Etil laktatın lipaz katalizörlüğünde üretimi için biyoproses parametrelerinin incelenmesi
Özet
Çalışmada, Novozym 435 lipaz enzimi katalizörlüğünde ve derin ötektik çözücü (DES)
ortamında, laktik asitin etanol ile esterleşme reaksiyonu ile etil laktat üretiminde
biyoproses parametreleri incelenmiştir. Esterleşme tepkimesi izorterm koşullarda
çalkalamalı hava banyosunda gerçekleştirilmiş ve girdi ve ürün analizleri HPLC
cihazında yapılmıştır. İncelenen parametrelerin reaksiyon başlangıç hızı, dönüşüm ve
verime etkileri araştırılmıştır. Hazırlanan DES’lerden yüksek başlangıç reaksiyon
hızlarından birinin elde edildiği kolin klorür-gliserol (ChCl-Gly (mol oranı: 1:2))
reaksiyon ortamı olarak seçilmiştir. DES:su ikili karışımında gerçekleştirilen deneylerde
en yüksek başlangıç reaksiyon hızının elde edildiği % 10 (h/h) su içeriğinde
çalışılmıştır. En uygun başlangıç laktik asit ve etanol derişimleri sırasıyla 3 M ve 5 M
olarak bulunmuştur. Yüksek derişimlerde etanol inhibisyonu gözlenmiştir. Enzim
derişimi, sıcaklık ve karıştırma hızının en uygun değerleri, başlangıç reaksiyon hızı,
dönüşüm ve verim dikkate alınarak sırasıyla 30 mg/mL, 50 °C ve 200 rpm olarak
belirlenmiştir. Optimum koşullarda ulaşılan en yüksek başlangıç reaksiyon hızı 13.81
μmol/gdk’dır. 72 saat sonunda elde edilen dönüşüm ve verim değerleri ise sırasıyla %
29.47 ve 28.68’dır. DES:su ikili karışımında laktik asitin etanol ile lipaz katalizli
esterleşme reaksiyonunda dış yayınım ve iç yayınım etkilerinin ihmal edilebilir olduğu
bulunmuştur. Tepkime için etanol inhibisyonlu Ping-Pong Bi-Bi mekanizmasına uyan
kinetik model önerilmiş ve verilerin model ile uyumu gösterilmiştir. Tepkime
aktivasyon enerjisi 43.28 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Çalışmada ayrıca, dönüşümü
artırmak amacıyla oluşan etil laktatın reaksiyon ortamından hidrofobik bir ekstraksiyon
fazına geçtiği ve ekstraksiyon fazı olarak yeşil çözücülerin kullanıldığı bir ekstraktif
reaksiyon sistemi de kullanılmıştır.