CC BY
83
665.11:577.153.2
ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИЯ ЖИРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛИПАЗЫ, ИММОБИЛИЗОВАННОЙ НА МИНЕРАЛЬНОМ НОСИТЕЛЕ
А.Ю. КРИВОВА, Т.Ю. ВОЛОШИНА,
С.В. МЕЩЕРЯКОВ, Ю.А. ТЫРСИН
Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищеврй промышленности . Государственная академия нефти и газа им. И.М. Губкина
Исследована возможность использования микробных липаз как биологических катализаторов для получения три-, ди- и моноацилглицерол.ов, имеющих определенный химический состав.
Изучены ферментативные свойства липаз кЫгораз огугае 1414 как гидролитических ферментов и ферментов переэтерифицирующего действия. Использование различных типов специфичности ферментов дает возможность осуществить процесс направленной переэтерификации, при которой могут быть получены практически любые продукты с заданными свойствами и ацилглице-рольным составом без изменения жирнокислотного состава исходной смеси и в одну стадию. Помимо этого метод безопасен, экологически чист, не вызывает накопления в жире транс-изомеров и практически безотходен. Однако при реализации метода возникают определенные трудности, связанные со спецификой процесса. По сравнению с большинством других промышленных ферментативных процессов переэтерификация имеет две особенности: двухфазную реакционную систему, в которой реагенты и продукты располагаются в не смешивающейся с водой жидкой фазе, а фермент работает на поверхности раздела фаз; использование способности гидролитического фермента катализировать реакцию, обратную присущей ему в ■природе реакции [1].
С целью преодоления сложностей применения биологического катализатора для процесса переэтерификации была проведена иммобилизация последнего на минеральном носителе — алюмосиликате. Использовали ферментативный препарат ли-поризин ГЗХ, полученный по разработанной авторами технологии [2]. Препарат очищали от балластных веществ методом диализа.
Иммобилизация фермента проводилась двумя
способами: путем сорбции на алюмосиликате при различных температурных режимах и значениях pH и физическая — с последующей фиксацией фермента на алюмосиликате с использованием электронного и у-облучения. Первый способ позволил иммобилизовать на алюмосиликате (pH 5,0— 7,0) до 30% белка исходного раствора фермента. При проведении процесса иммобилизации (pH 8,5, температура 30°С и длительность контакта 60 мин) количество связанного с алюмосиликатом белка достигает 50% от белка исходного раствора фермента. Для проверки кратности действия иммобилизованного фермента применяли колонку объемом 60 см3 При повторном его использовании в гидролитических реакциях активность снижается на 45,7% от исходного уровня. При последующем использовании активностё незначительна.
С целью увеличения кратности работы иммобилизованной липазы применяли второй способ иммобилизации, отличие которого связано с «пришивкой» фермента к носителю при помощи электронного и у-облучения.
Облучение проводили в циклическом ускорителе электронов типа микротрон. Режим облучения: энергия электронов 21 МэВ, интенсивность облучения 1е = 10! ‘ эл/см‘"с, энергия Е = 15 МэВ, интенсивность /у = Ю12 эл/см" "С.
Облученная таким образом липаза может быть использована для реакций гидролиза 6—8 раз. После семикратного использования потери липаз-ной активности составили 45—55%.
Гидролитическую способность нативной и иммобилизованной липаз оценивали по количеству накопленных свободных жирных кислот при гидролизе ацилглицеролов. Активность — 1406 и 3377 ед/мг белка соответственно.
Оптимальная температура действия иммобилизованной липазы составила 45°С, что на 8—10 С выше оптимальной температуры действия нативной липазы.
Исследованы реакции переэтерификации ацилглицеролов с использованием липазы, адсорбированной в тонком слое глицерина на алюмосиликате. Способность к переэтерификации иммобилизованной липазы была показана с помощью измене-
йзмев
содер
в «ю
ния ж: и поел ацилгл методе газожї На f лотног ферме] систем роват го сосі примес
НЬЇХ ЖІ
В П] дит ко, ацилгл умены! ми газі увелич стеарш кислот: ных К1 содерж
53.2
при
ниях
цией
нием
юзво-
5,0-
ента.
-18,5, мин) белка і фер-імоби-объе-нии в кается
ГЮІДЄМ
«моби-:об им-«при-элект-
корите-кения: ъ облу-5 МэВ,
ет быть -8 раз. і липаз-
и иммо-ству на-и гидро-5 и 3377
імобили-
8—10°С
я натив-
ии ацил-ісорбиро-юсилика-іобилизо-з измене
Изменение содержания 120 в емееив%
104-5
018:3
Сыесь ненасыщенных жирных кислот
018:1
С18;о
сіе:о «4;о тарная кислота
ния жирнокислотного состава в ацилглицеролах до и после реакции. Анализ жирнокислотного состава ацилглицеролов проводили после их выделения методом тонкослойной хроматографии с помощью газожидкостной хроматографии.
На рисунке представлены изменения жирнокислотного состава ацилглицеролов до (/) и после (2) ферментативной реакции. В качестве модельной системы использовали следующую смесь: рафинированное соевое масло известного жирнокислотного состава, стеариновую кислоту чистотой 70% с примесями пальмитиновой (25%) и ненасыщенных жирных кислот (5%).
В процессе ферментативной реакции происходит количественное изменение жирных кислот в ацилглицеролах как в сторону увеличения, так и уменьшения их в реакционной смеси. Результатами газожидкостной хроматографии было показано увеличение в составе, ацилглицеролов содержания стеариновой кислоты С18:0 на 9%, пальмитиновой кислоты С1б:0 на 13%, смеси ненасыщенных жирных кислот на 4,5%. Одновременно снизилось содержание кислот, %: линоленовой С18:3 — на
10, олеиновой Сi8:1 — на 7, миристиновой См:0 — на 3.
Таким образом, была продемонстрирована возможность применения иммобилизованных липаз для процесса переэтерификации.
Следует отметить, что процесс идет и в случае насыщенных жирных кислот с высокой температурой плавления. При этом короткоцепочные насыщенные жирные кислоты включаются в реакцию предпочтительнее.
ЛИТЕРАТУРА
1. Traitler 1!.. Prevot A. Separation des triglycerides en fonctio'n tie leui insaturation par chromatographic on phase gazeuso. sur colonnes capiilaires.de verre / / Rev. franc, corps gras. — 1981. — 28, — № 6. — P. 263—268.
2. ТУ 644839—92 на прейарат липоризин ГЗХ.
3. Yamanaka -S., Tanaka T. Reek/specific’intrestification of Triglkerides with Qelit-ads.orncd Lipase. —- Methods in Enzimology. — 1987. — 136. — P. 405—411.
Кафедра технологии жиров и биоорганического синтеза
Поступило 10.11.92
