Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu

Togayhan Kutluk

doi:10.17714/gumusfenbil.715085

TR EN

Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu

Öz

Birçok endüstriyel tesisin hammadde kaynağı olarak kullanılan yağların hidrolizi önemli bir kimyasal prosestir. Yağ asitleri yenilenebilir kaynaklardan üretilen yağların hidrolizi ile sentezlenir. Son yıllarda bitkisel ve hayvansal yağlara alternatif mikroalglerden elde edilen yağların hammadde kaynağı olarak kullanılması giderek yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada Design Expert bilgisayar programı yardımı ile Chlorella protothecoides mikroalg yağının Noopazyme lipazı katalizörlüğünde hidroliz tepkimesine etki eden parametrelerin (lipaz miktarı, sıcaklık, yağ/su (g/g)) etkileri incelenerek yüksek dönüşümle serbest yağ asitleri (SYA) elde etmek amacı ile optimizasyonu yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda en yüksek SYA içeriği (%98), lipaz miktarı %15, yağ/su oranı (g/g) 0.20 ve sıcaklık 55°C olduğu koşullarda elde edilmiştir. Ayrıca Noopazyme lipazının 4 kez tekrar kullanılması sonucunda aktivitesinin %40’ını kaybettiği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Alg yağı, Chlorella protothecoides, Hidroliz, Lipaz, Yanıt yüzey yöntemi

Kaynakça

Aguieiras, E.C.G., Oliveira, E.D., Castro, A.M., Langone, M.A.P. ve Freire, D.M.G. (2014). Biodiesel production from Acrocomia aculeata acid oil by (enzyme/enzyme) hydroesterification process: use of vegetable lipase and fermented solid as low-cost biocatalysts. Fuel, 135, 315–321. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.06.069
Altın, N. (2017). Chlorella variabilis Türü Mikroalgin Büyümesine ve Yağ İçeriğine Etki Eden Parametrelerin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
Bahadi, M., Yusoff, M.F., Salimon, J. ve Derawi, D. (2020). Optimization of response surface methodology by d- optimal design for alkaline hydrolysis of crude palm kernel oil. Sains Malaysiana, 49, 29-41. https://doi.org/10.17576/jsm-2020-4901-04
Castro, H.F., Mendes, A.A., Santos, J.C. ve Aguiar, C.L. (2004). Modification of oils and fats by biotransformation. Química Nova, 27, 146–156. https://doi.org/10.1590/S0100-40422004000100025
Chen, W., Sun, S., Liang, S., Peng, L., Wang, Y. ve Shen, M. (2014). Lipase-catalyzed hydrolysis of linseed oil: optimization using response surface methodology. Journal of Oleo Science, 64, 619-628. https://doi.org/10.5650/jos.ess13189
Chu, B.S., Quek, S.Y. ve Baharin, B.S. (2003). Optimization of enzymatic hydrolysis for concentration of vitamin E in palm fatty acid distillate. Food Chemistry, 80, 295–302. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(02)00178-4
David, F., Sandra, P. ve Vickers, A.K. (2005). Column selection for the analysis of fatty acids methyl esters. Application Agilent Technologies Incorporation.
Hasan, F., Shah, A.A. ve Hameed, A. (2009). Methods for detection and characterization of lipases: a comprehensive review. Biotechnology Advances, 27, 782–798. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2009.06.001
Hung, C.S., Nguyen, C.H., Nguyen, M.L., Tran, P.T., Wang, F.M. ve Guan, Y.L. (2018). Liquid lipase‐catalyzed hydrolysis of gac oil for fatty acid production: Optimization using response surface methodology. Biotechnology Progress, 34, 1129-1136. https://doi.org/10.1002/btpr.2714
Kumar, T., Kumar, S. ve Kumar, S. (2003). Adsorption of resorcinol and catechol on granular activated carbon: equilibrium and kinetics. Pergamon Carbon, 41, 3015–3025. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(03)00431-7

Maruyama, T., Nakajima, M., Ichikawa, S., Nabetani, H., Furusaki, S. ve Seki, M. (2000). Oil–water interfacial activation of lipase for interesterification of triglycerideand fatty acid. Journal of American Oil Chemistry Society, 77, 1121–1127. https://doi.org/10.1007/s11746-000-0176-4
Montgomery, C.D. (2012). Design and Analysis of Experiments (8th ed.). New York: John Wiley & Sons. Murty, V.R., Bhat, J. ve Muniswaran, P.K.A. (2002). Hydrolysis of oils by using immobilized lipase enzyme: a review. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 7, 57–66. https://doi.org/10.1007/BF02935881
Neena, N.G. (1997). Application of lipase. Journal of American Oil Chemistry Society, 74, 621–634. https://doi.org/10.1007/s11746-997-0194-x
Nigiz, F.U. (2019). Synthesis of a novel graphene–kaolin–alginate adsorbent or dye removal, and optimization of the adsorption by response surface methodology. Research on Chemical Intermediates, 45, 3739–3753. https://doi.org/10.1007/s11164-019-03818-z
Oliveira, E.D., Silva, P.R., Ramos, A.P., Aranda D.A.G. ve Freire, D.M.G. (2011). Study of soybean oil hydrolysis catalyzed by Thermomyces lanuginosus lipase and its application to biodiesel production via hydroesterification. Enzyme Research, https:// doi.org/10.4061/2011/618692.
Özgen, M. (2013). Halofilik Arkeal Kaynaklı Lipaz Üretim Koşullarının Optimizasyonu ve Aktif Lipazın Saflaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Rooney, D. ve Weatherley, L.R. (2001). The effect of reaction conditions upon lipase catalysed hydrolysis of high oleate sunflower oil in a stirred liquid–liquid reactor. Process Biochemistry, 36, 947–953. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(01)00130-3
Russell, V.L. (2009). Response surface methods in using RSM, Journal of Statistical Software, 32, 1-17. https://doi.org/10.18637/jss.v032.i07
Sharma, A., Chaurasia, P.S. ve Dalai, A.K. (2012). Enzymatic hydrolysis of cod liver oil for the fatty acids production. Catalysis Today, 207, 93–100. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.05.006
Sharma, S., Gangal, S. ve Rauf, A. (2009). Lipase mediated hydrolysis of Mimusops elengi Parkinsonia aculeata and seed oils for determining the positional distribution of fatty acids. Industrial Crops and Products, 30, 325–328. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2009.04.004
Shrivastsvs, A., Sandagar, P., Baja, I. ve Singhal, R. (2008). Media optimization for the production of U-linolenic acid by Cunninghamella Echinulata var. elegans MTCC 522 using response surface methodology. International Journal of Food Engineering, 4, 1–32. https://doi.org/10.2202/1556-3758.1178
Stoytcheva, M., Montero, G., Zlatev, R., León, J.A. ve Gochev, V. (2012). Analytical methods for lipases activity determination: a review. Current Analytical Chemistry, 8, 400-407. https://doi.org/10.2174/157341112801264879
Sousa, J.S., Cavalcanti-Oliveira, E.D., Aranda, D.A.G. ve Freire, D.M.G. (2010). Application of lipase from the physic nut (Jatropha curcas L.) to a new hydrid (enzyme/chemical) hydroesterification process for biodiesel production. Journal of Moleculaer Catalysis B: Enzymatic, 65, 133–137. https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2010.01.003
Talukder, M.M.R., Wu, J.C., Fen, N.M. ve Melissa, Y.L.S. (2010a). Two step lipase catalysis for production of biodiesel. Biochemical Engineering Journal, 49, 207–212. https://doi.org/10.1016/j.bej.2009.12.015
Talukder, M.M.R, Wu J.C. ve Chua, L.P.L. (2010b). Conversion of waste cooking oil to biodiesel via enzymatic hydrolysis followed by chemical esterification. Energy Fuel, 24,2016–2019. https://doi.org/10.1021/ef9011824
Ting, W.J, Huang, C.M., Nair G.R. ve Wu W.T. (2008). An enzymatic/acid-catalyzed hybrid process for biodiesel production from soybean oil. Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers, 39, 203–210. https://doi.org/10.1016/j.jcice.2008.01.004
Watanabe, Y., Nagao, T., Nishida, Y., Takagi, Y. ve Shimada, Y. (2007). Enzymatic production of fatty acid methyl esters by hydrolysis of acid oil followed by esterification. Journal of American Oil Chemists’ Society, 84, 1015–1021. https://doi.org/10.1007/s11746-007-1143-4
Xin, C., Wei, D. ve Liu D. (2008). Effect of several factors on soluble lipase mediated biodiesel preparation in the biphasic aqueous-oil systems. Journal of Microbiology and Biotechnology, 24, 2097-2102. https://doi.org/ 10.1007/s11274-008-9714-6
Yadav, G.D. ve Borkar, I.V. (2009). Synthesis of n-butyl acetamide over immobilized lipase. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 84, 420–426. https://doi.org/10.1002/jctb.2056
Yadav, G. D. ve Devi, K.M. (2004). Kinetics of Hydrolysis of Tetrahydrofurfuryl Butyrate in a Three Phase System Containing Immobilized Lipase from Candida Antarctica. Biochemical Engineering Journal, 17, 57–63. https://doi.org/10.1016/S1369-703X(03)00125-6
Yadav, G.D., Sajgure, A.D. ve Dhoot, S.B. (2008). Insight into microwave irradiation andenzyme catalysis in enantioselective resolution of RS-methyl mandelate. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 83, 145–1153. https://doi.org/10.1002/jctb.1975
Yan, J., Liu, S., Hu, J., Gui, X., Wang, G. ve Yan, Y. (2011). Enzymatic enrichment of polyunsaturated fatty acids using novel lipase preparations modified by combination of immobilization and fish oil treatment. Bioresource Technology, 102, 7154–7158. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.04.065
Yuan, X., Liu, J., Zeng, G., Shi, J., Tong, J. ve Huang, G. (2008). Optimization of conversion of waste rapeseed oil with high FFA to biodiesel using response surface methodology, Renewable Energy. 33, 1678–1684.
Zenevicz, M.P., Jacques, A., Furigo, A., Oliveira, J.V. ve Oliveira, D. (2016). Enzymatic hydrolysis of soybean and waste cooking oils under ultrasound system. Industrial Crops and Products, 80, 235–241. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.11.031

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Togayhan Kutluk ^*
0000-0001-7249-9902
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

15 Ocak 2021

Gönderilme Tarihi

6 Nisan 2020

Kabul Tarihi

26 Kasım 2020

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2021 Cilt: 11 Sayı: 1

DOI

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.715085

IZ

https://izlik.org/JA89LD55HB

APA

Kutluk, T. (2021). Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11(1), 111-125. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.715085

AMA

1.Kutluk T. Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2021;11(1):111-125. doi:10.17714/gumusfenbil.715085

Chicago

Kutluk, Togayhan. 2021. “Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 11 (1): 111-25. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.715085.

EndNote

Kutluk T (01 Ocak 2021) Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 11 1 111–125.

IEEE

[1]T. Kutluk, “Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu”, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 11, sy 1, ss. 111–125, Oca. 2021, doi: 10.17714/gumusfenbil.715085.

ISNAD

Kutluk, Togayhan. “Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 11/1 (01 Ocak 2021): 111-125. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.715085.

JAMA

1.Kutluk T. Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2021;11:111–125.

MLA

Kutluk, Togayhan. “Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 11, sy 1, Ocak 2021, ss. 111-25, doi:10.17714/gumusfenbil.715085.

Vancouver

1.Togayhan Kutluk. Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 01 Ocak 2021;11(1):111-25. doi:10.17714/gumusfenbil.715085

Cited By

Lipase catalysis: an environmentally friendly production for polyol esters (biolubricant) from microalgae oil

Environmental Technology

https://doi.org/10.1080/09593330.2022.2079999

e-ISSN: 2146-538X Yayın Modeli: Sürekli Yayın Atıf Dizinleri: TR Dizin , SCOPUS

Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu

Mikroalg yağının lipaz katalizli hidroliz tepkimesine etki eden proses parametrelerinin istatiksel yöntemle optimizasyonu

Öz

Anahtar Kelimeler

Statistical optimization of hydrolysis reaction process parameters by lipase catalysis of microalgae oil

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster

Cited By

Lipase catalysis: an environmentally friendly production for polyol esters (biolubricant) from microalgae oil