Title
Sinteza liposolubilnih askorbil-estara karboksilnih kiselina katalizovana imobilisanim lipazama
Creator
Ćorović, Marija M.
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 24.03.2016.
Other responsibilities
mentor
Bezbradica, Dejan, 1974-
član komisije
Knežević-Jugović, Zorica, 1969-
član komisije
Antov, Mirjana, 1967-
član komisije
Marinković, Aleksandar, 1970-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Tehnološko-metalurški fakultet
Alternative title
Synthesis of liposoluble carboxylic acid ascorbyl esters catalyzed by immobilized lipases
Publisher
[M. Ćorović]
Format
[12], 205 listova
description
Tehnološko inženjerstvo - Biohemijsko inženjerstvo i biotehnologija / Engineering Technology - Biochemical Engineering and Biotechnology
Abstract (sr)
U okviru ove teze, ispitana je mogućnost efikasne i ekonomične proizvodnje askorbil-estara
karboksilnih kiselina katalizovane imobilisanim lipazama. Testiran je veći broj lipaza,
donora acil-ostatka i organskih rastvarača. Kao pogodni reakcioni medijumi su se pokazali
polarni organski rastvarači u kojima je vitamin C rastvorljiv (t-butanol i aceton). Utvrđeno
je da je lipaza tipa B producenta Candida antarctica (CAL B) najaktivniji katalizator u reakciji
esterifikacije, kao i da je njen afinitet prema zasićenim karboksilnim kiselinama kratke i
srednje dužine lanca i mono- i polinezasićenim masnim kiselinama dugog lanca veći nego
prema zasićenim masnim kiselinama dugog lanca. Upravo ovi askorbil-estri pokazali su i
najjače antioksidativno dejstvo. Optimizacija najznačajnijih reakcionih parametara vršena je
statističkim planiranjem eksperimenata i primenom metode odzivnih površina u sintezi
askorbil-oleata. Kao odzivna veličina je odabran specifični prinos koji predstavlja količinu
proizvedenog estra po masi utrošene imobilisane lipaze, čime je ostvaren uvid u
ekonomičnost enzimskog procesa. Na taj način je na 60°C, sa 0,135 M vitamina C, 0,2
%(w/v) lipaze, oleinskom kiselinom u višku (8:1) i pri početnom sadržaju vode od 0,018
%(v/v) postignut maksimalni specifični prinos od 16,7 mmol g-1. Dalje povećanje
efikasnosti procesa ostvareno je dodavanjem molekulskih sita u cilju uklanjanja viška vode,
upotrebom katalizatora u konsekutivnim reakcionim ciklusima i reaktivacijom delimično
inaktivirane lipaze. Kinetička studija je pokazala da se početne brzine reakcije mogu
modelovati ping-pong bi-bi mehanizmom sa inhibicijom vitaminom C. Finalnim modelom,
u koji je uključen i efekat povratne reakcije hidrolize, dobro su fitovani i eksperimentalni
podaci u dugim reakcionim vremenima.
S obzirom na to da je visoka cena korišćenog komercijalnog imobilisanog preparata
(Novozym® 435) jedna od najvećih prepreka komercijalizaciji postupaka enzimske sinteze
askorbil-estara, u sledećem delu disertacije ispitani su različiti nosači i metode za
imobilizaciju CAL B u cilju dobijanja aktivnijih i/ili jeftinijih biokatalizatora. Najveću
esterifikacionu aktivnost, sličnu Novozym®-u 435, pokazala je CAL B imobilisana na
makroporozni hidrofobni nosač Purolite® MN102 na bazi stiren-divinilbenzena sa...
Abstract (en)
In this thesis, possibility of efficient and economical production of carboxylic acid ascorbyl
esters catalyzed by immobilized lipases was examined. Vast number of lipases, acyl donors,
and organic solvents was tested. Suitable reaction mediums were polar organic solvents in
which vitamin C was soluble (t-butanol and acetone). It was determined that lipase B from
Candida antarctica (CAL B) was the most active catalyst in the esterification and that its
affinity towards saturated short- and medium-chain carboxylic acids and unsaturated longchain
fatty acids was higher comparing to saturated long-chain fatty acids. Antioxidant
activity of these esters was higher, as well. Optimization of crucial reaction parameters was
performed by using statistically designed experimental plan and response surface
methodology for the synthesis of ascorbyl oleate. As a response, specific yield, which
represents amount of ester produced per mass of utilized immobilized lipase, was chosen,
since it gave insight in cost effectiveness of enzymatic process. In that way, at 60 °C, with
0.135 M of vitamin C, 0.2 %(w/v) of lipase, oleic acid in excess (8:1), and at initial water
content of 0.018 %(v/v), maximum specific ester yield of 16.7 mmol g-1 was accomplished.
Process efficiency was additionally enhanced by adding molecular sieves in order to remove
excessive amount of water, by reusing biocatalyst in consecutive reaction cycles, and by
reactivating partially inactivated lipase. Kinetic study revealed that initial reaction rates
could be modeled by ping-pong bi-bi mechanism with inhibition by vitamin C. By
including reverse reaction of hydrolysis in final model, experimental data at long reaction
times were properly fitted, as well.
Considering the fact that high price of commercial immobilized preparation (Novozym®
435) that was used is one of the largest obstacles for commercialization of the enzymecatalyzed
ascorbyl ester synthesis processes, within subsequent part of dissertation different
carriers and methods for the immobilization of CAL B were tested, in order to obtain more
active and/or cheaper biocatalysts. Highest esterifying activity, similar to Novozym® 435,
was demonstrated by CAL B immobilized onto styrene-divinylbenzene based macroporous
hydrophobic carrier with tertiary amino groups, Purolite® MN102, but its production costs...
Authors Key words
vitamin C, karboksilne kiseline, lipaze, esterifikacija, liposolubilnost,
antioksidans, optimizacija, imobilizacija, kinetika
Authors Key words
vitamin C, carboxylic acids, lipases, esterification, liposolubility, antioxidant,
optimization, immobilization, kinetics
Classification
677.027.622.1:577.15:577.164.2
Type
Tekst
Abstract (sr)
U okviru ove teze, ispitana je mogućnost efikasne i ekonomične proizvodnje askorbil-estara
karboksilnih kiselina katalizovane imobilisanim lipazama. Testiran je veći broj lipaza,
donora acil-ostatka i organskih rastvarača. Kao pogodni reakcioni medijumi su se pokazali
polarni organski rastvarači u kojima je vitamin C rastvorljiv (t-butanol i aceton). Utvrđeno
je da je lipaza tipa B producenta Candida antarctica (CAL B) najaktivniji katalizator u reakciji
esterifikacije, kao i da je njen afinitet prema zasićenim karboksilnim kiselinama kratke i
srednje dužine lanca i mono- i polinezasićenim masnim kiselinama dugog lanca veći nego
prema zasićenim masnim kiselinama dugog lanca. Upravo ovi askorbil-estri pokazali su i
najjače antioksidativno dejstvo. Optimizacija najznačajnijih reakcionih parametara vršena je
statističkim planiranjem eksperimenata i primenom metode odzivnih površina u sintezi
askorbil-oleata. Kao odzivna veličina je odabran specifični prinos koji predstavlja količinu
proizvedenog estra po masi utrošene imobilisane lipaze, čime je ostvaren uvid u
ekonomičnost enzimskog procesa. Na taj način je na 60°C, sa 0,135 M vitamina C, 0,2
%(w/v) lipaze, oleinskom kiselinom u višku (8:1) i pri početnom sadržaju vode od 0,018
%(v/v) postignut maksimalni specifični prinos od 16,7 mmol g-1. Dalje povećanje
efikasnosti procesa ostvareno je dodavanjem molekulskih sita u cilju uklanjanja viška vode,
upotrebom katalizatora u konsekutivnim reakcionim ciklusima i reaktivacijom delimično
inaktivirane lipaze. Kinetička studija je pokazala da se početne brzine reakcije mogu
modelovati ping-pong bi-bi mehanizmom sa inhibicijom vitaminom C. Finalnim modelom,
u koji je uključen i efekat povratne reakcije hidrolize, dobro su fitovani i eksperimentalni
podaci u dugim reakcionim vremenima.
S obzirom na to da je visoka cena korišćenog komercijalnog imobilisanog preparata
(Novozym® 435) jedna od najvećih prepreka komercijalizaciji postupaka enzimske sinteze
askorbil-estara, u sledećem delu disertacije ispitani su različiti nosači i metode za
imobilizaciju CAL B u cilju dobijanja aktivnijih i/ili jeftinijih biokatalizatora. Najveću
esterifikacionu aktivnost, sličnu Novozym®-u 435, pokazala je CAL B imobilisana na
makroporozni hidrofobni nosač Purolite® MN102 na bazi stiren-divinilbenzena sa...
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.