良性重用—— 升级改造 (1,2) - 来自农业产业链的废弃物可以生产具有高附加值的益生元、生物活性化合物和功能性成分。
最近的一篇科学评论（Gonçalves 等人，2023 年）指出了酶促生物过程转化材料的最新技术水平和前景。 (3)
1) 升级改造 农业工业废弃物转化为益生元的前提
下脚料 农工产品可以从回收中移除（在饲料或 输入 农业），能源增值或处置，以追踪 兰辛克秤 （或“废物等级制度”，循环经济的象征）。
这些材料 – 大量可用，成本可以忽略不计 – 事实上，它们可以用作原材料或底物，通过使用酶的生物过程来提取或合成益生元。 因此，这些残留物有助于将其自身转化为各种生物活性化合物。
2）农业和工业废弃物
侧流 的农业食品链产生大量废物，这些废物可分为两大类：
- 农业、田地或加工废物。 如稻草、茎、梗、叶、壳、壳、果皮、果肉或残茬、糖蜜、啤酒糟、咖啡渣、甘蔗渣（来自甘蔗和甜高粱的碾磨）等。
- 农工副产品，如马铃薯皮、柑橘类水果、西红柿、豆饼和其他油籽等。
3) 生物活性化合物
酶促水解 农业工业残留物和副产品的处理可以获得具有营养价值的生物活性化合物、功能性成分，还具有益生元作用。 (4) 针对不同基质使用最合适的酶或酶促系统。
大部分 农业工业废物由木质纤维素材料（纤维素、半纤维素和木质素）组成，可从中提取低聚糖（木糖和纤维低聚物）。 一些工艺还允许提取甘露聚糖和低聚半乳糖 (5) 以及各种益生元聚合物。
3.1) 低聚果糖，FOS
，低聚果糖，是果糖残基与末端葡萄糖分子结合的聚合物。 使用富含蔗糖的工业副产品，例如糖蜜，可以代表生产益生元的经济且有利可图的替代方案。
这些副产品 它们通常甚至不需要预处理，浸泡在热水中就足以获得酶促催化所需的底物。
加奈亚 et al. (2017) 表明 FTase 的 黄曲霉 允许从 6 种不同的农业废弃物中合成 FOS，包括麦麸、玉米秸秆、甘蔗渣、木薯壳、苹果渣、橙皮、甜菜和香蕉。 (XNUMX)
3.2) 低聚半乳糖，GalOS
操作系统，低聚半乳糖，是半乳糖的低聚物（例如乳蔗糖、乳果糖）。 乳糖是产生这些益生元所需的底物之一，充当半乳糖基部分的受体和/或供体。 乳糖和乳果糖的合成也需要蔗糖或果糖，它们充当半乳糖基键的受体。
乳清 – 乳制品行业的副产品 – 是这些形式的理想候选者 升级改造 多亏了可观的乳糖浓度（约 4,5-6,0%）。 et al., 2020) (7) 除了有价值的蛋白质外，还有用提取物。
盖格 et al. (2020) 实现了乳清乳糖向 GalOS 的高转化率 (80%)，这要归功于 β-半乳糖苷酶 嗜热链球菌. 因此，可以从 1 千克粉状乳清渗透物合成约 3 千克 GalOS。 (8)
3.3) 低聚木糖，XOS
XOS，低聚木糖，可以从富含半纤维素的生物质中提取，也广泛存在于农业和农工业废物中。 从生物质中回收的木聚糖（半纤维素的成分）在木聚糖内切酶的帮助下转化为 XOS。 (9)
小麦秸秆 玉米芯可用于通过自水解提取半纤维素，这是最便宜的生物过程。 (10) 虽然化学过程，包括那些基于碱和酸的过程，是最受欢迎的。 使用的其他废物包括稻壳和椰子壳以及甘蔗渣 (11)。
3.4) 其他益生元
许多其他化合物 益生元可以从农业食物链的各种废物来源中提取或生产。 一些研究着重于转化 剩菜剩饭 得到甘露寡糖、异麦芽寡糖、果胶寡糖。 (3)
4) 对胃肠系统的好处
益生元的耐药性 水解证实了它们能够达到 结肠 不被胃的胃液分解。 发酵性测试反过来允许：
- 验证物质促进有益微生物生长的能力，e
- 跟随它们转化为生物活性代谢物，这些代谢物在人体生理学和新陈代谢中起着重要作用 (12,13)。
5) 临时结论
全球市场 33,44 年益生元的市场规模达到 4,87 亿元人民币（2021 亿美元），预计到 87,69 年将达到 12,77 亿元人民币（2030 亿美元），复合年增长率为 11,3%。 (14)
流程 di 升级改造 通过酶促生物过程将农业工业废物转化为生物活性化合物仍有待进一步研究和开发的改进领域。
达里奥·东戈和朱莉娅·皮特罗里尼
备注
(1) 达里奥·东戈。 升级改造, 研究和创新的高速公路. 礼物（伟大的意大利食品贸易）。 1.1.23
(2) 达里奥·东戈、朱利亚·皮特罗里尼。 升级再造经济，升级再造食品. 反对浪费的革命. 礼物（伟大的意大利食品贸易）。 31.1.23
(3) Gonçalves, DA, González, A., Roupar, et al. (2023)。 如何从农业工业废物中生产益生元：所应用的酶技术和用于验证其健康声明的模型的概述。 食品科技趋势。 doi:10.1016/j.tifs.2023.03.016
(4) 朱莉娅·皮特罗里尼。 益生菌、益生元和精神益生元，一场心理健康革命？ 礼物（伟大的意大利食品贸易）。 14.2.23
(5) L. Bhatia、A. Sharma、RK Bachheti、AK Chandel。 （2019）。 木质纤维素衍生的功能性低聚糖：生产、特性和健康益处。 制备生物化学与生物技术, 49:8, 744-758, DOI: 10.1080/10826068.2019.1608446
(6) MA Ganaie、H. Soni、GA Naikoo 等。 (2017)。 筛选低成本农业废弃物以最大限度地提高果糖基转移酶的产量及其在固态发酵生产低聚果糖中的适用性。 国际生物降解与生物降解， 118 (2017), p. 19-26, doi:10.1016/j.ibiod.2017.01.006
(7) R. Kaur、D. Panwar、PS Panesar (2020)。 用于增值产品的乳清增值的生物技术方法。 食品工业废物，学术出版社, pp. 275-302, doi:10.1016/b978-0-12-817121-9.00013-9
(8) Geiger、HM Nguyen、S. Wenig、HA Nguyen、C. Lorenz、R. Kittl 等。 (2016)。 从副产品到有价值的成分：使用来自嗜热链球菌的 β-半乳糖苷酶对乳清中的乳糖进行高效酶促转化。 生化工程杂志, 116-2016, pp. 45-53. doi:10.1016/j.bej.2016.04.003
(9) N. Jayapal、AK Samanta、AP Kolte、S. Senani、M. Sridhar、KP Suresh 等。 (2013)。 甘蔗渣的附加值：木聚糖提取及其低聚木糖生产工艺优化。 工业作物和产品， 42-1-2013，页数。 14-24。 doi: 10.1016/j.indcrop.2012.05.019
(10) Liu X, Liu Y, Jiang Z, Liu H, Yang S, Yan Q. (2018)。 来自巴氏类芽孢杆菌的新型木聚糖酶的生化特性及其在玉米芯生产低聚木糖中的应用。 食品化学. 2018 年 30 月 264 日；310:318-10.1016。 doi: 2018.05.023/j.foodchem.XNUMX
(11) N. Jayapal、AK Samanta、AP Kolte、S. Senani、M. Sridhar、KP Suresh 等。 (2013)。 甘蔗渣的附加值：木聚糖提取及其低聚木糖生产工艺优化。 经济作物及产品, 42-1-2013, pp. 14-24。 doi: 10.1016/j.indcrop.2012.05.019
(12) 保拉·帕莱斯蒂尼，达里奥·东戈。 微生物组和肠道，第二大脑. 礼物（伟大的意大利食品贸易）。 14.2.19
(13) 达里奥·东戈、安德里亚·阿德尔莫·德拉·佩纳。 肠道菌群、饮食和健康. 礼物（伟大的意大利食品贸易）。 19.6.20
(14) 食品和饮料——益生元市场 （2022）。 https://www.reportsanddata.com/report-detail/prebiotics-market 报告和数据
