Free Candida Rugosa Lipase–Catalyzed Synthesis Of Citronellyl Butyrate In n–Hexane By Direct Esterification: Effect Of Reaction Parameters
Authors: Dahlan Irvan , Harun @ Kamaruddin Azlina , Najafpour Ghasem D. 
Published: January 2013

Sintesis sitronelil butirat melalui pengesteran langsung telah dikaji di dalam n–hexane sebagai pelarut organik yang dimangkinkan oleh lipase bebas dan lipase tersekatgerak daripada Candida rugosa. Kajian telah dijalankan untuk mengesahkan pengaruh pelbagai parameter pada pembentukan sitronelil butirat oleh lipase bebas daripada Candida rugosa, iaitu kesan kepekatan lipase, nisbah molar substrat, suhu, tiga jenis bahan sokongan untuk lipase tersekatgerak dan nisbah sekatgerak. Peningkatan kepekatan lipase bebas menyebabkan peningkatan kepada penukaran asid. Sifat peningkatan tidak berubah dari tindak balas pengesteran dapat diperhatikan pada kepekatan lipase tinggi yang memberikan kepekatan optimum lipase pada 3.33 g/l dengan penukaran asid sebanyak 92%. Kemungkinan ini disebabkan oleh tapak aktif lipase yang berlebihan yang berada di dalam zarah lipase pukal, yang tidak memberi sumbangan bererti kepada tindak balas. Aktiviti lipase didapati terencat dengan bertambahnya kepekatan asid butirik (pada kepekatan sitronelol tetap) dan sitronelol (pada kepekatan asid butirik tetap). Ini disebabkan adanya persaingan semulajadi pengikatan alkohol dan asid. Penukaran asid optimum diperolehi pada suhu 40°C selepas 24 jam pengeraman. Bagaimanapun, atas dari suhu ini, aktiviti pengesteran yang dimangkinkan oleh lipase mula menurun kerana penyahaslian protein. Daripada tiga jenis sokongan yang digunakan untuk lipase tersekatgerak, Amberlite MB–1 menunjukkan penukaran asid tertinggi berbanding dengan Amberlite XAD–1180 dan Celite 545. Penukaran asid optimum diperolehi pada nisbah sekatgerak 10 mg lipase/g penyokong. Pada nisbah sekatgerak ini, lipase mengoptimumkan sentuhan dengan permukaan penyokong dengan mengekalkan konformasi yang aktif pada tahap optimum.

Kata kunci: Sitronelil butirat; lipase Candida rugosa; pengesteran langsung; lipase tersekatgerak; pelarut organik

Free and immobilized Candida rugosa lipases were investigated for the synthesis of citronellyl butyrate by direct esterification reaction in n–hexane as organic solvent. A set of experiments was carried out to verify the influence of various parameters on the formation of citronellyl butyrate by free Candida rugosa lipase, such as lipase loading, substrate molar ratio, temperature, three kinds of support for immobilization, and ratio of immobilization. The conversion was increased with increasing lipase loading. The behavior of leveling–off in esterification was observed at higher lipase loading which gave the optimal amount of lipase loading at 3.33 g/l with 92% conversion. This might be due to the excess of lipase active sites, which remained inside the bulk of lipase particles, was not contributing significantly to the reaction. Increasing butyric acid and citronellol concentrations (at fixed citronellol and butyric acid concentrations, respectively) inhibited the lipase activity due to competitive nature of alcohol and acid binding. Optimal acid conversion was obtained at 40°C after 24–h incubation time. Above this temperature, however, the activity of lipase–catalyzed esterification begins to decrease due to denaturation of protein. From the three kinds of supports for immobilized lipase, Amberlite MB–1 showed the highest conversion compared to Amberlite XAD–1180 and Celite 545. The optimal acid conversion was obtained at lipase loading of 10 mg lipase/g support. At this loading, lipase attempts to optimize its contact with the surface of the support whereby optimum active conformation was retained.

Key words: Citronellyl butyrate; Candida rugosa lipase; direct esterification; immobilized lipase; organic media