The Obtaining of Starch - and Oleic Acid - Based Ester and Its Properties

• Autorzy: Hanna Boruczkowska , Tomasz Boruczkowski , Wacław Leszczyński , Ewa Tomaszewska-Ciosk , Joanna Miedzianka , Wioletta Drożdż , Piotr Regiec

Warianty tytułu

Otrzymywanie estru skrobi i kwasu oleinowego oraz jego właściwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nowadays, esters of saccharides and fatty acids are obtained mainly using chemical methods. An alternative method of saccharide esterification with fatty acids is a process using a lipase biocatalyst. The objective of the study was to develop a method to enzymatically esterify starch with a lipase preparation isolated from the Candida antarctica yeast. The esterification reaction of starch was performed at a low temperature (60 °C) using non-toxic reagents. The reaction medium was also non-toxic. The obtained product of this reaction was a starch oleate that could be a thickening agents' constituent owing to its hydrophilic and hydrophobic properties. The starch ester obtained through the enzymatic esterification reaction was analysed using a HNMR (Nuclear Magnetic Resonance) technique. The degree of substituting starch with oleic acid was DS = 0.13. The DSC (Differential Scanning Calorimeter) analysis proved that the enzymatic modification of starch caused the thermal characteristics of the product obtained to change. The heat appearing specific for the starch oleate phase transition was three times lower than that of the native starch. The correlation was also determined between rheological properties of water suspensions of starch and starch oleate and temperature. The starch oleate was characterized by a rapid increase in its viscosity during the initial phase of heating and, as the temperature rose, by a slow decrease in its viscosity.(original abstract)

Estry sacharydów i kwasów tłuszczowych otrzymuje się głównie metodami chemicznymi. Alternatywną metodą estryfikacji sacharydów kwasami tłuszczowymi jest sposób z użyciem biokatalizatora - lipazy. Celem pracy było opracowanie metody enzymatycznej estryfikacji skrobi przy użyciu preparatu lipazy z drożdży Candida antarctica. Reakcja estryfikacji skrobi przebiegała w niskiej temperaturze (60 °C), z zastosowaniem nietoksycznych reagentów oraz nietoksycznego środowiska reakcji. Otrzymany produkt - oleinian skrobi - dzięki właściwościom hydrofilowym oraz hydrofobowym może być składnikiem substancji zagęszczających. Ester skrobi uzyskany za pomocą reakcji enzymatycznej estryfikacji poddano analizie HNMR. Stopień podstawienia skrobi kwasem oleinowym wynosił DS = 0,13. Analiza DSC wykazała, że modyfikacja enzymatyczna skrobi spowodowała zmiany właściwości termicznych uzyskanego produktu. Ciepło właściwe przemiany fazowej oleinianu skrobi było 3 razy mniejsze niż ciepło właściwe przemiany fazowej skrobi naturalnej. Określono również właściwości reologiczne zawiesin wodnych skrobi oraz oleinianu skrobi w zależności od temperatury. Oleinian skrobi charakteryzował się szybkim wzrostem lepkości w początkowej fazie ogrzewania i jej powolnym zmniejszaniem wraz z dalszym wzrostem temperatury.(abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Food; Food commodities; Food chemistry; Food production technology; Biotechnology

PL

Żywność; Towaroznawstwo żywności; Chemia spożywcza; Technologia produkcji żywności; Biotechnologia

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 19 (2012)
• Numer: nr 4 (83)
• Strony: 98--107

Twórcy

autor

Hanna Boruczkowska

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Tomasz Boruczkowski

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Wacław Leszczyński

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Ewa Tomaszewska-Ciosk

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Joanna Miedzianka

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Wioletta Drożdż

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Piotr Regiec

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Adamczak M., Bednarski W.: Enhanced activity of intracellular lipase from Rhizomucor miehei and Yarrowia lipolytica by immobilization on biomass support particles. Process Biochemistry, 2004, 39, 1347-1361.
• [2] Bikiaris D., Aburto J., Alric I., Borredon E., Botev M., Betchev C., Panayiotou C.: Mechanical Properties and Biodegradability of LDPE Blends with Fatty-Acid Esters of Amylose and Starch., J. Appl. Polymer Sci., 1999, 71, 1089-1100.
• [3] Boruczkowska H., Leszczyński W., Panek J., Boruczkowski T., Zdybel E.: Niektóre właściwości produktu otrzymanego w wyniku działania chlorku kwasu kaprylowego na acetylowaną skrobię ziemniaczaną. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 2006, 511, 653-664.
• [4] Boruczkowska H., Boruczkowski T., Leszczyński W., Tomaszewska-Ciosk E., Ślusarczyk M.: Selected physicochemical properties of fatty acid esters with mono- and disaccharides. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2007, 57 (4A), 59-63.
• [5] Cao L., Bornscheuer U.T., Schmid R.D.: Lipase-catalyzed solid-phase synthesis of sugar esters. Influence of immobilization on productivity and stability of the enzyme. J. Molec. Catalysis B: Enzymatic, 1999, 6, 279-285.
• [6] Coulon D., Ismail, A., Girardin M., Ghoul M.: Enzymatic synthesis of alkylglycoside fatty acid esters catalyzed by an immobilized lipase. J. Molec. Catalysis B: Enzymatic, 1998, 5, 45-48.
• [7] Ferrer M., Soliveri J., Plou F., López-Cortés N., Reyes-Duarte D., Christensen M.,. Copa-Patino J.L, Ballesteros A.: Synthesis of sugar esters in solvent mixtures by lipases from Thermomyces lanuginosus and Candida antarctica B, and their antimicrobial properties. Enzyme Microb. Technol., 2005, 36, 391-398.
• [8] Miladinov V.D., Hanna M.A.: Starch esterification by reactive extrusion. Industrial Crops and Products, 2000, 11, 55-57.
• [9] Rajan A., Sudha J.D., Abraham T.E.: Enzymatic modification of cassava starch by fungal lipase". Industrial Crops and Products, 2008, 27, 50-59.
• [10] Rajan A., Abraham T.E.: Enzymatic modification of cassava starch by bacterial lipase. Bioprocess and Biosystem Engineering, 2006, 29, 65-71.
• [11] Rutkowski A.: Dodatki funkcjonalne do żywności, Agro&Food Technology. Katowice, 1993, s. 145.
• [12] Sabeder S., Habulin M., Knez Z.: Lipase-catalyzed synthesis of fatty acid fructose esters. J. Food Engin., 2006, 77, 880-886.
• [13] Saxena R.K., Sheoran A., Giri B., Davidson W.S.: Purification strategies for microbial lipases. J. Microbiol. Methods, 2003, 52, 1-18.
• [14] Sharma R., Chisti Y., Banerjee U.C.: Production, purification, characterization, and applications of lipases. Biotechnology Advances, 2001, 19, 627-662.
• [15] PN-EN ISO 1666:2000. Starch. Determination of moisture content. Oven-drying method.
• [16] Soultani S., Ognier S., Engasser J.M., Ghoul M.: Comparative study of some surface active properties of fructose esters and commercial sucrose esters. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2003, 227, 35-44.
• [17] Yan Y., Bornscheuer U.T., Cao L., Schmid R.D.: Lipase-catalyzed solid-phase synthesis of sugar fatty acid esters. Removal of byproducts by azeotropic distillation. Enzyme and Microbial Technology, 1999, 25, 725-728.
• [18] Zgłoszenie patentowe: "Sposób modyfikacji skrobi", nr zgłoszenia P 382698.