Enzymatic esterification of olive-pomace oil

Abstract

oz PİRİNA YAĞININ ENZİMATİK ESTERİFİKASYONU ÇİFTÇİ, Ozan Nazım Yüksek Lisans Tezi, Gıda Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Sibel FADILOĞLU Temmuz 2003 Bu çalışmada pirina yağındaki serbest yağ asitlerinin gliserolle enzimatik esterifıkasyonu mikro miktarda suyun varlığında, tutuklanmış Candida antarctica lipaz enzimi kullanılarak gerçekleştirildi. Reaksiyon zamanı, moleküler elek, enzim konsantrasyonu ve sıcaklığın serbest yağ asidi miktarına ve gliserol miktarının pirina yağının gliserit kompozisyonu değişimine etkisi araştırıldı. Reaksiyon karışımında 750 mg moleküler elek varlığında pirina yağının asitliği (% 32), % 2.36' ya düştü. Esteri fıkasyon reaksiyonlarının etkinliğinin ortamdaki moleküler elek miktarına bağlı olduğu gözlendi. Moleküler elek miktarı arttıkça serbest yağ asitlerinin belirlenen zamanda dönüşümü de arttı. Moleküler eleğin yokluğunda esterifıkasyon reaksiyonu tersi reaksiyona yani hidrolize yönlendi. Serbest yağ asitlerinin gliseritlere en fazla oranda dönüşümü 60 dakikada 27.2 mg/mL enzim konsantrasyonu ile gözlendi. Serbest yağ asidi miktarı tüm sıcaklıklarda, artan reaksiyon zamanı ile hızlı bir şekilde azaldı ve bu azalma yüksek sıcaklıklarda daha hızlı idi. Serbest yağ asidi miktarı 60°C de ve 120 dakikada dengeye ulaştı. Fakat, 40 ve 50°C de dengeye ulaşmak için gereken süre 300 dakika civarında idi. ANOVA, sıcaklığın serbest yağ asidi miktarına etkilerinin anlamlı oluğunu gösterdi (p<0.05). Lineer olmayan regresyon analizinden elde edilen sonuçlar, pirina yağının serbest yağ asitiliğindeki düşmenin reaksiyon derecesinin 1.3 olduğunu gösterdi. Serbest yağ asitliğindeki düşüşün aktivasyon enerjisi 32.89 kJ mol _1 olarak hesaplandı. Gliserol miktarının etkisini araştırmak için, esterifıkasyon reaksiyonları gliserolün yokluğunda ve varlığında (gliserolün serbest yağ asitlerine molar oranı 1/3 ve 1/6) gerçekleştirildi. Gliserolün yokluğunda, 8 saatlik reaksiyon süresi sonunda, trigliserit konsantrasyonu vi% 33' den % 40' a yükselirken, serbest yağ asidi konsantrasyonu % 32'den % 21 'e düştü. Serbest yağ asitliğindeki en önemli düşüş ve trigliseritlerdeki en önemli artış, sınırlayıcı miktarda gliserolün (gliserolün serbest yağ asitlerine molar oranı 1/3) varlığında gerçekleşti. Serbest yağ asitliği % 2.5' e düştü ve trigliserit konsantrasyonu % 78' e yükseldi. Serbest yağ asitliğindeki ve trigliseritlerdeki değişim istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p<0.05). Anahtar kelimeler: Enzimatik esterifıkasyon, lipaz, pirina yağı. vıı

ABSTRACT ENZYMATIC ESTERIFICATION OF OLIVE-POMACE OIL ÇİFTÇİ, Ozan Nazım M.Sc. in Food Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Sibel FADILO?LU July 2003 In this study, enzymatic esterification of free fatty acids of olive-pomace oil with glycerol was carried out in microaqueous conditions by using immobilized Candida antarctica lipase. The effects of reaction time, molecular sieve, enzyme concentration and reaction temperature on free fatty acid content, and the effect of glycerol amount on the change in glyceride composition of olive-pomace oil were investigated. The initial acidity of the olive-pomace oil (32 %) reduced to 2.36 % in the presence of 750 mg of molecular sieve in the reaction mixture. It was observed that the effectiveness of esterification reactions was related to the amount of molecular sieve present. As the amount of molecular sieve increased, the conversion of free fatty acids also increased at a defined time. In the absence of molecular sieve, the esterification reaction forced to reverse reaction that was the hydrolysis. The greater conversion of free fatty acids into glycerides was observed at an enzyme concentration of 27.2 mg/mL within 60 min. FFA content decreased sharply with increasing reaction time at all temperatures, and it was sharper at higher temperatures. FFA content reached into the equilibrium in almost 120 min at 60°C. However, the time to reach into the equilibrium was around 300 min at 40 and 50°C. ANOVA showed that the effects of temperature on free fatty acid content were significant (p<0.05). Results obtained from non-linear regression analysis indicated that reaction order was 1.3 for free fatty acid reduction in the olive-pomace oil. Calculated activation energy for free fatty acid reduction was 32.89 kJ mol `'. In order to investigate the effect of glycerol content, esterification reactions were carried out in the absence and in the presence (glycerol to FFA molar ratio of 1/3 and IV1/6) of glycerol. In the absence of glycerol, FFA concentration decreased from 32 to 21 % while triacylglycerol concentration increased from 33 to 40 % by the end of 8 hours of reaction time. The most significant decrease in FFA and increase in triacylglycerols was observed at the limiting concentration of glycerol (glycerol to FFA molar ratio of 1/3). The free fatty acid concentration decreased to a value of 2.5 % and triacylglycerol concentration increased up to 78 %. The change in both FFA and triacylglycerol concentrations was found to be significant (p<0.05) statistically. Keywords: Enzymatic esterification, lipase, olive-pomace oil.