Eri kasvilipoksigenaasien vertailu ja niiden käyttö oleokemikaalien tuottamiseksi

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorNyyssölä, Antti
dc.contributor.advisorSipponen, Mika
dc.contributor.authorVirkkala, Maria
dc.contributor.schoolKemian tekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorNordström, Katrina
dc.date.accessioned2016-09-22T08:54:41Z
dc.date.available2016-09-22T08:54:41Z
dc.date.issued2016-08-23
dc.description.abstractKasvilipoksigenaasit (LOX) ovat monityydyttymättömiä rasvahappoja hapettavia entsyymejä, jotka tuottavat rasvahapoista hydroperoksideja (HPO). Niiden on esitetty hapettavan myös triglyseridejä, jotka sisältävät kolme glyserolimolekyyliin esteröitynyttä rasvahappoa. Muodostuvista rasvahappohydroperoksideista voidaan edelleen tuottaa aromiyhdisteitä elintarviketeollisuuteen ja oleokemikaaleja kemianteollisuuteen. Tämän diplomityön tavoitteena oli eristää kasvilähteistä LOX-aktiivisia uutteita ja käyttää niitä rasvahappohydroperoksidien tuottamiseen. Kasviuutteiden LOX-aktiivisuuksia linolihappoa (LA) kohtaan tutkittiin seuraamalla hydroperoksidien muodostumista spektrofotometrisesti aallonpituudella 234 nm. Työssä tutkittiin myös uutteiden aktiivisuuksia runsaasti LA:ta sisältävää auringonkukkaöljyä kohtaan sekä siitä immobilisoidulla lipaasilla hydrolysoituja rasvahappoja kohtaan. Hydroperoksidien muodostumista suuremmilla linolihappoliuoksilla seurattiin reaktioajan funktiona. Lisäksi määritettiin potentiaalisen aromiyhdisteen, heksanaalin muodostumista hydroperoksideista happokäsittelyllä. Kasviuutteista soijapavuilla ja vihreällä linssillä saavutettiin korkeimmat LOX-aktiivisuudet pH:ssa 8,0. Keltalupiinilla ja kahviherneellä esiintyi selvästi vähemmän LOX-aktiivisuutta, kun taas härkäpavuilla, villilupiinilla, herneellä sekä kauran jyvillä ei havaittu lainkaan aktiivisuutta linolihappoa kohtaan. Seulotut LOX-aktiiviset uutteet erosivat toisistaan pH-optimien suhteen. Kahviherneestä erotetussa uutteessa oli aktiivisuutta laajimmalla pH-alueella, mikä viittasi useiden LOX-isoentsyymien aktiivisuuteen. Seulotuista kasviuutteista keltalupiinilla ja vihreällä linssillä havaittiin lipaasiaktiivisuutta, mutta ei kuitenkaan LOX-aktiivisuutta oliiviöljyä kohtaan niiden optimi-pH:ssa. HPO-pitoisuudet ja tuottoprosentit olivat korkeimmat soijapapu-uutteella suoritetuissa tuottokokeissa, joissa LA oli substraattina. Auringonkukkaöljystä hydrolysoidulla LA:lla ei saatu katalyysiä aikaiseksi. Heksanaalin muodostuminen hydroperoksideista todettiin epäsuorasti happolisäyksen aiheuttaman 80 % HPO-pitoisuuden laskun perusteella. Yhteenvetona työssä löydettiin uusia kasvilähteitä lipoksigenaasin eristämiseksi. Kasviuutteilla saavutetut linolihapon konversiot jäivät kuitenkin alhaisiksi johtuen ilmeisesti liian suurista linolihappopitoisuuksista. Katalyysin tehostaminen vaatii sopivan entsyymi- ja substraattisuhteen sekä linolihappodispersion optimointia.fi
dc.description.abstractPlant lipoxygenases (LOX) are enzymes that oxidize polyunsatured fatty acids and produce hydroperoxides (HPO). They have also been suggested to oxidize triglycerides consisting of three esterified fatty acids in a glycerol molecule. Fatty acid hydroperoxides can be further converted to aroma compounds for the food industry and oleochemicals for the chemical industry. This master’s thesis aimed to isolate LOX-active extracts from various plant sources and to utilize them for the production of fatty acid hydroperoxides. LOX activities of plant extracts towards linoleic acid (LA) were screened by monitoring spectrophotometrically the formation of HPOs at a wavelength of 234 nm. Activities of the extracts towards sunflower oil containing abundantly LA were examined. Additionally, immobilized lipase was used to hydrolyse fatty acids from sunflower oil as substrate for screened plant LOX containing extracts. The formation of hydroperoxides at higher linoleic acid concentrations was monitored as a function of reaction time. Furthermore, the formation of a potential aroma compound hexanal from hydroperoxides by acid treatment was determined. Among plant extracts, soybeans and green lentil reached the highest LOX activities at pH 8,0. There was much lower LOX activity towards linoleic acid in extracts from yellow lupine and chickpea, while no activity in wild lupine, horse bean and oat grain was observed. Screened LOX-active extracts had different pH optima. There was activity at wide pH area in the extract isolated from chickpea which suggested activity of several LOX isoenzymes. There was discernible lipase activity in the screened plant extracts from yellow lupine and green lentil, but LOX activity towards olive oil at their optimal pH was not observed. HPO concentrations and transformation yields were the highest when soybean extract was used with LA as substrate. Catalysis with LA from hydrolysed sunflower oil was not successful. The formation of hexanal from hydroperoxides was observed indirectly by an 80-% reduction in the HPO concentration caused by the addition of acid. In conclusion new plant sources to isolate lipoxygenase were found. The conversions of LA by the plant extracts remained low probably due to excessively high linoleic acid concentrations. Enhancing the catalysis requires the optimization of a suitable enzyme/substrate ratio and composition of the linoleic acid dispersion.en
dc.format.extent84+2
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/22150
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201609224159
dc.language.isofien
dc.locationPKfi
dc.programmeKEM - Kemian tekniikan koulutusohjelmafi
dc.programme.majorBiotekniikka ja elintarviketekniikkafi
dc.programme.mcodeKE3002fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordkasvilipoksigenaasifi
dc.subject.keywordrasvahappohydroperoksidifi
dc.subject.keywordlinolihapon hapettuminenfi
dc.subject.keyworduuttofi
dc.subject.keywordentsyymifi
dc.titleEri kasvilipoksigenaasien vertailu ja niiden käyttö oleokemikaalien tuottamiseksifi
dc.titleThe comparison of various plant lipoxygenases and their utilization for the production of oleochemicalsen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.idinssi54393
local.aalto.openaccessno
Files