné struktury buněčných stěn polysacharidy o různých molárních hmotnostech. Pro získání arabinózy a xylózy je nutné provést hydrolýzu. Pro hydrolýzu byla zvolena kyselina trifluoroctová, která štěpí glykosidické vazby poly- a oligosacharidů za vzniku příslušných monosacharidů. Postupnými experimenty bylo zjištěno, že výtěžek vícestupňové extrakce je dvakrát vyšší než výtěžek jednostupňové. Následnou hydrolýzou pevných podílů zbylých po alkalické extrakty bylo zjištěno, že poměrně velké množství arabinoxylanů a ostatních sacharidů stále zůstává vázaných v komplexní matrici buněčné stěny otrub. Pouze samotná alkalická extrakce tedy nemusí být pro získávání arabinoxylanů ve větším měřítku nejvýhodnější, případně je nutné zvážit optimalizaci procesu. Jako efektivní se jeví extrakce s přídavkem peroxidu vodíku.
This diploma thesis is focused on the use of wheat bran as a raw material for extraction of arabinoxylans. Wheat bran is a waste product of mill processing of wheat into flour and is mainly used as a livestock feed. However, the amount of bran produced significantly exceeds its consumption as feed, which opens up space for research into their further use. Polysaccharides such as cellulose, hemicelluloses and lignin are mainly present in the bran. The most common type of hemicelluloses are arabinoxylans, which form the main structural component of wheat bran. Alkaline extraction disrupts hydrogen and covalent bonds and releases polysaccharides of various molar weights from the crosslinked cell wall structure. Hydrolysis is required to obtain arabinose and xylose. Trifluoroacetic acid was chosen for the hydrolysis. The acid breaks down glycosidic bonds of the poly- and oligosaccharides to give the corresponding monosaccharides. The experiments made during this thesis have shown that the yield of multi stage extraction is twice as high as the yield of single stage extraction. Hydrolysis of the solid fractions after alkaline extraction revealed that a relatively large amount of arabinoxylans and other carbohydrates still remain bound in the complex matrix of the bran cell wall. Thus, alkaline extraction alone may not be the best option for obtaining arabinoxylans on a larger scale, or process optimization must be considered. Extraction with the addition of hydrogen peroxide appears to be effective for large-scale extraction processes.
This diploma thesis is focused on the use of wheat bran as a raw material for extraction of arabinoxylans. Wheat bran is a waste product of mill processing of wheat into flour and is mainly used as a livestock feed. However, the amount of bran produced significantly exceeds its consumption as feed, which opens up space for research into their further use. Polysaccharides such as cellulose, hemicelluloses and lignin are mainly present in the bran. The most common type of hemicelluloses are arabinoxylans, which form the main structural component of wheat bran. Alkaline extraction disrupts hydrogen and covalent bonds and releases polysaccharides of various molar weights from the crosslinked cell wall structure. Hydrolysis is required to obtain arabinose and xylose. Trifluoroacetic acid was chosen for the hydrolysis. The acid breaks down glycosidic bonds of the poly- and oligosaccharides to give the corresponding monosaccharides. The experiments made during this thesis have shown that the yield of multi stage extraction is twice as high as the yield of single stage extraction. Hydrolysis of the solid fractions after alkaline extraction revealed that a relatively large amount of arabinoxylans and other carbohydrates still remain bound in the complex matrix of the bran cell wall. Thus, alkaline extraction alone may not be the best option for obtaining arabinoxylans on a larger scale, or process optimization must be considered. Extraction with the addition of hydrogen peroxide appears to be effective for large-scale extraction processes.
Description
Citation
KOBLASOVÁ, D. Extrakce arabinoxylanů z pšeničných otrub [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Potravinářská chemie a biotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-09-08
Defence
1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce.
2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci.
3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři.
Diskuse:
prof. Márová: Které monosacharidy jste ve vaší metodě měla kalibrovány?
doc. Obruča: Odkud se podle vás ve vzorku otrub vzala fruktóza?
prof. Kráčmar: Co je na obrázku za obilí? Které otruby jsou nejběžnější?
Studentka zodpověděla všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuze k dané problematice vzneseny. V diskuzi studentka prokázala výbornou orientace v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení