El residuo de malta de cebada (BMR) fue sometido a hidrólisis enzimática asistida por microondas para evaluar su potencial como materia prima para producir xilooligosacáridos (XOS) adecuados para su uso como prebiótico. Se determinaron los factores influyentes en la producción de XOS, la potencia de microondas, el tiempo de exposición y la dosis de xilanasa mediante metodología de superficie de respuesta basada en el diseño Box-Behnken (BBD). Los modelos ajustados de los rendimientos de XOS y xilosa estaban en buena concordancia con los resultados experimentales. Usando una potencia de microondas de 1235.1 W, un tiempo de exposición de 6 minutos y una concentración de xilanasa de 89.12 U/g de sustrato, se obtuvo el mayor rendimiento de XOS: 208.05 mg/g de sustrato a 4 horas de tiempo de incubación de la enzima. Basado en la composición del producto, la purificación de BMR-XOS por tratamiento fue superior al proceso de adsorción con carbón activado y tratamiento de precipitación con etanol, y se seleccionó para experimentos adicionales. La cromatografía en capa fina (TLC) y la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) elucidaron claramente las composiciones de oligosacáridos, y el resultado de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) confirma la estructura molecular y los componentes de azúcar del BMR-XOS obtenido. La fermentación in vitro de BMR-XOS obtenida en este estudio por los probióticos seleccionados, TISTR 1401, FS 2.1, TISTR 1463, mostró una actividad prebiótica similar en comparación con el XOS comercial, galactooligosacáridos (GOS), xilosa y glucosa (control). En conclusión, el presente estudio fue exitoso en establecer el uso del residuo de malta de cebada para la extracción de xilan y XOS, que podrían ser utilizados posteriormente como prebióticos.