Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nowe trendy w regeneracji lipaz ®

Kowalska M., Jagiełło O.

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2018

|

nr 2

85--89

PL

Możliwość przeprowadzania przez enzymy reakcji biotransformacji, spowodowała wprowadzenie ich jako katalizatorów wielu procesów syntezy, w takich obszarach życia jak: przemysł spożywczy, kosmetyczny, farmaceutyczny czy ogólnie chemiczny. Pomimo szeregu zalet, które są przedstawione w poniższym artykule, ciągle istnieje blokada stosowania lipaz w użyciu powszechnym, a mianowicie wysoka cena. Ze względu na nią lipazy stosowane są tylko dla specjalnych potrzeb i zadań. Aby rozwiązać problem wysokiego kosztu enzymów należy doskonalić metody ich odzysku i regeneracji oraz późniejszego zawrócenia do procesu. Celem artykułu jest przedstawienie możliwych sposobów odzysku, oczyszczenia oraz ponownego użycia zregenerowanego enzymu.

EN

The possibility of biotransformation reactions carried out by the enzymes caused their introduction as catalysts of many synthetic processes in such areas of life as food, cosmetic, pharmaceutical or general chemical industry. Despite of the many advantages that are presented in the following article, there is still a limitation in the use of lipases in a general application. It is a high price. Due to it, lipases are used only for special needs and tasks. To solve the problem of high cost of enzymes, methods for their recovery and regeneration and subsequent return to the process should be improved. The aim of the article is to present the possible ways of recovery, purification and reuse of the regenerated enzyme.

2

Improving the Hydrophobic Properties of Starch-Protein Raw Material by Enzymatic Modification

Wietecha J., Kazimierczak J., Pałys B., Gutowska A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 6 (120)

196--201

EN

In this study, starch-protein raw material was esterified with oleic acid, vinyl laurate as well as rape oil as an acyl donor. Chloroform was used as a reaction medium and immobilized lipase from Candida antarctica as a catalyst. The degree of substitution (DS) of the products was determined by the volumetric method. The effect of the reaction parameters such as the kind of acyl donor or scale of the process on the DS, was studied. The product with the highest DS (in small scale - 0.11) was found in the reaction carried out at 50 °C for 6 h with oleic acid. Fourier transform infrared (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR) analyses confirmed the esterification of the starch-protein material. The hydrophobicity of non-esterified material and the final product was evaluated using the sessile drop method according to European Pharmacopeia 8.0. The possibility of processing the product of esterification into pellets to be used for film and fittings production was examined.

PL

Mąka funkcjonalna uzyskana w wyniku kontrolowanej obróbki hydrotermicznej klasycznej mąki została wykorzystana do pozyskania nowych biopolimerów. Głównym składnikiem tego produktu jest skrobia, ale zawiera on także inne substancje, w tym białka. W pracy przedstawiono badania dotyczące enzymatycznej modyfikacji skrobiowej frakcji surowca skrobiowo-białkowego z zastosowaniem kwasu oleinowego, oleju rzepakowego i laurynianu winylu jako donorów grup acylowych. Jako środowisko reakcji zastosowano chloroform, zaś jako katalizatora użyto immobilizowaną lipazę Candida antarctica. Stopień podstawienia produktu (DS) określano metodą wolumetryczną. Badano wpływ na stopień podstawienia takich parametrów reakcji jak rodzaj donora czy skala procesu. Produkt o najwyższym DS uzyskano prowadząc reakcję (w małej skali) w 50°C przez 6 h z wykorzystaniem kwasu oleinowego jako drugiego substratu. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) oraz magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) potwierdziły otrzymanie pochodnych estrowych. Hydrofobowość materiału wyjściowego i produktów estryfikowanych oceniano stosując metodę siedzącej kropli zgodną z European Pharmacopeia 8.0. Zbadano możliwość przetwarzania pochodnych estrowych na granulat, z którego wytwarzane mogą być folie i kształtki.

3

Przemysłowe zastosowania lipaz w syntezie związków o wysokiej wartości dodanej – 85 lat katalizy enzymatycznej lipazami. Część 2

Borowiecki P.

Wiadomości Chemiczne

|

2015

|

[Z] 69, 5-6

431--463

EN

Biotransformations are processes, in which chemical reactions are catalyzed by isolated enzymes or whole cells containing them. Among the biocatalysts, lipases are the most commonly used chiral selectors that exhibit high chemo-, regio-, and stereo-selectivity toward wide spectrum of organic compounds of xenobiothic nature. Moreover, lipases are very stable and active in organic solvents, as well as in neat solvents or in supercritical fluids in the absence of added water. Biotransformations by using lipases can be carried out at high substrate concentrations, at ambient temperature and neutral pH, without need for addition of cofactors, application of high pressures, extremely harsh reaction conditions or complex chemical apparatus. In addition, processes based on efficient biocatalytic technologies has proven to be beneficial for the chemical industry, as the lipases are able to catalyze reactions, which are not easily conducted by classical methods or in other cases allow reactions, which can replace several chemical steps. The above mentioned features of lipase-based biotransformations often cause significant improvement in energy efficiency (savings), and lead to a reduction in waste generation thereby making manufacturing processes even more economically attractive and environmentally acceptable. Since the mid-1980s the use of biotransformations with lipases in industry for the production of high added-value compounds, including pharmaceuticals, vitamins, cosmetics, fragrances and flavors, diagnostic preparations and therapeutics, high-tonnage preparation of agrochemicals, modified foods, nutraceuticals, detergents, polymers, advanced materials and biofuels has steadily increased. In this part of the review article on industrial applications of lipases, next group of popularly utilized enzymes relevant for the production of high added-value chemicals are described. It was also shown on several examples that enzymatic catalysis can significantly simplify manufacturing processes of complex structures being green and economical alternative for conventional chemical-based processes. Keywords:

4

Przemysłowe zastosowania lipaz w syntezie związków o wysokiej wartości dodanej – 85 lat katalizy enzymatycznej lipazami. Część 1

Borowiecki P.

Wiadomości Chemiczne

|

2015

|

[Z] 69, 5-6

391--430

EN

Lipases (EC 3.1.1.3; triacylglycerol acylhydrolases) are the most commonly used enzymes in biotransformations of organic compounds. In living organisms lipases catalyze hydrolysis of higher fatty acid esters of glycerol, thus fulfill an essential function in metabolism of lipids (e.g. fats and oils) and lipoproteins. This year marks 125 years since J.R. Green has identified and described the first lipase isolated from germinated castor-oil beans (Ricinus communis L.) in the form of an extract showing hydrolytic properties. Plants, as well as bacteria are able to produce lipases what was reported in 1901 by Dutch scientist ‒ Christiaan Eijkman. Lipases are also produced by fungi, yeasts, and various organs of higher organisms. A strong foundation, which had a huge impact on the development of global lipase-mediated biotransformations was the discovery made in 1935 and described in Biochemistry Journal and Biochemische Zeitschrift by Polish biochemist- -enzymologist Ernest Alexander Sym (1893-1950) that these enzymes retain almost full catalytic activity even in nearly anhydrous organic solvents. This was exactly fifty years before Russian chemist Alexander Klibanov in 1985 described a lipase- -catalyzed reaction carried out in organic solvents. Since that moment, lipases have became extremely popular in both academic and industrial usage, nowadays being the most important among all biocatalysts used in biochemical processes carried out on an industrial scale. The purpose of this article is to provide a brief characterization of the two most widely used in industrial biotransformations lipases ‒ lipase B from Candida antarctica (CAL-B) and lipase from Burkholderia cepacia (BCL) ‒ and familiarize the readers with the issues of biotechnological processes catalyzed by them. The specifics of a range of industrial applications based on lipase catalysis, including the chemical, pharmaceutical, cosmetic and food industries are also discussed. Keywords:

5

Enancjoselektywna enzymatyczna desymetryzacja katalizowana lipazami. Część 1, Związki prochiralne

Kołodziejska R., Karczmarska-Wódzka A., Tafelska-Kaczmarek A., Studzińska R., Dramiński M.

Wiadomości Chemiczne

|

2013

|

[Z] 67, 7-8

751--772

EN

In the enzymatic asymmetric synthesis, the enzyme allows the desymmetrization of achiral compounds resulting in chiral compounds of high optical purity. Therefore, this type of biotransformation is known as enantioselective enzymatic desymmetrization (EED) [1–11]. This method is related to the generation of an asymmetry (loss of symmetry elements) in prochiral molecules (most often an sp3 or sp2 hybridized carbon atom), in meso synthones, and centrosymmetric compounds. An achiral center of the tetrahedral system is defined as a prochiral one if it becomes chiral as a result of one of the two substituents replacement which, when separated from the particles, are indistinguishable (Scheme 1, 2) [1–4, 9, 12]. Asymmetric synthesis is enantioselective when one of the enantiotopic groups or faces of an optically inactive compound is biotransformed faster than the other (Scheme 3–5) [1, 10, 11, 13–15]. Lipases are enzymes of highest importance in stereoselective organic synthesis, mainly due to their exceptionally broad substrate tolerance, stability, activity in unphysiological systems, and relatively low price [9, 14]. The mechanism of enzymatic hydrolysis catalysed by hydrolases is similar to that observed in the chemical hydrolysis with the use of base. The selectivity of enzymatic catalysis depends on the substrate orientation in the enzyme active site (Scheme 6, 7) [25–29]. Lipases were successfully used for the desymmetrization of different prochiral diesters, alcohols and amines. Most lipases preferentially convert the same prochiral groups in the above mentioned types of reaction. This allows the preparation of the both enantiomers of the product in high chemical and optical yield (Scheme 9–13) [9, 13, 32–56].

6

Lipolytic Activity of Bacillus sp. Isolated from the Natural Environment

Nabrdalik M., Grata K.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 6

653--661

EN

In the study 10 bacterial strains of Bacillus kind were screened (B. cereus, B. firmus, B. mycoides, B. pumilus i B. subtilis) for their ability to synthesize lipases on the media containing the following fatty substrates as carbon sources: tributyrin and Tween 40, 60, 80. The growth media were incubated for 15 days and the results were recorded after 2, 4, 8 and 15 days. The results were presented as the amount of liberated moles of fatty acids [mol] and the units of lipolytic activity U/cm3. Tested bacterial strains displayed different levels of activity of extracellular lipases depending on the type of the fatty substrate source and the time of culturing. For most of the tested strains the maximum production of lipases took place on the 15th day of culturing. The most effective growth medium in the process of enzymes biosynthesis was the medium with tributyrin, and both B. cereus A96 and G10 strains distinguished from the others by the highest activity liberating on average 97.5 and 69.375 moles of fatty acids. The value of lipolytic activity was increasing during the experiment from the value of 0.958 to 1.375 U/cm3 for A96 strain and from 0.625 to 3.125 U/cm3 for G10 strain. Taking into account all tested growth media, the lowest lipolytic activity was displayed by B. pumilus Tw3 strain.

PL

W pracy przebadano 10 szczepów bakterii z rodzaju Bacillus (B. cereus, B. firmus, B. mycoides, B. pumilus i B. subtilis) pod względem możliwości syntezy lipaz w podłożach zawierających jako źródło węgla substraty tłuszczowe: tributyrynę oraz Tween 40, 60 i 80. Inkubację podłoży prowadzono przez 15 dni, a odczyty wykonano po 2, 4, 8 i 15 dniach. Wyniki podano jako ilość uwolnionych _moli kwasów tłuszczowych [_mol] oraz w jednostkach aktywności lipolitycznej U/cm3. Wśród badanych szczepów wykazano zróżnicowanie w poziomie aktywności zewnątrzkomórkowych lipaz w zależności od źródła substratu tłuszczowego i czasu hodowli. Dla większości badanych szczepów maksymalna produkcja lipaz występowała w 15 dniu hodowli. Najefektywniejsze w biosyntezie enzymów okazało się podłoże zawierające tributyrynę, a szczepy B. cereus A96 i G10 wyróżniały się najwyższą aktywnością, uwalniając średnio 97,5 oraz 69,375 _moli kwasów tłuszczowych. Wartość aktywności lipolitycznej wzrastała w trakcie doświadczenia z 0,958 do 1,375 U/cm3 dla szczepu A96 oraz z 0,625 do 3,125 U/cm3 dla szczepu G10. Natomiast, uwzględniając wszystkie testowane podłoża, najmniejszą aktywnością lipolityczną charakteryzowa ł się szczep B. pumilus Tw3.

7

Substrate inhibition in lipase-catalysed transesterification of mandelic acid with vinyl acetate

Dąbkowska K., Pilarek M., Szewczyk K. W.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

539--546

EN

Kinetic resolution of (R)- and (S)-mandelic acid by its transesterification with vinyl acetate catalysed by Burholderia cepacia lipase has been studied. The influence of the initial substrate concentration on the kinetics of process has been investigated. A modified ping-pong bi-bi model of enzymatic transesterification of (S)-mandelic acid including substrate inhibition has been developed. The values of kinetic parameters of the model have been estimated. We have shown that the inhibition effect revealed over a certain threshold limit value of the initial concentration of substrate.

8

Influence of the Culture Conditions on Lipolytic Activity of Bacillus cereus and Bacillus mycoides

Nabradalik M., Grata K.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2011

|

Vol. 18, nr 12

1727-1736

EN

The aim of the research was the evaluation of lipolytic activity of B. cereus and B. mycoides strains, in reference to carbon source, pH and the temperature. In the research, two strains of Bacillus cereus and Bacillus mycoides each, isolated from the soil and water, were applied. The sources of carbon in culture media were fatty substrates: tributyrin, Tween 40, Tween 60, Tween 80 and glucose. The lipolytic activity was measured by means of titration at pH ranging from 5 to 8 and the temperature ranging from 30 oC to 60 oC. The results were presented in the units of lipolytic activity [U cm–3]. In the conducted research, the amount of liberated lipolytic activity depended on the type of fatty substrate in the medium, pH and the temperature. The strains under study showed the lowest activity at pH 5 and 6, and the highest at pH 7 and 8. In these conditions, most of the strains showed the lipolytic activity, even in case of the lack of fatty substrate in the medium. The highest amount of lipolytic activity was liberated at pH 8 in the medium with Tween 40, and the highest results (0.88 [U cm–3]) were noted for the soil strain B. cereus. When analysing the influence of the temperature on the lipolytic activity, it was stated that the highest amount of lipolytic activity was noted at 30 and 40 oC, and the lowest at 50 and 60 oC. The best results were obtained for most of the strains at 30 oC, in medium with Tween 40, and the most active was the soil strain of B. mycoides (0.88 [U cm–3]). The exception is B. cereus, as it liberated 1.38 [U cm–3], in the medium with glucose. Taking into account all analysed sources of carbon and parameters, it seems that the most active were B. mycoides strains.

PL

Celem podjętych badań była ocena aktywności lipolitycznej szczepów B. cereus oraz B. mycoides w zależności od źródła węgla, pH oraz temperatury. Do badań wykorzystano 2 szczepy Bacillus cereus oraz 2 szczepy Bacillus mycoides wyizolowane z gleby i wody. ródłem węgla w pożywkach były substraty tłuszczowe: tributyryna, Tween 40, Tween 60, Tween 80 oraz glukoza. Aktywność lipolityczną oznaczono w zakresie pH od 5 do 8 oraz temperaturach od 30 do 60oC metodą miareczkową, a wyniki podano w jednostkach aktywności enzymatycznej [U cm-3]. W przeprowadzonym doświadczeniu aktywność lipolityczna uzależniona była od rodzaju substancji tłuszczowej zawartej w podłożu, pH oraz temperatury. I tak, badane szczepy B. cereus oraz B. mycoides wykazywały najmniejsza aktywność przy pH 5 oraz 6. Natomiast największą aktywność stwierdzono przy pH 7 i 8. W tych warunkach większość szczepów wykazywała aktywność lipolityczną nawet przy braku substratu tłuszczowego w podłożu. Największe wartości aktywności lipolitycznej uzyskano przy pH 8 na podłożu z dodatkiem Tween 40, a największe wartości (0,88 U cm-3) uzyskano dla glebowego szczepu B. cereus. Analizując wpływ temperatury na aktywność lipolityczną stwierdzono, iż najwyższą aktywność odnotowano w temperaturze 30 i 40 oC, a najmniejszą w 50 i 60 oC. Największe wartości, dla większości szczepów, uzyskano w temperaturze 30 oC na podłożu z dodatkiem Tween 40, gdzie najbardziej aktywnym okazał się glebowy B. mycoides (0,88 U cm-3). Wyjątek stanowi glebowy B. cereus, dla którego wartość aktywności lipolitycznej na podłożu z dodatkiem glukozy wynosiła aż 1,38 U cm-3. Uwzględniając wszystkie analizowane źródła węgla i parametry, najaktywniejszymi były szczepy B. mycoides.

9

Usable products from sewage and solid waste

Łebkowska M., Załęska-Radziwiłł M.

Archives of Environmental Protection

|

2011

|

Vol. 37, no. 3

15-19

EN

Sewage and solid waste can be a valuable source of materials used directly or indirectly in manufacturing of usable products. These processes are associated with elimination of pollutants from liquid and solid wastes. The best-known methods of waste management are production of biogas and composting. This paper focuses on the possibility of obtaining biomass as a source of protein feed (whose value, in terms of the composition of aminoacids and microelements, is comparable with conventional feed, e.g. soymeal, bonemeal or fishmeal). Sewage components for bacterial, fungal, algal and vascular plants' culture are characterized as a source of protein feed. Methods of industrial scale production of enzymes, mainly proteases and lipases that have broad applications in various industries, are discussed. Development perspectives of inexpensive methods of usable products from waste production are showed. Interdisciplinary nature of presented issues, which requires cooperation of specialists in biology, chemistry and technology, is emphasized.

PL

Ścieki i odpady stałe mogą być cennym źródłem surowców wykorzystywanych bezpośrednio lub pośrednio do wytwarzania użytecznych produktów. Procesom tym towarzyszy eliminacja zanieczyszczeń z odpadów płynnych i stałych. Do najbardziej znanych sposobów zagospodarowania odpadów należy produkcja biogazu i kompostowanie. W niniejszej pracy zwrócono szczególną uwagę na możliwość pozyskiwania biomasy jako źródła białka paszowego, którego wartość pod względem składu aminokwasów i mikroelementów jest porównywalna z paszami konwencjonalnymi, między innymi z mączką sojową, kostną, rybną. Scharakteryzowano surowce ze ścieków do hodowli bakterii, grzybów, glonów i roślin naczyniowych jako źródeł białka paszowego. Omówiono sposoby produkcji na skalę przemysłową enzymów, głównie proteaz i lipaz mających szerokie zastosowanie w różnych gałęziach gospodarki. Wskazano perspektywy rozwoju metod wytwarzania użytecznych produktów z odpadów, eliminujących drogie technologie. Podkreślono interdyscyplinarny charakter przedstawionej problematyki, wymagającej współdziałania specjalistów z zakresu biologii, chemii i technologii.

10

Zastosowanie biotransformacji w syntezie optycznie czynnych laktonów

Gładkowski W.

Wiadomości Chemiczne

|

2009

|

[Z] 63, 5-6

361-389

EN

Compounds with lactone moiety exhibit many biological acitivities (for example antimicrobial, antifeedant, cytostatic). One of the most attractive methods to obtain optically active lactones are regio- and stereoselective biotransformations. These together with mild reaction conditions are the main advantages of the processes compared to chemical synthesis of lactones. In this review examples of such biotransformations are presented. The lactones may be obtained via direct biotransformation of substrate or in chemoenzymatic synthesis. In the second case the enzymatic step is the key one, leading to optically pure or enriched intermediate which is further transformed into desired, optically active product. As the products of direct biotransformation, lactones can be formed from fatty acids like ricinoleic or vernolic acid [1, 2], aromatic compounds (benzoic acid, mandelic acid, catechol) [3] as well as in the result of lactonization of epoxyesters by enzymatic systems of fungi or plants. In the last case the biocalysts is the apple pulp or Jerusalem artichoke pulp [4-6]. Hydrolysis of amides and nitriles is also applied to the synthesis of lactones. Especially useful in this regard are microorganisms, which exhibit both enzymatic activities [7-9]. Microbial reduction of carbonyl group in ketoesters or ketoacids is also very useful method. The reduction may occur in ? or ? position, leading to ?- or ?-hydroxyacids which cyclize to the corresponding lactones [10-13]. Reduction of carbonyl group in ?-position is the first step of a synthesis of lactones with 7- or 8-membered rings [14-16]. The application of hydrolysis or transesterification processes catalyzed by hydrolytic enzymes, mainly lipases from Pseudomonas sp., also leads to enzymatically enriched lactones. The substrates may be ?-ketoesters, ?-hydroxyamides, meso-diols or meso-diesters [10, 17-19]. Among the oxidation reaction the most known is Baeyer-Villiger reaction in which cyclic ketones are directly oxidized to the lactones by enzymes called Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMO) [20]. The reaction is highly regioselective and can be applied to the production of unsaturated lactones [23]. In this area of research genetically modified strains of Escherichia coli are applied [21, 24], although the wild strains are also used, for example to the production of ?-caprolactone from cyclohexanone [22]. Another reaction catalyzed by oxidoreductases is the oxidation of hydroxyl group to carbonyl or carboxyl one [25-27]. In this first case horse liver alcohol dehydrogenase (HLADH) found application in the oxidation of meso-diols to lactones. The ability of different fungal strains to the regioselective hydroxylation of unactivated carbon atom found an application to the synthesis of lactones with eudesmane and germacrane systems [28-30]. Resolution of racemates is an alternative strategy used to the synthesis of lactones in optically pure forms. This aim can be achieved by enzymatic cleavage of lactone ring catalyzed by lactonases. These enzymes of microbial origin belong to esterases and are often induced during the growth of microorganisms on cyclic ketones as the carbon sources [31, 32, 34]. Enzymatic resolution of pantolactone by lactonase from Fusarium oxysporum is an example of industrial biotransformation [33]. Lipases can also be applied to the enantioselective hydrolysis of lactone ring [35-37]. The other functional groups present in the molecule can also be converted during the resolution of racemic lactones [39-44]. The examples are hydrolysis of acetoxylactones or esterification of hydroxylactones.

11

Influence of environmental conditions on lipolytic activity of Bacillus sp. strains

Nabrdalik M., Grata K., Latała A.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 2

341--345

EN

The aim of the research was the evaluation of lipolytic activity of B. cereus and B. mycoides strains, in reference to carbon source, pH and the temperature. In the research, two strains of Bacillus cereus and Bacillus mycoides each, isolated from the soil and water, were applied. The sources of carbon in culture media were fatty substrates: tributyrin, Tween 40, Tween 60, Tween 80 and glucose. The lipolytic activity was measured by means of titration in pH ranging from 5 to 8 and the temperature ranging from 30 to 60°C. The results were noted as the amount of liberated µmoles of fatty acids. In the conducted research, the amount of liberated µmoles of fatty acids depended on the type of fatty substrate in the medium, pH and the temperature. The strains under study showed the lowest activity at pH 5 and 6, and the highest activity at pH 7 and 8. In these conditions, most of the strains showed the lipolytic activity, even in case of the lack of fatty substrate in the medium. The highest amount of µmoles of fatty acids was liberated at pH 8 in the medium with Tween 40, and the highest results (52.5 µmol) were noted for the soil strain B. cereus. When analysing the influence of the temperature on the lipolytic activity, it was found that the highest amount of µmoles was noted at 30 and 40°C, and the lowest at 50 and 60°C. The best results were obtained for most of the strains at 30°C, in medium with Tween 40, and the most active was the soil strain of B. mycoides (52.5 µmol). The exception is B. cereus, as it liberated 82.5 µmol, in the medium with glucose. Taking into account all analysed sources of carbon and parameters, it seems that the most active were B. mycoides strains.

PL

Celem podjętych badań była ocena aktywności lipolitycznej szczepów B. cereus oraz B. mycoides w zależności od źródła węgla, pH oraz temperatury. Do badań wykorzystano 2 szczepy Bacillus cereus oraz 2 szczepy Bacillus mycoides wyizolowane z gleby i wody. Źródłem węgla w pożywkach były substraty tłuszczowe: tributyryna, Tween 40, Tween 60, Tween 80 oraz glukoza. Aktywność lipolityczną oznaczono w zakresie pH od 5 do 8 oraz w temperaturach od 30 do 60ºC. Oznaczenia aktywności lipolitycznej przeprowadzono metodą miareczkową, a wyniki podano jako ilość uwolnionych µmoli kwasów tłuszczowych. W przeprowadzonym doświadczeniu ilość uwolnionych µmoli kwasów tłuszczowych uzależniona była od rodzaju substancji tłuszczowej zawartej w podłożu, pH oraz temperatury. I tak, badane szczepy B. cereus oraz B. mycoides wykazywały najmniejszą aktywność przy pH 5 oraz 6, natomiast największą aktywność stwierdzono przy pH 7 i 8. W tych warunkach większość szczepów wykazywała aktywność lipolityczną nawet przy braku substratu tłuszczowego w podłożu.Najwięcej µmoli kwasów tłuszczowych uwolniono przy pH 8 na podłożu z dodatkiem Tween 40, a największe wartości (52,5 µmol) uzyskano dla glebowego szczepu B. cereus. Analizując wpływ temperatury na aktywność lipolityczną, stwierdzono, iż najwięcej µmoli kwasów tłuszczowych odnotowano w temperaturze 30 i 40ºC, a najmniej w 50 i 60ºC. Największe wartości dla większości szczepów uzyskano w temperaturze 30ºC na podłożu z dodatkiem Tween 40, gdzie najbardziej aktywny okazał się glebowy B. mycoides (52,5 µmol). Wyjątek stanowi glebowy B. cereus, który na podłożu z dodatkiem glukozy uwolnił aż 82,5 µmol. Uwzględniając wszystkie analizowane źródła węgla i parametry, należy stwierdzić, iż najaktywniejszymi były szczepy B. mycoides.

12

Immobilizacja fizyczna lipaz. Część II. Immobilizacja lipaz przez pułapkowanie

Tarnowska K., Łobacz M., Kowalski B.

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2009

|

nr 1

81-85

PL

W tej części artykułu przedstawiono problematykę immobilizacji fizycznej lipaz obejmującą techniki zamykania w sieci żelu, w mikro (makro) emulsjach, kapsułkowanie oraz otoczkowanie. Przedyskutowano wpływ procesu immobilizacji na aktywność, stabilność oraz selektywność unieruchomionych enzymów.

EN

This paper summarizes methods of lipases physical immobilization, including entrapment within the membrane and in polymeric matrices, coating, microencapsulation and micro (macro) emulsion system. The influence of immobilization process on changes of enzyme activity, stability, selectivity and other properties important in practical applications are considered.

13

Degradacja enzymatyczna powłok poliuretanowych

Wojturska J.

Ochrona przed Korozją

|

2009

|

nr 12

595-600

PL

Celem badań było określenie podatności na degradację enzymatyczną powłok poliuretanowych otrzymanych w wyniku poliaddycji poliwęglanoestrodiolu (DesmophenŽ C2200, Bayer) lub polieteroestrodioli o różnym stopniu rozgałęzienia (DesmophenŽ 1150, DesmophenŽ 1200, Bayer), diizocyjanianu trimetylo-1,6-heksametylenu (TMDI) i butano-1,4-diolu (BD). Powłoki otrzymano w dwuetapowym procesie poliaddycji, realizowanym w masie lub z zastosowaniem N,N-dimetyloacetamidu (DMAC) jako rozpuszczalnika. Tak otrzymane powłoki poliuretanowe poddano degradacji enzymatycznej wywołanej lipazami izolowanymi z Candida antarctica (Novozym 735, CALBL), z Aspergillus (Novozym 51032), lipazą z Rhizomucor miehei (Pallatase 20000 L) lub lipazą otrzymaną z Thermomyces lanuginosus (Lipozyme TL 100 L). W każdym przypadku proces realizowano w warunkach optymalnego pH i temperatury charakterystycznych dla każdej z lipaz. Czas degradacji, budowa chemiczna próbki i sposób jej syntezy oraz rodzaj enzymu wpływają na ich biodegradowalność. O zachodzącym procesie degradacji świadczą: rosnący ubytek masy próbek poddanych działaniu enzymu, zwiększająca się w czasie zawartość węgla organicznego w roztworach degradacyjnych, zmieniająca się swobodna energia powierzchniowa powłok (SEP). Dodatkowo zmiany na powierzchni próbek wywołane działaniem enzymów zostały wizualizowane dzięki obserwacji za pomocą mikroskopii optycznej - po poddaniu próbek działaniu enzymu na powierzchni pojawiają się charakterystyczne wyżłobienia, kratery i rowki. Proces degradacji próbek, które syntezowano w rozpuszczalniku zachodzi wolniej niż tych otrzymanych metodą w masie, co może wynikać z większego stopnia polidyspersyjności próbek pierwszego rodzaju i większej wartości ich SEP.

EN

The purpose of these studies was the evaluation of susceptibility of polyurethane coatings obtaining via polyaddition of polycarbonate diol (DesmophenŽ C2200 Bayer) or polyesterether polyols with different branching degrees (DesmophenŽ 1150, DesmophenŽ 1200 Bayer), trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate (TMDI) in the presence of 1,4-butanediol (BD) as a chain extender, on enzymatic degradation. Polyurethane coatings were synthesized by step growth polymerization in bulk or with using N,N-dimethylacetamide (DMAC) as a solvent. Such obtained polyurethane coatings were treated by lipase from Candida antarctica (Novozym 735, CALB L), from Aspergillus (Novozym 51032), lipase from Rhizomucor miehei (Pallatase 20000 L) or lipase from z Thermomyces lanuginosus (Lipozyme TL 100 L) to generate enzymatic degradation. In all cases process was realized in optimal conditions of pH and temperature, which are characteristic for each of lipase. The time of degradation, chemical structure, the manner of synthesis and the type of enzyme influenced on biodegradability. Loss of mass of the samples which were treated by enzymes, growing amount of total organic carbon in the solutions after degradation, difference in the free surface energy (SEP) confirmed biodegradation of the samples. The changes in the morphology of the samples were visualized by optical microscopy - after treating by enzyme some characteristic cracks, craters and rows appeared. The enhanced degradability of polyurethane coatings which were obtained by bulk polymerization compared to samples synthesized in the solution of DMAC is due to their higher degree of polydispersity and the higher free surface energy.

14

Evaluation of lipolytic activity of Bacillus sp. solated from the natural environment

Nabrdalik M., Grata K., Latała A.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 2

359--362

EN

The aim of the research was the evaluation of lipolytic activity of selected Bacillus sp. strains depending on the source of fatty substrate and incubation time. Strains of Bacillus pumilus presented the highest activity on the medium with tributyrin, and the lowest on the medium with addition of Tween 60. The most active were strains marked: M1, A115 and G8, and the least active Tw3. Bacillus subtilis G2 strain showed similar activity to the most active strains of Bacillus pumilus. Compared activity among Bacillus cereus showed that the strain marked G10 was liberating the highest amount of µmoles of fatty acids on the medium with tributyrin and Tween 60. Bacterial strain marked A96 produced the highest amount of fatty acids on medium with Tween 40 and Tween 80. Bacillus mycoides G3 showed 2-3 fold lower activity than found in case of Bacillus cereus strains. The last analysed strain, Bacillus firmus, confirms that extracellular secretion of lipases is the most intense on the medium with tributyrin, Tween 40 and Tween 80, and the least intense on the medium with Tween 60.

PL

Celem podjętych badań była ocena aktywności lipolitycznej wybranych szczepów Bacillus sp. w zależności od źródła substancji tłuszczowej oraz czasu inkubacji. Szczepy Bacillus pumilus wykazywały największą aktywność na podłożu z tributyryną, a najmniejszą na podłożu z dodatkiem Tween 60. Przy czym najbardziej aktywne były szczepy oznaczone M1, A115 i G8, a najmniej Tw3. Natomiast należący do tej samej grupy co Bacillus pumilus badany szczep Bacillus subtilis G2 wykazywał zbliżoną aktywność do najaktywniejszych szczepów Bacillus pumilus. Porównując pomiędzy sobą aktywność Bacillus cereus, stwierdzono, iż szczep oznaczony G10 uwalniał najwięcej µmoli kwasów tłuszczowych na pożywce z tributyryną oraz Tween 60. Z kolei szczep A96 najwięcej µmoli kwasów tłuszczowych wytwarzał na pożywkach Tween 40 i Tween 80. Bacillus mycoides G3 wykazywał 2-3-krotnie mniejszą aktywność niż stwierdzona u szczepów Bacillus cereus. Ostatni z badanych szczepów Bacillus firmus potwierdza, iż wydzielanie zewnątrzkomórkowych lipaz najintensywniej przebiega na podłożu z tributyryną, w następnej kolejności na podłożach z Tween 40 i Tween 80, a najsłabiej na poŜywce z dodatkiem Tween 60.

15

Model kinetyczny enzymatycznej izopropanolizy trikaprylanu glicerolu

Pilarek M., Szewczyk K.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2004

|

T. 25, z. 3/3

1495-1501

PL

Na przykładzie izopropanolizy trikaprylanu glicerolu przedstawiono analizę opracowanego, matematycznego modelu enzymatycznej, 1,3-regioselektywnej alkoholizy triacylogliceroli katalizowanej przez lipazy. Model zakłada: następczośc poszczególnych etapów alkoholizy, nieodwracalnośc rozrywania wiązań acylowych w cząsteczkach glicerydów, występowanie migracji grupy acylowej z pozycji 2- w pozycję 1 . monoacylogliceroli oraz dezaktywację lipazy zachodzącą w trakcie procesu.

EN

Detailed analysis of new, mathematical model of enzymatic, 1,3-specific triacylglycerols alkoholysis catalyzed by lipases was discussed based on experimental data of tricaprylin isopropanolysis. Irreversibility of acyl bounds cleavage in glycerides, reversible monoglycerides isomerization and irreversible enzyme deactivation has been assumed. A good agreement between the model and experimental data has been obtained.

16

Lipazy grzybowe Mucor Circinelloides i Mucor Racemosus:otrzymywanie i katalityczne właściwości

Antczak T.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2001

|

Z. 298

5-169

PL

Większość znanych lipaz to drobnoustrojowe enzymy pozakomórkowe. Wewnątrzkomórkowe lipazy grzybowe należą do grupy szczególnie interesujących enzymów, poznanych w niewielkim stopniu. Brak danych o tych enzymach związany jest zarówno z rzadkim występowaniem w środowisku mikroorganizmów wytwarzających z wysoką wydajnością wewnątrzkomórkowe lipazy, jak i z trudnościami związanymi z wydzielaniem tych enzymów z komórek. W pracy przedstawiono metodę otrzymywania unikatowych, dotychczas nie opisanych w literaturze, preparatów wewnątrzkomórkowych lipaz Mucor circinelloides i Mucor racenwsus, charakterystykę ich właściwości katalitycznych oraz możliwości aplikacyjne. Skład podłoży hodowlanych służących do otrzymywania lipaz optymalizowano metodą gradientową oraz stosowano w skali mikrotechnicznej w fermentorze o objętości roboczej 10 dm3. Opracowano metody otrzymywania rozpuszczalnych preparatów lipaz o różnym stopniu homogenności oraz immobilizowanych (in situ i na różnych nośnikach), przydatnych w reakcjach syntezy estrów i hydrolizy tłuszczów. Stwierdzono, że lipazy te zarówno w środowisku wodnym jak i rozpuszczalników organicznych wykazują specyficzność substratową sn-1,3 względem triacylogliceroli. Są aktywne w środowisku węglowodorów i eterów alifatycznych o współczynniku polamości log P mieszczącym się w zakresie 2,0-8,8. Najwyższą aktywnością charakteryzują się enzymy związane z mycelium (immobilizowane in situ). Badania nad specyficznością lipaz w reakcji syntezy estrów wykazały, że enzymy te katalizują tworzenie estrów kwasów monokarboksylowych C3-C18 i I rzędowych alkoholi alifatycznych C2-C18 z wydajnością 90-98%. Syntezują także estry alkoholi II i in rzędowych z wydajnością 20-30%, estry alkoholi aromatycznych, lakton kwasu 16-hydroksyheksadekanowego (heksadekanolid) z wydajnością 5% oraz poliestry kwasu kwasu 16-hydroksyheksadekanowego z wydajnością 42%. Katalizują również syntezę estrów sacharydów (mono-, di- i tri-) z wydajnością 50-90%. Ustalono, że produktywność procesu syntezy estrów zależy do szeregu czynników środowiska reakcji takich jak: rodzaj rozpuszczalnika organicznego (tzn. jego właściwości, szczególnie wartość logP rozpuszczalnika), stężenie rozpuszczalnika, stężenia molowego substratów, usytuowanie enzymu w środowisku reakcji, temperaturę, czas, pH warstwy wody niezbędnej oraz obecność w środowisku reakcji substancji regulujących aktywność lipaz (aktywatory i inhibitory lipaz w środowisku niewodnym). Wykryto, czego dotychczas nie opisano w literaturze, że pewne substancje chemiczne mogą wywierać dwojakie (ambiwalentne) działanie na katalityczne właściwości lipaz Mucor w środowisku rozpuszczalników organicznych tzn. w zależności od stężenia są one aktywatorami lub inhibitorami tych enzymów. W przypadku syntezy estrów alkoholi alifatycznych są to: dietanoloamina (DEtA), trietanoloamina (TEtA) i piperazyna. W syntezie heksadekanolidu -pirydyna, natomiast w syntezie estrów sacharydów są nimi: bromek cetylo-pirydyniowy i astaksantyna. Stwierdzono, że podobne dwojakie właściwości posiadają również substancje regulatorowe wydzielone z komórek Mucor, które in vitro aktywują lub inhibują, w zależności od ich stężenia, aktywność lipaz w środowisku niewodnym. Brak do tej pory jakichkolwiek wzmianek w literaturze o obecności takich rodzimych substancji w organizmach wytwarzających lipazy. Opracowano dwie bardzo efektywne metody oczyszczania lipaz do stanu, homogennego oraz zbadano katalityczne właściwości homogennych lipaz. Stwierdzono, że w środowisku wodnym z największą szybkością hydrolizują triacyloglicerole w postaci emulsji stabilizowanych alkoholem poliwinylowym. Homogenne lipazy stosowane w układzie dwufazowym rozpuszczalnik organiczny- woda syntezują estry wyższych kwasów tłuszczowych i pierwszorzędowych alkoholi alifatycznych oraz estry sacharydów a nie syntezują acylogliceroli oraz heksadekanolidu. Wyznaczono stałe katalityczne dla lipaz homogennych oraz immobilizowanych in situ i na nośnikach stałych (o charakterze hydrofilowym i hydrofobowym) w reakcjach hydrolizy różnych estrów. Homogenne lipazy, przy stałym stężeniu wody w środowisku, wykazują najwyższe powinowactwo do acylogliceroli wyższych kwasów tłuszczowych oraz skuteczność katalityczną (catalytical efficiency) kcat/KM rzędu 104 w hydrolizie badanych triacylogliceroli. Skuteczność katalityczna lipaz Mucor związanych z mycelium jest rzędu 107, co pozwala je zakwalifikować do enzymów „wysoko skutecznych". Stwierdzono, że powinowactwo lipaz Mucor związanych z mycelium w stosunku do wody (drugiego substratu w reakcji hydrolizy) jest większe aż około 104 razy niż do trioleinianu glicerolu. Fenomenologiczną właściwością homogennych białek lipaz Mucor, dotychczas również nie opisaną w literaturze, jest ich rozpuszczalność i aktywność w środowisku apolamym. Umożliwiła ona wykonanie badań zmiany struktury enzymu w środowisku niewodnym metodą spektrofotometrii różnicowej UV. Wykazały one, że w rozpuszczalnikach organicznych, podobnie jak w wodzie, lipazy mogą ulegać aktywacji. Jej mechanizm może być podobny do aktywacji tych enzymów zachodzącej na granicy faz (aktywacja między fazowa). Sformułowano hipotezę, że podczas regulacji aktywności lipaz w środowisku niewodnym za pomocą substancji dwojakiego działania następują zmiany przestrzennego położenia domeny polipeptydowej „wieczka" lipazy. Zmiany te są wynikiem perturbacji przez te substancje reszty indolowej tryptofanu znajdującej się na zewnątrz tej domeny. Jak wiadomo, przestrzenne położenie „wieczka", zasłaniającego lub odsłaniającego centrum katalityczne, decyduje o aktywności większości lipaz. Badania zmian konformacyjnych enzymów rozpuszczonych w rozpuszczalniku apolarnym są nowością na skalę światową. Wyprowadzono matematyczny model opisujący reakcję enzymatycznej syntezy estrów w środowisku dwufazowym rozpuszczalnik organiczny-woda. Model ten w chwili obecnej najlepiej opisuje powyższe zagadnienie spośród prac zamieszczonych w dostępnej literaturze. Uwzględnia on wzajemne oddziaływanie zarówno składników fizykochemicznych, zależnych od rodzaju rozpuszczalnika, substratów i produktów oraz temperatury jak i składników katalitycznych, wyrażających wzajemne relacje aktywności lipazy ze składnikami fizykochemicznymi modelu (opisane funkcją Ko=F(A)) oraz ilościowych, których wielkość w pewnych granicach można regulować podczas reakcji (stężenie substratów, współczynnik stosunku objętościowego faz (A) i stężenie wody). Zweryfikowano doświadczalnie przydatność tego modelu do przewidywania wydajności reakcji syntezy w stanie poststacjonarnym. Analizowano modelowe syntezy stearynianów: propylu, butylu i oleilu, oleinianów: propylu, butylu i oleilu jak również estrów sacharydów: kaprylanu sacharozy i oleinianu sacharozy. Wysoka zgodność danych doświadczalnych z wartościami wyliczonymi pozwoliła na przeprowadzenie badań symulacyjnych wpływu poszczególnych składników modelu na przewidywaną wydajność reakcji syntezy estrów. Lipazy Mucor w postaci związanej z mycelium zastosowano do hydrolizy różnych surowców tłuszczowych, takich jak: spożywcze i odpadowe tłuszcze roślinne i zwierzęce, uzyskując wolne kwasy tłuszczowe i glicerol z wydajnością do 95%. Enzymy te skutecznie wykorzystano do częściowej hydrolizy odpadowych osadów tłuszczowych (gromadzonych na różnych etapach procesu technologicznego oczyszczalni ścieków), co umożliwia ich przeprowadzenie w emulsję, która może być zawrócona do ponownej utylizacji. Przeprowadzono optymalizację syntezy estrów wyższych kwasów tłuszczowych metodą gradientową. W jej efekcie sumaryczne wyjściowe stężenie kwasu i alkoholu w mieszaninie reakcyjnej zwiększono o ok. 70%, a wydajność estru, dla tej samej masy lipazy, - o 64%. Dla stężeń substratów 2,3 mol/dm3 (70-80%), w skali 0,1 mola, uzyskano stopień konwersji kwasów 85-98%. Opracowano metodę syntezy estrów w skali preparatywnej 0,1-1 mola. Stosując związaną z mycelium lipazę M. circinelloides i substraty o stężeniach wyjściowych 50-80%, uzyskano wydajności od 90 do 95%, co rokuje praktyczne wykorzystanie tej metody do syntezy estrów wyższych kwasów tłuszczowych i I rzędowych alkoholi alifatycznych.

EN

The majority of known lipases are microbial extracellular enzymes. Intracellular fungal lipases belong to a group of particularly interesting and poorly recognized enzymes. The lack of information on these enzymes results both from limited number of their effective natural producers and difficulties with extraction of these enzymes from cells. The thesis presents the method of obtaining of unique, not reported to date, preparations of intracellular lipases from Mucor circinelloides and Mucor racemosus, characteristics of their catalytic properties, and applications. Composition of the growth media utilized for synthesis of the lipases was optimized using the gradient method. The media were applied in the microtechnical scale in 101 fermentors. Methods of production of soluble preparations of lipases having various degree of homogeneity as well as the immobilized ones (in situ and on various carriers), useful for reactions of esters synthesis and fats hydrolysis, were elaborated. It was found out that these lipases display the substrate sn-1,3 specificity towards triacylglycerols, both in aqueous milieu and in organic solvents. They are active in the milieu of hydrocarbons and aliphatic ethers, which polarity coefficient (log P) ranges from 2.0 to 8.8. Most active were mycelium-bound enzymes (immobilized in situ). Studies on the lipases specificity in esters synthesis revealed that the enzymes catalyze synthesis of esters of monocarboxylic C3-C18 acids and primary aliphatic C2-C18 alcohols with 90-98% yield. They also synthesize esters of secondary and tertiary alcohols with 20-30% yield, aromatic alcohols esters, 16-hydroxydecanoic acid lactone (16-hydroxydecanolide) with 5% yield, and polyesters of the latter acid with 42% yield. The enzymes also catalyze synthesis of esters of saccharides (mono-, di- and tri-) with 50-90% yield and sorbitol esters. The yield of esters synthesis appeared to be dependent on conditions such as the type of organic solvent (namely its properties, particularly the value of log P), its concentration, molar concentration of the substrates, enzyme localization in the reaction milieu, temperature, time, pH of the essential water layer, and the presence of substances influencing the lipases activity (activators and inhibitors of lipases in nonaqueous milieu). It was revealed for the first time (a phenomenon not reported before) that some chemical compounds may ambivalently affect catalytic properties of Mucor lipases in organic solvents, namely they activate or inhibit these enzymes, dependency on concentration. Diethanolamine (DEtA), triethanolamine (TEtA) and piperazine play such a role in synthesis of aliphatic alcohols, pyridine in synthesis of hexandecanolide, cethylpyridine bromide and astaxanthin in synthesis of saccharide esters. The similar properties display some ambivalent substances, isolated from Mucor cells, which in vitro, dependently on their concentration,either activate or inhibit the lipases in nonaqueous milieu. Such native substances from lipase-producing microorganisms have not been reported to date. Two very effective methods of the lipases purification to homogeneity were established in this work, and catalytic properties of the homogeneous lipases were determined. It was found out that in water they are most active against triacylglycerols in the form of emulsions stabilized with polyvinyl alcohol. The homogeneous lipases, dissolved in water phase of the biphasic system, synthesize esters of higher fatty acids and primary aliphatic alcohols, and esters of saccharides, whereas they synthesize neither acylglycerols nor hexadecanolide. Catalytic constants for both the homogeneous lipases and the lipases immobilized in situ and on solid carriers (having hydrophilic or hydrophobic character) in hydrolysis of various esters, were estimated. When the water concentration is kept constant, the homogeneous lipases exhibit the highest affinity towards acylglycerols of higher fatty acids, and the catalytic efficiency (kcat/Km) is equal to about 104, in the hydrolysis of these acylglycerols. The catalytic efficiency of the mycelium-bound Mucor lipases amounts to about 107, that enables their classification as highly effective enzymes. The mycelium-bound Mucor lipases affinity towards water, which is the second substrate in hydrolysis, is approximately 104 higher than towards the glycerol trioleate. The unique feature of the homogeneous Mucor lipases, also not reported to date, is their solubility and activity in apolar environment. This property enabled studies on changes in the enzyme structure in nonaqueous milieu, using UV differential spectrophotometry. The investigations indicate that in organic solvents, the lipases are activated like in water. The activation mechanism may be similar to these enzymes activation occurring at the interface of both phases (interfacjal activation). Based on the observations, the hypothesis was postulated. According to the hypothesis, when the lipases are activated with ambivalent substances in nonaqueous milieu, the spatial rearrangement of the lipase "lid" domain occurs. These changes result from the perturbation of the indole group from the tryptophan residue localized in the exterior of this domain, by these substances. As it is well known, the spatial localization of the lipase "lid", which either closes or opens the catalytic center, determines the activity of the majority of lipases. The studies on conformational changes of enzymes soluble in organic solvents have never been carried out before. The mathematic model describing enzymatic synthesis of esters in biphasic system, composed of organic solvent and water, was invented. The model precisely describes the process, and is superior to other reported ones. It takes into consideration mutual relationships of physicochemical components, dependent on the solvent type, substrates, products, and temperature, catalytic components, expressing mutual relations of the lipase activity with the physicochemical model components (described by the function Ko=F(A)), and the quantitative ones, which values can be regulated in a certain range during the reaction (substrates concentrations, the coefficient of phase volume ratio (A) and water concentration). The usefulness of this model for anticipation of the synthesis yield in post-stationary state, was verified experimentally. The analyzed models of synthesis were as follows: stearates and oleates of propyl, butyl and oleyl, and saccharide esters, such as saccharose caprylate and oleate. High compatibility of experimental data and calculated results, enabled simulation studies on the effect of individual model components on the anticipated yield of esters synthesis. The mycelium-bound Mucor lipases were applied for hydrolysis of various fats, such as food and waste, plant and animal fats, giving fatty acids and glycerol with the yield close to 95%. The enzymes were successfully applied for partial hydrolysis of lipids, deposited in various stages of waste water purification, that enables forming of the lipids emulsion, which can be utilized again. The synthesis of esters of higher fatty acids was optimized using the gradient method. As a result, the total initial concentration of acid and alcohol in the reaction mixture was increased by about 70%, and the yield of ester synthesis for the same enzyme - by about 64%. For the substrates concentration equal to 2.3 mol per liter (70-80%), in the 0.1 mole scale, the degree of acids conversion amounted to 85-98%. The method of esters synthesis in the preparative scale of 0.1-1 mole, was elaborated. Using the mycelium-bound M. circinelloides lipase and the initial substrates concentrations of 50-80%, the yields of 90-95% were achieved, that points to the possibility of practical application of this method for synthesis of esters of higher fatty acids and primary aliphatic alcohols.

17

Biosynteza, właściwości oraz możliwości wykorzystania grzybowych hydrolaz acyloglicerolowych

Adamczak M., Bednarski W.

Prace Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej

|

2000

|

Vol. 26, z. 2

31-46

PL

Przedmiotem prowadzonych doświadczeń było wyselekcjonowanie szczepów grzybów syntetyzujących lipazy charakteryzujące się wysoką aktywnością oraz określenie wpływu wybranych czynników na ich aktywność. Nie stwierdzono różnic w wartości aktywność lipaz syntetyzowanych przez R.miehei i Y.lipolytica namnażane metodą wgłębną wstrząsaną lub w bioreaktorze. Intensywne natlenianie pożywki w bioreaktorze (80%) sprzyjało syntezie lipaz. Najkorzystniejsze aktywności lipaz z R.miehei i Y.lipolytica wynosiły odpowiednio 7,68 IAL i 7,12 JĄŁ. Wysokie aktywności preparatów lipaz z R.miehei i Y.lipolytica uzyskano odpowiednio w 40°C i pH 8,0 oraz 35°C i pH 7,0. Preparaty lipolityczne charakteryzowały się wysoką stabilnością aktywności w roztworach związków powierzchniowo-aktywnych oraz detergentów handlowych, co wskazuje na możliwości ich wykorzystania w produkcji środków czystości.

EN

The aim of the presented experiments was to select fungi able to synthesize highly active lipases and to determine the influence of some chosen factors on lipase activity. There were no differences determined between the lipases synthesized in a submerged shaking or in a fermenter. The intensive aeration of the medium in the fermenter had an influence on the syn-thesis of lipases. The highest lipase activity from R.miehei and Y.lipolytica was 7,68 LAU and 7,12 LAU, respectively. The highest activity of lipases from R.miehei and Y.lipolytica was obtained at 40°C, pH 8,0 and at 35°C, pH 7,0, respectively. The obtained lipolytic preparations can be used in detergent production due to their stability in both surfactant and detergent solutions.

18

Zastosowanie lipaz w syntezie organicznej w środowisku bezwodnym

Chalecki Z., Plenkiewicz J.

Wiadomości Chemiczne

|

1998

|

[Z] 52, 7-8

545-568

EN

In nature the enzymatic reactions are conduced in aqueous media. However for the purpose of organic synthesis nonaqueous conditions such as organic solvents are more suitable regarding reagents stability and reaction equilibrium. Rapidly increasing number of enzyme-catalysed processes shows great possibility of this domain of chemistry. This review presents methods that have been used in lipase-catalysed esterifications and transenterifiacations in nonaqueous media. We show many examples of resolution of racemic alcohols and acids using different lipases in different reaction conditions. We also present a few examples of highly regioselective properties of lipases. There are descibed general principles that govern lipase-catalysed reactions and historical development of biocatalysis in organic synthesis. We hope that this review will be helpful for the investigators and students in solving their problems of enzymatic synthesis.