CC BY
68
УДК 577.15
В. С. Гамаюрова, К. Л. Шнайдер, М. Е. Зиновьева
ЖИРНО-КИСЛОТНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ ЛИПАЗЫ ИЗ ДРОЖЖЕЙ CANDIDA RUGOSA ПРИ МОДИФИКАЦИИ ЛЬНЯНОГО И РАПСОВОГО МАСЕЛ
Ключевые слова: липаза, специфичность, газо-жидкостная хроматография, липидный продукт.
С помощью метода газо-жидкостной хроматографии определена относительная жирно-кислотная специфичность фермента из дрожжей Candida rugosa. Найдено, что фермент обладает высоким сродством к олеиновой кислоте и низким сродством к а-линоленовой кислоте.
Key words: lipase, specificity, gas-liquid chromatography, lipid product.
Fatty acid specificity of the enzyme from the yeast Candida rugosa has been determined using the method of gas-liquid chromatography. It was showed that the enzyme has a high affinity to oleic acid and low affinity to the a-linolenic acid.
Введение
Ферментный препарат из дрожжей Candida rugosa применяется для гидролиза липидов. Однако данные по жирно-кислотной специфичности этого ферментного препарата отсутствуют. Между тем важность этой характеристики для масло-жировой промышленности очевидна, особенно, учитывая переход процессов гидрогенизации растительных масел на процессы химической и ферментативной переэте-рификации, который в настоящее время происходит в масло-жировой промышленности во всем мире [1, 2]. Большую роль играют такие процессы модификации масел и жиров с целью получения продуктов с заданными свойствами, которые осуществляются с помощью ферментативного катализа [3-10].
Энзимная переэтерификация имеет ряд преимуществ по сравнению с химической переэтерифи-кацией. Это касается как технологических аспектов - более мягкие условия проведения процесса, простота оборудования, снижение нагрузки на окружающую среду, так и качества модифицированных продуктов. Именно энзимная переэтерификация позволяет получать жиры с определенным распределением жирных кислот в ацилглицеридах [11], т.е. получать продукты с нужными, заданными свойствами, в том числе продукты функционального назначения. А мягкие условия проведения процесса позволяют максимально сохранить биологически активные вещества в исходных продуктах и избежать химических примесей в готовой продукции.
Все это позволяет считать энзимную пере-этерификацию наиболее перспективным процессом получения высококачественной и экологически безопасной жировой продукции [3-11].
Во всех этих процессах жирно-кислотная специфичность фермента является одной из важнейших характеристик, определяющих состав, а, следовательно, и свойства конечного продукта.
Экспериментальная часть
Выявление жирно-кислотной специфичности липазы на основе дрожжей Candida rugosa (активность 700 ед./мг белка по оливковому маслу, производство - Япония) осуществляли при модифи-
кации льняного и рапсового масел за счет их ферментативного гидролиза. Для анализа исходных масел и модифицированных жировых продуктов использовали метод газожидкостной хроматографии.
Процесс модификации растительных масел осуществляли в следующих условиях: использовалась система масло/вода без применения эмульгаторов, которые обычно применяются при гидролизе гидрофобных субстратов. Присутствие эмульгаторов облегчает процесс, но затрудняет выделение продуктов реакции и, к тому же, может повлиять на решение поставленной задачи - выявление жирно-кислотной специфичности фермента.
Ферментный препарат липазы из Candida rugosa в количестве 0,8 мг/мл вносили в 40 % эмульсию масло/вода. Реакция осуществлялась при температуре 37 °С с интенсивным перемешиванием (число оборотов - 150 об./мин) в течение определенного времени (от 1 до 10 часов).
Для получения модифицированных липид-ных продуктов с новым жирно-кислотным составом образовавшиеся свободные жирные кислоты отделяли из реакционной массы методом холодной рафинации. Для этого гидролизат, промывали 2-3-кратным объемом воды и охлаждали до температуры 7-8 °С. В гидролизат постепенно вводили 2,5 % водный раствор гидроксида натрия охлажденный до 7-8 °С в соотношении 1:10 соответственно. Разделение смеси вели при той же температуре (7-8 °С) в течение 30 мин. Полученные натриевые соли жирных кислот промывали водой. Отделившееся масло нейтрализовали 5 % раствором серной кислоты и промывали.
Обсуждение результатов
Максимальный выход жирных кислот при обработке льняного масла наблюдался через 9 часов и составил 44 %. При обработке рапсового масла выделение кислот практически прекратилось через 3 часа и максимальный выход кислот составил 37%.
В таблицах 1 и 2 приведены жирно-кислотный состав исходных растительных масел и липидных продуктов, полученных после обработки их ферментным препаратом.
Таблица 1 - Жирно-кислотный состав льняного масла и липидного продукта после обработки ферментным препаратом
Высшие жирные кислоты Содержание, %
Тривиальное наименование Систематическое наименование Исходное масло Липидный продукт А
а- Линолено-вая (С 18з) Цис 9,12,15-Октадекат-риеновая 49,5 66,7 + 17,2
Олеиновая (С 18:1) Цис 9-Октадецено-вая 23,8 15,2 -8,6
Линолевая (С 18:2) Цис 9,12-Октадецено-вая 17,6 10,7 -6,9
Стеариновая (С 18:о) Октадекано-вая 5,8 5,3 +2,0
Пальмитиновая (С 1б:о) Гексадекано-вая 3,3 2,1 -3,7
Таблица 2 - Жирно-кислотный состав рапсового масла и липидного продукта после обработки ферментным препаратом
Высшие жирные кислоты Содержание, %
Тривиальное наименование Систематическое наименование Исходное масло Липидный продукт А
Олеиновая (С 18:1) Цис 9-Октадецено-вая 64,5 63,6 -0,90
Линолевая (С 18:2) Цис 9,12-Октадецено-вая 20,6 21,4 +0,80
а- Линолено- вая (С 18:3) Цис 9,12,15-Октадекат-риеновая 7,6 8,36 +0,76
Пальмитиновая (С 1б:о) Гексадекано-вая 6,1 6,55 +0,45
Гондоино- вая (С 20:1) Цис 11- Эйкозановая 1,2 - -
В таблицах 1 и 2 приведена графа, в которой указана разница содержания соответствующих жирных кислот в исходном растительном масле и модифицированном продукте. Разница со знаком плюс означает увеличение содержания кислоты и, соответственно, знак минус указывает на снижение содержания кислоты в полученном продукте.
Анализ этих данных показывает, что ферментный препарат из дрожжей Candida rugosa обла-
дает низкой способностью к гидролизу ацильных остатков а-линоленовой кислоты, что приводит к увеличению содержания этой кислоты в полученных липидных продуктах. Напротив, фермент хорошо гидролизует ацильные остатки олеиновой кислоты, что приводит, соответственно, к снижению ее содержания в модифицированном продукте и может быть использовано для выделения этой кислоты из гидролизата. Нужно отметить, что этот результат одинаков для гидролиза и льняного и рапсового масел, следовательно, не зависит от природы субстрата.
Если принять разницу в содержании жирных кислот в исходных и модифицированных продуктах за меру жирно-кислотной специфичности фермента, то получаются следующие ряды жирно-кислотной специфичности липазы из дрожжей Candida rugosa:
1) При гидролизе льняного масла: Олеиновая кислота (С 18:1) > Линолевая (С 18:2) > Пальмитиновая (С 1бо) > Стеариновая (С 18:0) > а-Линоленовая (С 18:3);
2) При гидролизе рапсового масла: Олеиновая кислота (С 18:1) > Пальмитиновая (С 1б0) > Линолевая (С 18:2) > а-Линоленовая (С 18:3).
Сравнение этих рядов жирно-кислотной специфичности, т. е. способности фермента к гидролизу той или иной жирной кислоты, показывает, что фермент Candida rugosa лучше всего способен к гидролизу ацильного остатка олеиновой кислоты, хуже всего к гидролизу ацильного остатка а-линоленовой кислоты, что приводит к обогащению этой ценной кислотой ряда ю-3 модифицированного липидного продукта. Кроме того, в липидных продуктах снижается содержание насыщенных жирных кислот.
Таким образом, применение газожидкостной хроматографии для анализа энзимных процессов, осуществляемых липазами, позволяет оценить относительную жирно-кислотную специфичность ферментных препаратов, что в дальнейшем поможет осмысленно подходить к выбору фермента и субстрата в процессах переэтерификации.
Литература
1. Nor Aini Idris, Noor Lida Habi Mat Dian. Interesterified palm products as alternatives to hydrogenation // Asia Pac. J.Clin. Nutr. - 2005. - № 14 (4). - P. 396-401
2. Повышение качества модифицированных жиров методами переэтерификации / У.Х. Джураев [и др.] // Мас-ложировая промышленность. - 2012. - № 1. - С. 24-26
3. Зайцева Л.В., Нечаев А.П. Инновационные технологии получения масел и жиров / Л.В.Зайцева, А.П. Нечаев // Масложировая промышленность. - 2012. - № 6. - С. 1015
4. Зайцева Л.В. Энзимная и химическая переэтерифика-ция: сравнительный анализ /Л.В. Зайцева // Пищевая промышленность. - 2011. - № 6. - С. 2-5
5. Драчева Л.В. Биотехнологии для пищевой промышленности / Л.В. Драчева // Масложировая промышленность. - 2013. - № 4. - С.40-42
6. Hayes D.Y. Enzymecatalized modification of oilseed materials to produce eco-friendly products // J. Am. Oil Chem. Soc. - 2004. - № 81. - Р. 1077-1103
7. S.A.H. Yoli, M.M. Sahri, M. Kadivar. Enzymatic interesterification of structured lipids containing conjugated linoleic acid with palm stearin for possible margarine production // Eur. J. Lipid Sci. Technol. - 2008. - № 110. - Р. 1002-1008
8. Гамаюрова В.С., Зиновьева М.Е., Шнайдер К.Л. Ферментативный гидролиз льняного масла в мицеллярных системах // Вестник КГТУ, № 9, 2012 г. - С. 143-145
9. Чан Тхи Тху Хыонг, Зиновьева М.Е., Гамаюрова В.С., Шнайдер К.Л. Пути активизации ферментативного гидролиза касторового масла // Вестник КГТУ, № 9, 2012 г. - С. 154-159.
10. Гамаюрова В.С., Зиновьева М.Е., Шнайдер К.Л. Ферментативные методы модификации растительных масел // Вестник КГТУ, Т. 15, № 22, 2012 г. - С. 106.
11. Зайцева Л.В. Энзимная переэтерификация - передовая технология модификации растительных масел / Л.В. Зайцева // Масложировая промышленность. - 2011. - № 4. - С. 25-28
© Гамаюрова В. С. - д-р хим. наук, проф. каф. пищевой биотехнологии, КНИТУ, gamaur@kstu.ru; Шнайдер К. Л. - канд. хим. наук, доц. каф. пищевой биотехнологии, КНИТУ, 0202-84@mail.ru; Зиновьева М. Е. - канд. техн. наук, доц. каф. пищевой биотехнологии, КНИТУ, zino-mari@yandex.ru.
© Gamaurova V. S. - doctor of chemistry, professor of department of food, KNRTU, gamaur@kstu.ru; Shnayder K. L. - candidate of chemistry sciences, associate professor of department of food biotechnology, KNRTU, 0202-84@mail.ru; Zinoveva M. E. -candidate of technological sciences, associate professor of department of food biotechnology, KNRTU, zino-mari@yandex.ru.
