Hydrolysis of Castor Oil with Lipases and Organic Solvents

Lipase와 유기용매를 이용한 Castor Oil의 가수분해

The enzymatic hydrolysis of Castor oil for the mass production of ricinoleic acid was studied to find out the optimum conditions such as solvents and the weight ratio of substrate to enzyme. Three different lipases were tested for the hydrolysis of castor oil: lipase from Porcine Pancrease(lipsase PP), lipase from Candida cylindracea(lipase CC), lipase from Candida Rugosa(lipase CR). The poor mass transfer in water caused a low degree of hydrolysis of castor oil. To overcome this problem, organic solvents were used. Among organic solvents tested, hydrophobic solvents gave better results of hydrolysis than hydrophilic solvents. Organic solvents also lowered or changed the effect of pH. Isopropyl ether made complete hydrolysis of castor oil. The ratio of water to isopropyl ether and the ratio of weight ratio of lipase to castor oil were important for the hydrolysis of castor oil. At 30$^{\circ}C$ castor oil was completely hydrolyzed by 4 wt% of lipase in the mixture of isopropyl ether and water(1:1 in volume).

본 연구에서는 lipase를 이용해서 ricinoleic acid를 대량생산하기 위해 피마자유의 완전가수분해 조건을 찾고자 하였다. 널리 알려진 lipase CR, lipase CC, lipase PP를 대상으로 피마자유의 가수분해의 가능성을 시험하고, 유기용매를 사용함으로써 가수분해도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 일반적으로 lipase의 활성을 감소시키는 극성용매의 경우 피마자유의 가수분해에 있어서도 효소의 활성을 감소시켰고, 물과 섞이지 않는 hydrophobic solvent가 피마자유의 가수분해도를 크게 증가시키는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 isopropyl ether의 효과가 가장 크며, 조건에 따라 가수분해도를 두 배 이상 증가시킨다는 것을 확인하였다. 그리고 유기용매를 사용함으로써 pH의 영향을 바꾸거나 감소시킬 수 있다는 사실도 확인하였다. 용매와 물의 부피비에 의해서 가수분해가 영향을 받는다는 사실과 특히 유기용매보다는 물의 양에 절대적으로 영향받는다는 사실을 발견하였다. 하지만, 물과 유기용매의 부피비와 함께 lipase와 피마자유의 무게비도 매우 중요하다는 것을 확인하였다. 30$^{\circ}C$에서 isopropyl ether를 사용할 경우 무게 비로 2 wt%일 때는 약 82%, 4 wt% 이상의 lipase CC나 lipase CR을 사용하면 피마자유가 완전히 가수분해되는 사실을 발견하였다.