شستشو از آرد سویا با استفاده از کنتاکتور مخزن هم زده

شستشو از آرد سویا با استفاده از کنتاکتور مخزن هم زده

Rostami, Khosrow*+
Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology,
P.O. Box 15815-3538 Tehran, I.R. IRAN
Dayani, Yasaman
Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of South California,
925 Bloom Walk, HED 216, Los Angeles, CA 90089-1211, USA
Esfahani Bolandbalaie, Zahra
Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology,
P.O. Box 15815-3538 Tehran, I.R. IRAN
Rashtchian, Davood
Faculty of Chemical & Petroleum Engineering, Sharif University of Technology, P.O. Box 1365-8639, Tehran I.R. IRAN
ABSTRACT: The present work examines leaching of lipoxygenase-1 from soybean flour employing
stirred tank vessel. The effect of operating parameters, impellers speed, operational period,
temperature, pH and scale-up were considered. The acetic acid pH: 5.2 increased the leaching of
lipoxygenase- 1. The sensitivity of agitator speed and geometrical-scale-up on the enzyme leaching
has been conducted. The effect of agitator speed on the geometrically- scaled- up reactor has shown
that similar amount of enzyme is leached at lower speed. The result is in para with the conventional
system. The importance of operational period from 5 to 50 min on the enzyme leaching
was evaluated and higher enzyme leaching obtained within 10 min. of operation. The Sigmaplot-6
for statistical verification and developing a correlation for the enzyme leaching was used.
KEY WORDS: : Enzyme leaching, Lipooxygenase-1, Operational period, Soybean flour, Stirred
tank contactor.
INTRODUCTION
The lipoxygenase can be produced from plants,
animals and microbial sources; however, production of
lipoxygenase-1 from microbial at present is economically
less attractive [1]. A soybean contains protein, lipid,
cellulose and hemicellulose, sugars, crude fiber,
B vitamins, calcium, zinc and is rich in iron [2]. It is reported
that the soybean flour remaining after oil leaching
contains hydroperoxide lyase, hydroperoxide peroxygenase
* To whom correspondence should be addressed.
+ E-mail: rostami2002@yahoo.com
1021-9986/14/2/93 6/$/2.60
Archive of SID
www.SID.ir
Iran. J. Chem. Chem. Eng. Rostami Kh. et al. Vol. 33, No. 2, 2014



94
and hydroperoxide isomerase enzymes, proteins,
phospholipids and vitamins [3-5]. Aqueous leaching
of soybean oil is the most promising in the succession
of n-hexane oil leaching, with several technical,
socio-economic and environmental benefits [6,7].
The dispersion of solid in liquid in baffled stirred vessel
is one of the key issues in the process industries such as
oxidation, hydrogenation, ammonolysis, fermentation,
wastewater treatment, and typical leaching.
Understanding of suspension mechanism of flour slurry
by propeller impeller is required for a reliable process
prediction conducted in stirred tank reactors. Though
the solid suspension has been studied in the past for
the solid-liquid system, relatively less information is available
on the leaching of lipoxygenase-1 using propeller
impellers in stirred vessel. The mass transfer is often rate
determining for overall process, which is strongly
influenced by the flow generated by impellers in the
vessel. In the present study, defatted soybean flour
was used for leaching of lipoxygenase-1 employing baffled
stirred tank reactors. The soybean lipoxygenases
can significantly improve some food quality by off-flavoring
the products [8]. The importance of hydroperoxides of
soybean lipoxygenase reaction with fatty acids such as
linoleic acid or linolenic acids in the production of fine
chemicals are available [9]. Lipoxygenase are also useful
in bleaching of wheat flour, improving dough rheology,
inhibition studies of enzyme, and to catalyze the specific
addition of molecular oxygen to polyunsaturated fatty
acids yielding 1,3-cis, trans-diene-5-hydroperoxides [10,11].
In particular, Lius [12] has reported that the lipoxygenase
appears to be regiostereoselective and has a preference
to oxygenate certain polyunsaturated fatty acids that
produce its conjugated unsaturated hydroperoxides.
The lipoxygenase metabolites of arachidonic acid and
linoleic acid have been employed in the treatment of
diseases such as asthma, allergies and cancers. Further,
recent discovery reported by Wecksler et al. has enhanced
the possibility to be used for human drug therapy [13].
In view of lipoxygenase-1 beneficial properties, there is
considerable interest in developing extracting technique
potential for scale-up, which yields reliable quantity
of enzyme. Our attention was drawn to the lack
of significant experimental data with respect to the effect
of propeller type of mixer assembled in a stirred
vessel on the leaching of lipoxygenase-1 from
Fig. 1: Schematic diagram of the experimental set- up.
soybean flour. Therefore, the effect of operating
parameters including stirrers speed, operational period,
temperature, pH and the geometrical scale-up on the
leaching of lipoxygenase-1 has been examined.
EX

رستمی، خسرو*+
گروه بیوتکنولوژی، سازمان تحقیقات علم و فناوری ایران،
P.O. صندوق 15815-3538 تهران، آی.ر. ایران
دیانی، یاسامان
گروه مهندسی شیمی و علم مواد خانواده مورک، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی،
925 Bloom Walk, HED 216, Los Angeles, CA 90089-1211, USA
اصفهانی بلندبالایی، زهرا
گروه بیوتکنولوژی، سازمان تحقیقات علم و فناوری ایران،
P.O. صندوق 15815-3538 تهران، آی.ر. ایران
رشتچیان، داوود
دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، P.O. صندوق 1365-8639 تهران I.R. ایران
چکیده: کار حاضر به بررسی شستشوی لیپوکسیژناز-1 از آرد سویا می‌پردازد.
مخزن هم زده تأثیر پارامترهای عملیاتی، سرعت پروانه، دوره عملیاتی،
دما، pH و افزایش مقیاس در نظر گرفته شد. اسید استیک pH: 5.2 باعث افزایش لیچینگ شد
لیپوکسیژناز- 1. حساسیت سرعت همزن و افزایش مقیاس هندسی در شستشوی آنزیم
انجام شده است. اثر سرعت همزن بر رآکتور با مقیاس هندسی نشان داده شده است
که مقدار مشابهی از آنزیم با سرعت کمتری شسته می شود. نتیجه مطابق با معمول است
سیستم. اهمیت دوره عملیاتی 5 تا 50 دقیقه بر لیچینگ آنزیم
بررسی شد و شستشوی آنزیمی بالاتر در 10 دقیقه به دست آمد. عملیات Sigmaplot-6
برای تایید آماری و ایجاد همبستگی برای لیچینگ آنزیمی استفاده شد.
کلمات کلیدی: لیچینگ آنزیمی، لیپواکسیژناز-1، دوره عملیاتی، آرد سویا، هم زده
کنتاکتور مخزن
معرفی
لیپوکسیژناز را می توان از گیاهان تولید کرد،
حیوانات و منابع میکروبی؛ با این حال، تولید
لیپوکسیژناز-1 از میکروبی در حال حاضر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است
کمتر جذاب است [1]. سویا حاوی پروتئین، لیپید،
سلولز و همی سلولز، قندها، فیبر خام،
ویتامین های گروه B، کلسیم، روی و سرشار از آهن است [2]. گزارش شده است
که آرد سویا پس از شستشوی روغن باقی می ماند
حاوی هیدروپراکسید لیاز، هیدروپراکسید پراکسیژناز است
* مکاتبات باید خطاب به چه کسانی باشد.
+ ایمیل: rostami2002@yahoo.com
1021-9986/14/2/93 6/$/2.60
آرشیو SID
www.SID.ir
ایران. جی. شیمی. شیمی. مهندس رستمی خ. و همکاران جلد 33، شماره 2، 2014



94
و آنزیم های هیدروپراکسید ایزومراز، پروتئین ها،
فسفولیپیدها و ویتامین ها [3-5]. شستشوی آبی
روغن سویا امیدوار کننده ترین در این جانشینی است
شستشوی روغن n-هگزان، با چندین تکنیک،
مزایای اجتماعی-اقتصادی و زیست محیطی [6،7].
پراکندگی جامد در مایع در ظرف هم زده بافل شده
یکی از موضوعات کلیدی در صنایع فرآیندی از جمله
اکسیداسیون، هیدروژناسیون، آمونولیز، تخمیر،
تصفیه فاضلاب و شستشوی معمولی
آشنایی با مکانیسم تعلیق دوغاب آرد
توسط پروانه پروانه برای یک فرآیند قابل اعتماد مورد نیاز است
پیش بینی انجام شده در راکتورهای مخزن همزن. اگر چه
تعلیق جامد در گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است
سیستم جامد-مایع، اطلاعات نسبتاً کمتری در دسترس است
در مورد شستشوی لیپوکسیژناز-1 با استفاده از پروانه
پروانه ها در ظرف هم زده انتقال جرم اغلب نرخ است
تعیین برای فرآیند کلی، که به شدت است
تحت تاثیر جریان تولید شده توسط پروانه ها در
کشتی. در مطالعه حاضر، آرد سویای بدون چربی
برای شستشوی لیپوکسیژناز-1 با استفاده از بافل استفاده شد
راکتورهای مخزن هم زده لیپوکسیژنازهای سویا
می تواند به طور قابل توجهی کیفیت برخی از مواد غذایی را با بی طعم کردن بهبود بخشد
محصولات [8]. اهمیت هیدروپراکسیدهای
واکنش لیپوکسیژناز سویا با اسیدهای چرب مانند
اسید لینولئیک یا اسیدهای لینولنیک در تولید ریز
مواد شیمیایی موجود است [9]. لیپوکسیژناز نیز مفید است
در سفید کردن آرد گندم، بهبود رئولوژی خمیر،
مطالعات مهار آنزیم، و کاتالیز خاص
افزودن اکسیژن مولکولی به چربی های چند غیر اشباع
اسیدهایی که 1،3-cis، trans-diene-5-hydroperoxides تولید می کنند [10،11].
به طور خاص، لیوس [12] گزارش کرده است که لیپوکسیژناز
به نظر می رسد regiostereoselective و دارای اولویت است
برای اکسیژن رسانی به اسیدهای چرب اشباع نشده خاصی که
هیدروپراکسیدهای غیر اشباع مزدوج خود را تولید می کند.
متابولیت های لیپوکسیژناز اسید آراشیدونیک و
اسید لینولئیک در درمان استفاده شده است
بیماری هایی مانند آسم، آلرژی و سرطان. به علاوه،
کشف اخیر گزارش شده توسط Wecksler و همکاران. افزایش یافته است
امکان استفاده برای درمان دارویی انسان [13].
با توجه به خواص مفید لیپوکسیژناز-1، وجود دارد
علاقه قابل توجهی به توسعه تکنیک استخراج
پتانسیل افزایش مقیاس، که مقدار قابل اعتمادی را به دست می دهد
از آنزیم توجه ما به کمبود جلب شد
داده های تجربی قابل توجه با توجه به اثر
از نوع پروانه ای میکسر مونتاژ شده در یک همزن
ظرف در شستشوی لیپوکسیژناز-1 از
شکل 1: نمودار شماتیک تنظیم آزمایشی.
آرد سویا. بنابراین، اثر عملیات
پارامترهایی از جمله سرعت همزن، دوره عملیاتی،
دما، pH و مقیاس هندسی بر روی
شستشوی لیپوکسیژناز-1 مورد بررسی قرار گرفته است.
سابق