Investigation of enzymatic hydrolysis of fatty waste processing of sunflower seeds by immobilized lipase

Abstract

Ukraine has a developed agricultural sector, in particular crop production, which is a source of large quantities of production residues and waste. One of the most promising areas for solving environmental problems in the production of grain products is the processing of industrial waste by enzymes and the use of processing products in other industries. The current needs of sustainable environmental practices have increased the use of enzymatic technologies in production processes. Lipases be used in the processing of waste from oil and fat enterprises, namely, waste from the stage of demetallization of hydrogenated fat from vegetable oils by enzymatic hydrolysis.The work is devoted to the study of conditions of enzyme Rhizopus japonicus lipase immobilization and its physical and chemical characteristics. Factors for obtaining immobilized biocatalysts, methods and conditions for determining the activity and stability of immobilized enzymes are highlighted. Lipolytic activity of the enzyme immobilized under these conditions remains more than 30% compared to native, which is a high indicator of activity retention. It has been shown that immobilization promotes the expansion of the pH- and thermo-optimum of the lipase. It was determined that for the Rhizopus japonicus immobilized lipase, the pH optimum increased with a shift from 7.0 to 6.5, and there was an increase in pH stability during prolonged incubation of the immobilized enzyme for alkaline and acidic pH values. It has been established that lipase immobilization leads to expansion of the thermo-optimum, as well as stabilization of the enzyme during prolonged incubation at 40 ° C and at higher temperatures (+60-80 ° C), which are possible when drying the final product. The high activity and stability of the immobilized lipase make it possible to recommend it for biotechnological processing of oil-fat waste.

Україна має розвинений аграрний сектор, зокрема рослинництво, яке є джерелом великої кількості виробничих залишків та відходів. Одним з найбільш перспективних напрямків вирішення екологічних проблем у виробництві зернових продуктів є переробка промислових відходів ферментами та використання продуктів переробки в інших галузях. Сучасні потреби екологічної практики збільшили використання ферментативних технологій у виробничих процесах. Ліпазу використовують при переробці відходів підприємств нафти і жиру, а саме відходів зі стадії деметалізації гідрогенізованого жиру з рослинних олій методом ферментативного гідролізу. Робота присвячена вивченню стану іммобілізації ліпази ферменту Rhizopus japonicus та його фізико-хімічних характеристик. Встановлено чинники отримання іммобілізованих біокаталізаторів, методи та умови визначення активності та стабільності іммобілізованих ферментів. Ліполітична активність ферменту, іммобілізованого в цих умовах, залишається понад 30% порівняно з нативним, що є високим показником збереження активності. Показано, що іммобілізація сприяє розширенню pH- та термооптимуму ліпази. Визначено, що для іммобілізованої ліпази Rhizopus japonicus оптимум pH збільшується зі зміщенням від 7,0 до 6,5, і спостерігається підвищення стабільності рН під час тривалої інкубації іммобілізованого ферменту для лужно-кислих значень рН. Встановлено, що іммобілізація ліпази призводить до розширення термооптимуму, а також до стабілізації ферменту при тривалій інкубації при 40 ° С та при більш високій температурі (+ 60-80 ° С), які можливі при сушінні остаточного продукту. Висока активність та стабільність іммобілізованої ліпази дозволяють рекомендувати її для біотехнологічної переробки олійно-жирових відходів.