Utylizacja odpadów pochodzących z zakładów przemysłu spożywczego i paliwowego z wykorzystaniem lipolitycznych drożdży Yarrowia lipolytica

• Autorzy: Mazurczak P. , Zieniuk B. , Fabiszewska A. , Nowak D. , Woloszynowska M. , Bialecka-Florjanczyk E.

Warianty tytułu

EN

Utilization of waste from food and fuel industries by lipolytic yeast of Yarrowia lipolytica

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemysł spożywczy i paliwowy wytwarzają znaczne ilości trudnych w utylizacji hydrofobowych odpadów, stąd istnieje potrzeba poszukiwania nowych metod ich zagospodarowania. Celem badań była ocena możliwości zastosowania wybranych hydrofobowych odpadów przemysłu spożywczego i paliwowego jako głównego źródła węgla oraz induktora syntezy enzymów lipolitycznych w hodowli szczepu drożdży Yarrowia lipolytica W29. Hodowle wstrząsane prowadzono przez 65 h w 28°C w zmodyfikowanym podłożu YPG, w którym glukoza została zastąpiona olejem po procesie wędzenia ryb, tłuszczem po procesie wędzenia wędlin wieprzowych, tłuszczem po pieczeniu kaczej tuszki, zjełczałym masłem klarowanym lub zużytym olejem silnikowym. Stwierdzono, że odpady te mogą być wykorzystywane jako źródło węgla w hodowli drożdży Y. lipolytica. Produkcję enzymów lipolitycznych zaobserwowano w podłożach zawierających tłuszczowe substraty, a aktywność enzymów korelowano ze składem kwasów tłuszczowych. Wykazano, że istnieje możliwość utylizacji zastosowanych substratów odpadowych w procesach mikrobiologicznych do syntezy enzymów o aktywności lipolitycznej.

EN

Waste disposal and by-product management in many branches of industry pose problems in the areas of environmental protection and sustainability. Hydrophobic waste substrates of food and fuel origin stands for one of the continuously gaining ground for waste management fields. The aim of the study was to evaluate the possibility to use food origin wastes and fuel industry waste as a carbon sources in the culture medium for Y. lipolytica W29 with their simultaneous valorization. Culture media contained 2% of waste substrates. In the study there were evaluated yeast biomass yield, number of yeast cells in 1 cm³ of medium and extracellular lipase activity after 65 h of yeast growth on a rotary shaker at 28°C. Five wastes were estimated: oily waste from duck roasting process, oily waste from sausages smoking process, rancid ghee, oily waste from fish smoking process and waste engine oil. Additionally fatty acid composition of lipid waste was analyzed using gas chromatography. It was shown the possibility of using these wastes in cultivation of yeast with their simultaneous valorization by obtaining valuable products, e.g. enzymes such as extracellular lipases as well as biomass intended for feed. Yeast biomass yielded from 19.77 g DM·dm⁻³ for oily waste from duck roasting process to 12.28 g DM·dm⁻³ for oily waste from fish smoking process. It has been found that waste substrates stimulate the synthesis of extracellular lipases with different efficiency. The highest activity was obtained in medium containing smoked fish oil (0.313 U·cm⁻³). Furthermore, in waste engine oil medium no lipase activity of Y. lipolytica yeast was observed, but cells did grow and formed a biofilm. The analysis of fatty acid compositions showed the highest oleic acid content in oily waste from duck roasting process (41.9%), slightly lower waste from sausages smoking process (37.8%) and two-fold lower in fish oil (17.3%). This is very important information, because some authors believe that lipolytic enzymes synthesized by the yeast Y. lipolytica show substrate specificity as compared to that oil. Furthermore, the waste oil from fish smoking process was characterized by the presence of polyunsaturated fatty acids containing more than 20 carbons in chain length (EPA and DHA). There was no correlation between lipolytic activity and oleic acid content in waste fat used as the carbon source in medium, but it can be concluded that Y. lipolytica yeast prefered unsaturated rather than saturated fatty acids in extracellular lipase production.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2017
• Tom: 588
• Opis fizyczny: s.15-24,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Mazurczak P.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Zieniuk B.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Fabiszewska A.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Nowak D.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Woloszynowska M.

• Instytut Przemysłu Organicznego

autor

Bialecka-Florjanczyk E.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• Barth G. (red.), 2013. Yarrowia lipolytica: biotechnological applications. Microbiology Monographs. Springer-Verlag, Berlin–Heidelberg.
• Błażejak S., Gientka I., Bzducha-Wróbel A., Stasiak-Różańska L., Maszewska M., 2014. Ocena zdolności biosyntezy tłuszczu przez drożdże Rhodotorula gracilis w podłożach zawierających ziemniaczaną odpadową wodę sokową wzbogaconą glicerolem. ZPPNR 576, 3–12.
• Braga A., Belo I., 2013. Immobilization of Yarrowia lipolytica for aroma production from castor oil. Appl. Biochem. Biotechnol. 169, 2202–2211.
• Escamilla-Garcíaa E., O’Riordana S., Gomes N., Aguedo M., Belo I., Teixeira J., Marc Belina J., Waché Y., 2014. An air-lift biofilm reactor for the production of γ-decalactones by Yarrowia lipolytica. Process Biochem. 49, 1377–1382.
• Fabiszewska A., 2013. Badania nad właściwościami katalitycznymi drożdży Yarrowia lipolytica w reakcjach biotransformacji. Rozprawa doktorska, SGGW, Warszawa [manuskrypt].
• Fabiszewska A., Mazurczak P., Pielińska A., Zieniuk B., Nowak D., Białecka-Florjańczyk E., 2014. Próba zastosowania drożdży Yarrowia lipolytica KKP379 w zagospodarowaniu odpadów przemysłu rybnego. PTPS 2, 28–33.
• Fickers P., Fudalej F., Nicaud J.M., Destain J., Thonart P., 2005. Selection of new over-producing derivatives for the improvement of extracellular lipase production by the non-conventional yeast Yarrowia lipolytica. J. Biotechnol. 115, 379–386.
• Goncalves C., Lopes M., Ferreira J.P., Belo I., 2009. Biological treatment of olive mill wastewater by non-conventional yeasts. Bioresource Technology 100, 3759–3763.
• Jayathilakan K., Sultana K., Radhakrishna K., Bawa A.S., 2012. Utilization of byproducts and waste materials from meat, poultry and fish processing industries: a review. J. Food Sci. Technol. 49(3), 278–293.
• Kapturowska A., Stolarzewicz I., Krzyczkowska J., Białecka-Florjańczyk E., 2012. Studies on lipolytic activity of sonicated enzymes from Yarrowia lipolytica. Ultrason Sonochem. 19, 86–191.
• Kawa-Rygielska J., Czubaszek A., Pietrzak W., 2013. Some aspects of baking industry wastes utilization in bioethanol production. ZPPNR 575, 71–77.
• Krzyczkowska J., Stolarzewicz I., Białecka-Florjańczyk E., 2009. Spektrofotometryczna metoda pomiaru aktywności lipaz w reakcji hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu. W: Wielokierunkowość badań w rolnictwie i leśnictwie 2, 665–671.
• Rebah F.B., Miled N., 2013. Fish processing wastes for microbial enzyme production: a review. Biotech. 3, 255–265.
• Saygün A., Sahin-Yesilcubuk N., Aran N., 2014. Effects of different oil sources and residues on biomass and metabolite production by Yarrowia lipolytica YB 423-12. J. Am. Oil Chem. Soc. 91, 1521–1530.
• Siemianowski K., Szpendowski J., 2015. Metody włączania białek serwatkowych w technologii niedojrzewających kwasowych serów twarogowych. ŻNTJ 5, 23–32.
• Yano Y., Oikawa H., Satomi M., 2008. Reduction of lipids in fish meal prepared from fish waste by a yeast Yarrowia lipolytica. Int. J. Food Microbiol. 121, 302–307.
• Zinjarde S., Apte M., Mohite P., Kumar A.R., 2014. Yarrowia lipolytica and pollutants: Interactions and applications. Biotechnol. Adv. 32(5), 920–933.

Identyfikatory

DOI

10.22630/ZPPNR.2017.588.2