Improving the Hydrophobic Properties of Starch-Protein Raw Material by Enzymatic Modification

• Autorzy: Wietecha J. , Kazimierczak J. , Pałys B. , Gutowska A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1226222

Warianty tytułu

PL

Poprawa własności hydrofobowych surowca skrobiowo-białkowego poprzez modyfikację enzymatyczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, starch-protein raw material was esterified with oleic acid, vinyl laurate as well as rape oil as an acyl donor. Chloroform was used as a reaction medium and immobilized lipase from Candida antarctica as a catalyst. The degree of substitution (DS) of the products was determined by the volumetric method. The effect of the reaction parameters such as the kind of acyl donor or scale of the process on the DS, was studied. The product with the highest DS (in small scale - 0.11) was found in the reaction carried out at 50 °C for 6 h with oleic acid. Fourier transform infrared (FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR) analyses confirmed the esterification of the starch-protein material. The hydrophobicity of non-esterified material and the final product was evaluated using the sessile drop method according to European Pharmacopeia 8.0. The possibility of processing the product of esterification into pellets to be used for film and fittings production was examined.

PL

Mąka funkcjonalna uzyskana w wyniku kontrolowanej obróbki hydrotermicznej klasycznej mąki została wykorzystana do pozyskania nowych biopolimerów. Głównym składnikiem tego produktu jest skrobia, ale zawiera on także inne substancje, w tym białka. W pracy przedstawiono badania dotyczące enzymatycznej modyfikacji skrobiowej frakcji surowca skrobiowo-białkowego z zastosowaniem kwasu oleinowego, oleju rzepakowego i laurynianu winylu jako donorów grup acylowych. Jako środowisko reakcji zastosowano chloroform, zaś jako katalizatora użyto immobilizowaną lipazę Candida antarctica. Stopień podstawienia produktu (DS) określano metodą wolumetryczną. Badano wpływ na stopień podstawienia takich parametrów reakcji jak rodzaj donora czy skala procesu. Produkt o najwyższym DS uzyskano prowadząc reakcję (w małej skali) w 50°C przez 6 h z wykorzystaniem kwasu oleinowego jako drugiego substratu. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) oraz magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) potwierdziły otrzymanie pochodnych estrowych. Hydrofobowość materiału wyjściowego i produktów estryfikowanych oceniano stosując metodę siedzącej kropli zgodną z European Pharmacopeia 8.0. Zbadano możliwość przetwarzania pochodnych estrowych na granulat, z którego wytwarzane mogą być folie i kształtki.

Słowa kluczowe

EN

lipase; esterification; starch-protein raw material; long chain fatty acid; organic solvents

PL

lipazy; estryfikacja; skrobia; białko; surowiec; kwas tłuszczowy; rozpuszczalnik organiczny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 6 (120)
• Strony: 196--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wietecha J.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

autor

Kazimierczak J.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

autor

Pałys B.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

autor

Gutowska A.

• Institute of Biopolymers and Chemical Fibres, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Seligra PG, ina Jaramillo CM, Famá L and Goyanes S Biodegradable and non retrogradable eco-films based on starch–glycerol with citric acid as crosslinking agent. Carbohydrate Polymers 2016; 138: 66–74.
• 2. Adak S and Banerjee R. A green approach for starch modification: Esterification by lipase andnovel imidazolium surfactant. Carbohydrate Polymers 2016; 150: 359–368.
• 3. Kaur B, Ariffin F, Bhat R, A and Karim AA. Progress in starch modification in the last decade. Food Hydrocolloids 2012; 26: 398-404.
• 4. Kapuśniak J and Siemion P. Thermal reactions of starch with long-chain unsaturated fatty acids. Part 2. Linoleic acid. J. Food Eng., 2007; 78(2): 323-332.
• 5. Rajan A, Prasad VS and Abraham TE. Enzymatic esterification of starch using recovered coconut oil. International Journal of Biological Macromolecules 2006; 39(4–5): 265–272.
• 6. Junistia L, Sugih AK, Manurung R, Picchioni F, Janssen LPBM and Heeres HJ. Experimental and Modeling Studies on the Synthesis and Properties of Higher Fatty Esters of Corn. Starch Starch/Stärke 2009; 61: 69–80.
• 7. Rajan A and Abraham TE. Enzymatic modification of cassava starch by bacterial lipase. Bioprocess and Biosystems Engineering 2006; 29: 65–71.
• 8. Udomrati S and Gohtani S. Enzymatic esterification of tapioca maltodextrin fatty acid ester. Carbohydrate Polymers 2014;99: 379– 384.
• 9. Antczak T, Patura J, Szczęsna-Antczak M, Hiler D, Bielecki S. Sugar ester synthesis by a mycelium-bound Mucor circinelloides lipase in a micro-reactor equipped with water activity sensor. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 2004; 29: 155–161.
• 10. Simon LM, Laszlo K, Vertesi A, Bagi K and Szajani B. Stability of hydrolytic enzymes in water-organic solvent systems. Journal of Molecular Catalysis 1998; B: Enzymatic 4, 41–45.
• 11. Liu QB, Janssen MHA, van Rantwijk F and Sheldon RA. Room-temperature ionic liquids that dissolve carbohydrates in high concentrations. Green Chemistry 2005; 7: 39–42.
• 12. Ciechańska D, Kapuśniak J, Żakowska and Kaszuba L. Od przemysłu zbożowo młynarskiego do biopolimerowych produktów technicznych nowej generacji. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2016; 24, 6(120).
• 13. Zarski A, Ptak S, Siemion P, Kapuśniak J, Esterification of potato starch by a biocatalysed reaction in an ionic liquid. Carbohydrate Polymers 2016; 137: 657–663.
• 14. Li W, Dobraszczky BJ, Dias A, GilAM. Polymer conformationstructure of wheat proteins and gluten subfractions revealed by ATR-FTIR. Cereal Chemistry, 2006; 83(4): 407–410.
• 15. Mathew S, Abraham T E. Physico-chemical characterization of starchferulates of different degrees of substitution. Food Chemistry 2007; 105: 579–589.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).