Yüksek oleik asitli ayçiçek yağının enzimatik ekstraksiyonu
Enzymatic extraction of high oleic sunflower oil
Yazar: GİZEM ÖZGÜN
Danışman: PROF. DR. GÜLDEM ÜSTÜN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Ayçiçek yağı = Sunflower oil

Özet:
Bu çalışmanın amacı, ayçiçeği (Helianthus annuus L.) tohumlarından, çözücü ekstraksiyon yöntemine alternatif, çevre dostu, ekonomik ve sağlığa zararlı olmayan bir yöntem ile yüksek verimle yağ elde etmektir. Deneylerde % 68,4 oleik asit içeren, özellikleri zeytinyağına yakın ayçiçek tohumları kullanılmıştır. Alternatif ekstraksiyon yöntemi olarak enzimatik sulu ekstraksiyon yöntemi seçilmiştir. Bu tohumların enzimatik sulu ekstraksiyonunda, hücre çeperleri degrade edebilen proteaz, selülaz ve pektinaz enzimleri ekstraksiyon ortamına katılmış ve her enzim için uygun çalışma koşulları (pH, enzim miktarı, sıcaklık ve süre) belirlenmiştir.Enzimatik sulu ekstraksiyonunda, A1 (tane büyüklüğü 0,6 mm den küçük) ve A2 (tane büyüklükleri 0,6-1mm arasında olan) tohum fraksiyonları ile çalışılmıştır. Ekstraksiyonlar, 1:7 tohum:tampon çözelti oranında, pH 4-8 arasında, gram tohum başına 0,25-1 mL enzim kullanılarak 40-60 ºC arasında 4-28 saat sürede yürütülmüştür. Proteaz olarak Alcalase 2.5L, selülaz olarak Celluclast 1.5L ve pektinaz olarak Pectinex Ultra Clear ve Pectinex 5XL enzimleri kullanılmıştır.Enzimatik sulu ekstraksiyon yöntemi ile ayçiçek tohumlarından yağ eldesinde, en yüksek yağ verimleri proteaz (Alcalase 2.5 L) enzimi ile elde edilmiştir. Bu enzim ile pH 4 de, 0,63 mL/g tohum enzim miktarında, 50 °C da 24 saat ekstraksiyon uygulandığında, ayçiçek yağı ekstraksiyon verimi, sulu ortamdan geri kazanılan yağ miktarı üzerinden, % 59,8 olarak saptanmıştır. Bu koşullarda küspede kalan yağ üzerinden hesaplanan verim değeri ise % 75,7 dir.Çalışmamızda ayrıca ekstraksiyon ortamına tuz (NaCl) ve anyonik yüzey aktif madde katılmasının ekstraksiyon verimine olan etkileri incelenmiştir. Disponil NP10 yüzey aktif maddesi ve ortama tuz ilavesinin yağ verimini arttırıcı etkisi gözlenmemiştir. Buna karşılık Labsa 101 yüzey aktif maddesinin sadece % 0,3 oranında ekstraksiyon çözeltisine katılması ile % 57,7 verimle yağ elde edilebilmiştir. Proteaz enzimi için saptanmış en iyi koşullarında Alcalase 2.5L ve Labsa 101 birlikte kullanımı ile yağ verimi % 65,8 `e yükseltilmiştir. Enzim ile birlikte yüzey aktif madde kullanımı yağ verimini arttırıcı etki yapmıştır.

Abstract:
The purpose of this study is to obtain high oil yield by an environmentally friendly, economical and healthy method as an alternative to solvent extraction method. In experiments sunflower seeds, that is similar to olive oil properties and that contains 68.4 % oleic acid, were used. Aqueous enzymatic extraction method was chosen as an alternative method of extraction. In aqueous enzymatic extraction of these seeds, protease, cellulase and pectinase enzymes which can degrade the cell walls are added to extraction media and for each enzyme appropriate working conditions (pH, enzyme amount, temperature and time) were determined.In enzymatic aqueous extraction, with A1 (particle size less than 0.6 mm) and A2 (particle size between 0.6-1mm) seed fractions were studied. Extractions were carried out at 1:7 seed:buffer solution rate, pH between 4-8, 0.25 to 1 mL enzyme per gram of seed between 40-60 ºC in 4-28 hours. Alcalase 2.5L as protease, Celluclast 1.5L as cellulase and Pectinex Ultra Clear and Pectinex 5XL enzymes as pectinase were used.By enzymatic aqueous extraction method of obtaining oil with sunflower seeds, the highest oil yield was obtained with protease (Alcalase 2.5 L) enzyme. With this enzyme at pH 4, 0.63 ml/g seed in the enzyme amount, when 24-hour extraction at 50 °C is applied, the sunflower oil extraction yield, the amount of oil recovered from aqueous solution, was determined as 59.8 % respectively. At that conditions the yield, calculated from the oil that stays on the remaining pulp, is 75.7 %.In our study, the effect on the extraction yield were investigated by addition of salt (NaCl) and anionic surfactant in the extraction medium. Oil yield-enhancing effects were observed when Disponil NP10 surfactant and salt in media were supplemented. In contrast, oil can only be obtained by 57.7 % yield when 0.3 % Labsa 101 surfactant was supplemented to extraction solution. Oil yield was increased to 65.8 % when the detected best conditions of protease enzyme with using Alcalase 2.5L and Labsa 101 together. By using surfactant with enzyme made an enhancing effect on the oil yield.