Production and characterization of enzymatically produced surfactants

Abstract

Propil laurate ve laurik asidin früktoz esterleri, tutuklanmış lipaz enzimi (Novozym 435) kullanılarak üretildi. Reaksiyonu senteze yönlendirmek için, moleküller elek kullanıldı. Çalışmanın ilk bölümünde, propil laurate üretimi için, enzimin optimum çalışma parametreleri belirlendi. Laurik asit ve früktozdan mono, -di ve yüksek esterleri üretilerek ve kalitatif ve kantitatif olarak HPLC ile analiz edildi. Ürünlerin kolon kromatografîsi kullanılarak saflaştırılmasından sonra, yüzey aktif maddesi özellikleri (HLB değeri, kritik miselle konsantrasyonu, yüzey gerilimi ve emülsiyon kararlılığı) deneysel olarak incelendi. Sonuçlara göre, maksimum propil laurate miktarına isopropil alkol kullanılarak ulaşıldı. Ürün miktarı, 5 mmol laurik asit derişimine kadar lineer idi. Maksimum aktivite 60 ° C de elde edildi. Ürün oluşumu, enzim miktarı 50 mg oluncaya değin lineer artış gösterdi. Propil laurate miktarı 50 dakikaya kadar lineer olarak arttı. Esterlerin miktarı laurik asit/früktoz oranına ve reaksiyon zamanına göre değişti. Propil laurate, früktoz monolaurate ve früktoz dilaurate in HLB değerleri sırasıyla 3.5, 8.95 ve 5.3 dür. CMC değerleri ise 6.84 x 10`4 M, 7.20 x 10`s M ve 6.40 x 10`5 M idi. İletkenlik ve yüzey gerilim grafiklerinden elde edilen CMC değerleri birbirine benzerlikgösterdi. Yüzey aktif maddesinin konsantrasyonu arttığı zaman, emülsiyon kararlığının da arttığı gözlendi. Friiktoz dilaurate diğer esterlerden daha iyi dayanıklılık sağladı. Sonuçlar, enzimatik olarak hazırlanan ve saflaştırılan bu madddelerin, genel yüzey aktif maddelerinin özelliklerini taşıdıklarını göstermiştir. Gıda endüstrisinde kullanılmaları, üretimlerinde doğal kaynakların kullanımı, saflaştırılmalarının ve modifikasyonlarının kolay olması, son üründe toksik kalıntı içermemeleri gibi avantajlarının olmasından dolayı uygun bulundu. Biyolojik olarak parçalanabilme özelliği taşıdıklarından dolayı da çevreye zarar vermemektedirler. Anahtar kelimeler: Candida antarctica lipaz, esterifikasyon, yüzey aktif maddeleri, emülgatörler, laurik asit, früktoz,

Propyl laurate and lauric acid esters of fructose were produced by using immobilized lipase (Novozym 435). Molecular sieve was used to shift the reaction towards the synthesis. In the first part of the work, the optimum working parameters of the enzyme for the production of propyl laurate were investigated. The mono, -di and higher esters of lauric acid with fructose were obtained and analyzed qualitatively and quantitatively by HPLC. After the purification of products by column chromatography, the surfactant properties (HLB value, critical micelle concentration, surface tension and emulsion stabilization) were evaluated experimentally. According to the results, maximum amount of propyl laurate was obtained when isopropyl alcohol was used. The product formation was followed by a linear increase up to lauric acid concentration of 5 mmole. The maximum activity was obtained at 60°C. The amount of product seemed to be linearly proportional to enzyme concentration up to 50 mg. There was a linear increase in the amount of propyl laurate up to 50 min of reaction time. The amount of esters was observed to vary depending on the ratio of lauric acid to fructose and the reaction time. The HLB value of propyl laurate, fructose monolaurate and fructose dilaurate were calculated as 3.5, 8.95 and 5.3, their CMC values were calculated as 6.84 x 10`4 M, 7.20 x 10`5 M and 6.40 x 10`5 M, iiirespectively. The CMC values of esters obtained from conductivity curve and surface tension curve were similar to each other. It was found that when the concentration of surfactant increased, the stabilization of emulsion also increased. Fructose dilaurate showed better stability than the other esters. Results showed that, these enzymatically prepared and purified substances have the properties of general surfactants. In addition, their use in food industry was found to be suitable depending on the advantages such as use of natural sources in their production, ease of purification and modification, absence of toxic impurity in the final product. They are also harmless to the environment because they are biodegradable. Key words : Candida antarctica lipase, esterification, surfactants, emulsifiers, lauric acid, fructose