Investigation of the basic laws of the kinetics of biocatalytic hydrolysis of vegetable oil

Abstract

Since the day a person is born, nutrition plays a key part in maintaining his or her health by shaping the longevity potential. Different kinds of nutrients, ingested through food and transformed into structural elements of cells through complex biochemical processes, provide the body with building blocks and energy, determining health, physical, and mental activity, as well as life expectancy. Among such substances are polyunsaturated fatty acids, known to exert an active effect on blood plasma lipids. In particular, they reduce excess low-density cholesterol and significantly reduce the risk of developing and aggravating diseases caused by atherosclerosis. The biocatalytic hydrolysis of vegetable oils is a promising process for the production of polyunsaturated fatty acids. A comprehensive study of the kinetics and thermodynamics of the above process was carried out, which allowed us to develop a relevant mathematical model and identify the basic laws of kinetics. The rate constants of the direct and reverse reactions running in the reaction systems, as well as the equilibrium constants of each of them, were determined. The data obtained were used to compute the thermodynamic parameters and draw conclusions about the contribution of each reaction to the overall process. The results of this investigation will be a scientific basis for the development of an industrial biocatalytic technology for the hydrolysis of vegetable oils to produce polyunsaturated fatty acids, highly demanded in the food industry.Харчування із самого моменту народження людини відіграє ключову роль у збереженні його здоров’я, формуючи потенціал, що забезпечує довголіття. Різні поживні речовини, надходячи з їжею в організм і переутворюючись у ході метаболізму в результаті складних біохімічних процесів у структурні елементи клітин, забезпечують його пластичним матеріалом і енергією, визначаючи здоров’я, фізичну і розумову активність та тривалість життя людини. Одними із таких речовин є поліненасичені жирні кислоти, які активно впливають на ліпіди плазми крові, а саме зменшують надлишок холестерину низької щільності, дозволяють значно знизити ризик розвитку та прогресування захворювань, спричинених атеросклерозом. Перспективним процесом виробництва поліненасичених жирних кислот є біокаталітичний гідроліз рослинних олій. В роботі здійснено комплексне дослідження кінетики і термодинаміки вказаного процесу, в результаті якого було розроблено відповідну математичну модель та встановлено основні закономірності кінетики. Визначено константи швидкостей прямих і зворотних реакцій, що протікають у реакційних системах, а також константи рівноваги кожної з них. На основі отриманих даних розраховано термодинамічні параметри та зроблено висновки про внесок кожної з реакцій в загальний процес у цілому. Результати дослідження слугуватимуть науковим фундаментом для розробки промислової біокаталітичної технології гідролізу рослинних олій, спрямованої на виробництво поліненасичених жирних кислот, які мають великий попит у харчовій галузі.