Capacity of mannooligosaccharide production using copra meal by Bacillus methylotrophicus KS1 for promoting probiotic growth

Abstract

Copra meal is an agricultural waste in Thailand contained high amount of galactomannan that can be used as a precursor for the prebiotic production Bacillus methylotrophicus KS1 is mannanase-producing bacterium. Mannanases hydrolyze mannan to mannooligosaccharide (MOS) whish be used as prebiotic. The objective of this research was to produce mannooligosaccharide from copra meal using B. methylotrophicus KS1 under variation of bacterial concentration at 1 2 and 3% (v/v) and copra meal concentration at 1 2 and 3% (w/v) as substrate, incubated at 37 °C, 150 rpm for 168 h. The results showed that the maximum of reducing sugar concentration was 1.20 mg/ml in the hydrolysis conditions with 1% bacteria inoculum and 3% copra meal including the mannanase activity was 0.50 Unit/ml after fermentation period 48 h. The compositions of mannooligosaccharides were analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC) technique. The main compositions of MOS were mannotriose, mannotetraose and mannopentose at 0.35, 20.10 and 4.53 mg/ml, respectively. Effect of MOS on probiotic growth was tested on 7 Lactic acid bacteria including L. bulgaricus TISTR451, L. casei TISTR390, L. acidophilus TISTR1338, L. plantarum TISTR543, P. pentosaceus V3-100, L. lactis subsp. Lactis NM26-6 and L. casei IMAU11561. The result indicated that MOS produced from copra meal (15 mg/ml) stimulated the growth of P. pentosaceus V3-100.

กากมะพร้าวเป็นของเหลือทิ้งทางการเกษตรในประเทศไทยที่เป็นแหล่งของกาแลคโตแมนแนนที่สามารถใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตพรีไบโอติก แบคทีเรีย Bacillus methylotrophicus KS1 เป็นแบคทีเรียที่ผลิตแมนนาเนสซึ่งสามารถย่อยสลายแมนแนนได้เป็นแมนโนโอลิโกแซคคาไรด์ที่มีคุณสมบัติเป็นพรีไบโอติก งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตแมนโนโอลิโกแซคคาไรด์จากกากมะพร้าวด้วยเชื้อ B. methylotrophicus KS1 ทำการแปรผันหัวเชื้อที่ระดับ 1 2 และ 3% (v/v) ปริมาณกากมะพร้าวที่ระดับ 1 2 และ 3% (w/v) บ่มที่ 37 ºC เขย่าด้วยความเร็ว 150 rpm เป็นเวลา 168 h พบว่าปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์สูงสุดเท่ากับ 1.20 mg/ml ในสภาวะการย่อยที่ใช้เชื้อ KS1 1% ปริมาณกากมะพร้าว 3% ที่ 48 h และพบกิจกรรมเอนไซม์แมนนาเนส เท่ากับ 0.50 Unit/ml ผลวิเคราะห์องค์ประกอบของแมนโนโอลิโกแซคคาไรด์ด้วยวิธีเทคนิค HPLC พบว่ามีองค์ประกอบ แมนโนไตรโอส แมนโนเตตราโอส และแมนโนเพนโตส เท่ากับ 0.35, 20.10 และ 4.53 mg/ml ตามลำดับ ผลการศึกษาแมนโนโอลิโกแซคคาไรด์ต่อการเจริญของเชื้อโพรไบโอติก 7 ชนิด คือ Lactobacillus bulgaricus 451, L. casei 390, L. acidophilus 1338, L. plantarum 53343, Pediococcus pentosaceus V3-100, L. lactis subsp. Lactis NM26-6 และ L. casei IMAU11561 พบว่าสามารถกระตุ้นการเจริญของเชื้อ P. pentosaceus V3-100 ได้ดีที่สุด ที่ความเข้มข้น 15 mg/ml