Investigation of the fat fraction enzymatic hydrolysis of the waste from production of hydrogenated fat by the lipase Rhizopus Japonicus

Abstract

In the article the conditions of enzymatic hydrolysis of fat fraction of waste from production of hydrogenated fat by the lipase Rhizopus japonicus are considered, namely, the influence of pH of the medium (pH-optimum, pH-stability) and temperature (thermal optimum, thermal stability). The scope of applications of lipases in various branches of the national economy, including for utilization of numerous fatty waste and by-products of oil and fat industry, is disclosed. The main reasons of biotechnological potential of microbial lipases are considered. Objects of research were the lipase Rhizopus japonicus and waste from the demetallization stage of the hydrogenated fat production. Detected, that the optimum pH value for Rhizopus japonicus lipase is 7.0, reducing the pH of the medium from the optimum to pH 6.0 is accompanied by a decrease in activity by 30%, and an increase from 7.0 to 9.0 – decrease by 20%. The maximum activity of the enzyme is observed in the region of physiological values of the temperature. It has been established that the lipase optimal temperature is 40°C. The results of the Rhizopus japonicus lipase stability study showed that incubation of the enzyme at pH 2.5 resulted in a complete loss of lipolytic activity after 30 minutes, and at alkaline pH, the enzyme was more stable. Incubation of lipase Rhizopus japonicus for 30 min at pH 9.0 leads to loss of lipolytic activity by 25% of the maximum, and total loss of activity occurs after 2.5 h. The study of pH-stability of Rhizopus japonicus lipase at an optimal pH of 7 showed that after 60 min of incubation, the enzyme lost 15% of the lipolitical activity, and after 60 min – 50%. Complete loss of Rhizopus japonicus lipase activity at pH 7.0 takes place after 150 minutes of incubation. The results of the study of thermal stability of lipase showed that at a temperature of 40°C and 60°C, the lipase activity remained rather stable for 50 minutes and completely lost after 150 minutes of incubation. At 80°C and 100°C, lipase activity was lost after 40 minutes and 50 minutes of incubation, respectively. The results of the study indicate the prospect of enzymatic hydrolysis of fat fraction of waste by Rhizopus japonicus lipase. The results obtained should be used to improve the processing technology of waste oil and fat industry food and processing industries.

У статті розглянуто умови ферментолізу жирової фракції відходів виробництва саломасу ліпазою Rhizopus japonicus, а саме, вплив рН середовища (рН-оптимум, рН-стабільність) та температури (термооптимум, термостабільність). Розкрито область застосування ліпаз в різних галузях народного господарства, в тому числі для утилізації численних жирових відходів та побічних продуктів оліє-жирової промисловості. Розглянуто біотехнологічний потенціал мікробних ліпаз. Об’єктами дослідження обрано ліпазу Rhizopus japonicus і відходи зі стадії деметалізації при виробництві саломасу. Виявлено, що для ліпази Rhizopus japonicus оптимальне значення рН середовища складає 7,0 од. рН, зниження рН середовища від оптимального до рН 6,0 супроводжується зменшенням активності на 30%, а підвищення з 7,0 до 9,0 од. рН – зменшенням на 20%. Максимальна активність ферменту спостерігається в області фізіологічних значень температури. Встановлено, що термооптимум ліпази має місце за температури 40°С. Результати дослідження рН-стабільності ліпази Rhizopus japonicus показали, що інкубація ферменту при рН 2,5 приводить до повної втрати ліполітичної активність через 30 хвилин, а при лужних значеннях рН фермент є більш стабільним. Інкубація ліпази Rhizopus japonicus протягом 30 хв при рН 9,0 приводить до втрати ліполітичної активності на 25% від максимальної, а повна втрата активності наступає через 2,5 год. Вивчення рНстабільності ліпази Rhizopus japonicus за оптимального значення рН 7 показало, що через 60 хв інкубації фермент втрачає 15% ліполітичної активності, а через 60 хв – 50%. Повна втрата активності ліпази Rhizopus japonicus при рН 7,0 має місце через 150 хв інкубації. Результати дослідження термостабільності ліпази показали, що за температурі 40°С та 60°С активність ліпази залишалась доволі стабільною протягом 50 хв і повністю втрачалась через 150 хв інкубації. За температури 80°С та 100°С активність ліпази втрачалась через 40 хв та 50 хв інкубації відповідно. Результати дослідження свідчать про перспективність ферментативного гідролізу жирової фракції відходів ліпазою Rhizopus japonicus. Отримані результати доцільно використовувати для удосконалення технології переробки відходів оліє-жирової галузі харчової та переробної промисловостей.