Enzymatic synthesis optimization of isoamyl butyrate from fusel oil

Many food, cosmetic and pharmaceutical industries have increased their interest in short-chain esters due to their flavor properties. From the industrial standpoint, enzyme reactions are the most economical strategy to reach green products with neither toxicity nor damage to human health. Isoamyl butyrate (pear flavor) was synthesized by isoamyl alcohol (a byproduct of alcohol production) and butyric acid with the use of the immobilized lipase Lipozyme TL IM and hexane as solvents. Reaction variables (temperature, butyric acid concentration, isoamyl alcohol:butyric acid molar ratio and enzyme concentration) were investigated in ester conversion (%), concentration (mol L-1) and productivity (mmol ester g-1 mixture . h), by applying a sequential strategy of the Fractional Factorial Design (FFD) and the Central Composite Rotatable Design (CCRD). High isoamyl butyrate conversion of 95.8% was achieved at 24 hours. At 3 hours, the highest isoamyl butyrate concentration (1.64 mol L-1) and productivity (0.19 mmol ester g-1 mixture . h) were obtained under different reaction conditions. Due to high specificity and selectivity of lipases, process parameters of this study and their interaction with the Lipozyme TL IM are fundamental to understand and optimize the system so as to achieve maximum yield to scale up. Results show that fusel oil may be recycled by the green chemistry process proposed by this study.

Enzymatic synthesis optimization of isoamyl butyrate from fusel oil

Many food, cosmetic and pharmaceutical industries have increased their interest in short-chain esters due to their flavor properties. From the industrial standpoint, enzyme reactions are the most economical strategy to reach green products with neither toxicity nor damage to human health. Isoamyl butyrate (pear flavor) was synthesized by isoamyl alcohol (a byproduct of alcohol production) and butyric acid with the use of the immobilized lipase Lipozyme TL IM and hexane as solvents. Reaction variables (temperature, butyric acid concentration, isoamyl alcohol:butyric acid molar ratio and enzyme concentration) were investigated in ester conversion (%), concentration (mol L-1) and productivity (mmol ester g-1 mixture . h), by applying a sequential strategy of the Fractional Factorial Design (FFD) and the Central Composite Rotatable Design (CCRD). High isoamyl butyrate conversion of 95.8% was achieved at 24 hours. At 3 hours, the highest isoamyl butyrate concentration (1.64 mol L-1) and productivity (0.19 mmol ester g-1 mixture . h) were obtained under different reaction conditions. Due to high specificity and selectivity of lipases, process parameters of this study and their interaction with the Lipozyme TL IM are fundamental to understand and optimize the system so as to achieve maximum yield to scale up. Results show that fusel oil may be recycled by the green chemistry process proposed by this study.(AU)

Multiple response optimization of blueberry juice depectinization / Otimização de múltiplas respostas durante a despectinização do suco de mirtilo

To obtain blueberry juice with a high content of antioxidants it is necessary to introduce an enzymatic depectinization step into the process. Due to the importance of this step in the final properties of blueberry juice it is critical that the operation conditions be optimized. The aim of this research was to evaluate the effects of temperature, duration of treatment and enzymatic complex concentration on anthocyanin content and juice yield during enzymatic depectinization. Results indicated that the best factor combination was 50ºC during 1.3h and 4mg 100g-1 of LAFASE® CLARIFICATION and 8mg 100g-1 of LAFASE® HE GRAND CRU enzymatic complex concentration. Under these conditions, blueberry juice with 798.41±8.03mg of cyanidin-3-glucoside L-1 and a juice yield of 87% was obtained. The combination of the response surface and desirability function methodologies enabled the optimization of the blueberry juice during the depectinization step, in terms of anthocyanin content and juice yield.

Para obter o suco de mirtilo com um alto teor de antioxidantes, é necessário realizar uma etapa de despectinização enzimática durante o processo. Esta etapa influenciará nas propriedades finais do suco de mirtilo, então, é necessário que as condições de operação sejam otimizadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da temperatura, duração do tratamento e concentração do complexo enzimático na concentração de antocianinas e no rendimento do suco durante a despectinização enzimática. Os resultados indicaram que a melhor combinação de parâmetros foi de 50º C, durante 1 à 3h e uma concentração de complexo enzimático de 4mg 100g-1 de LAFASE® CLARIFICATION e 8mg 100g-1 de LAFASE® HE GRAND CRU. Sob estas condições, foi obtido o suco de mirtilo com 798.41±8.03mg decianidina-3-glicosídeo L-1 e um rendimento de suco de 87%. A combinação das metodologias de superfície de resposta em função da preferência possibilitaram a otimização da despectinização do suco de mirtilo, em termos de teor de antocianinas e rendimento de suco.

Multiple response optimization of blueberry juice depectinization / Otimização de múltiplas respostas durante a despectinização do suco de mirtilo

To obtain blueberry juice with a high content of antioxidants it is necessary to introduce an enzymatic depectinization step into the process. Due to the importance of this step in the final properties of blueberry juice it is critical that the operation conditions be optimized. The aim of this research was to evaluate the effects of temperature, duration of treatment and enzymatic complex concentration on anthocyanin content and juice yield during enzymatic depectinization. Results indicated that the best factor combination was 50ºC during 1.3h and 4mg 100g-1 of LAFASE® CLARIFICATION and 8mg 100g-1 of LAFASE® HE GRAND CRU enzymatic complex concentration. Under these conditions, blueberry juice with 798.41±8.03mg of cyanidin-3-glucoside L-1 and a juice yield of 87% was obtained. The combination of the response surface and desirability function methodologies enabled the optimization of the blueberry juice during the depectinization step, in terms of anthocyanin content and juice yield.(AU)

Para obter o suco de mirtilo com um alto teor de antioxidantes, é necessário realizar uma etapa de despectinização enzimática durante o processo. Esta etapa influenciará nas propriedades finais do suco de mirtilo, então, é necessário que as condições de operação sejam otimizadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da temperatura, duração do tratamento e concentração do complexo enzimático na concentração de antocianinas e no rendimento do suco durante a despectinização enzimática. Os resultados indicaram que a melhor combinação de parâmetros foi de 50º C, durante 1 à 3h e uma concentração de complexo enzimático de 4mg 100g-1 de LAFASE® CLARIFICATION e 8mg 100g-1 de LAFASE® HE GRAND CRU. Sob estas condições, foi obtido o suco de mirtilo com 798.41±8.03mg decianidina-3-glicosídeo L-1 e um rendimento de suco de 87%. A combinação das metodologias de superfície de resposta em função da preferência possibilitaram a otimização da despectinização do suco de mirtilo, em termos de teor de antocianinas e rendimento de suco.(AU)

Densidade de estocagem na Alevinagem de tilápia-do-nilo em tanque-rede / Stocking density of nile tilapia (Oreochromis niloticus) fingerlings in netcages

Este estudo foi desenvolvido com o intuito de avaliar densidades de estocagem alevinagem de tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) realizado em tanques-rede, durante 43 dias. Utilizaram-se quinze tanques-rede de 0,18 m3, instalados em viveiro com 80% de troca diária da água. As densidades testadas foram: 700, 1.000 e 1.300 alevinos/m3 com peso médio inicial de 4,77 ± 0,29 g. Avaliaram-se as seguintes variáveis de desempenho produtivo: sobrevivência; peso final; comprimento final; biomassa final; conversão alimentar aparente; ganho de peso; ganho de peso diário; taxa de eficiência proteica; taxa de crescimento específico e fator de condição. Utilizou-se análise de variância para avaliação dos resultados e quando significativo aplicou-se teste Tukey a 5%. O tratamento com maior densidade de estocagem diferiu significativamente (p0,05). Concluiu-se que, nestas condições experimentais, as melhores densidades de estocagem na segunda alevinagem em tanques-rede são de 700 a 1.000 alevinos/m3.

The experiment evaluated the stocking density of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fingerling in netcages for 43 days. Fifteen 180L netcages were used as experiment units, in a pond with 80% water renovation. The tested stocking densities were 700 fingerlings/m3; 1,000 fingerlings/m3 and 1,300 fingerlings/ m3. The mean initial weight of the fingerlings was 4.77 ± 0.29 g. The following parameters were analyzed: mortality rate; final weight; final length; final biomass; feed conversion rate; weight gain; daily weight gain; protein efficiency rate; specific growth rate and condition factor. Variance analyzes and Tukey test at 5% were applied to compare the different treatments. Treatment with greater stocking density differed significantly from treatment with lower density regarding final weight, final biomass, weight gain, daily weight gain and specific growth rate. The other parameters did not present significant differences among the treatments (p>0.05). Under these experimental conditions, the best stocking densities for cages were 1,000 to 1,300 fingerlings/m3.

Densidade de estocagem na Alevinagem de tilápia-do-nilo em tanque-rede / Stocking density of nile tilapia (Oreochromis niloticus) fingerlings in netcages

Este estudo foi desenvolvido com o intuito de avaliar densidades de estocagem alevinagem de tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) realizado em tanques-rede, durante 43 dias. Utilizaram-se quinze tanques-rede de 0,18 m3, instalados em viveiro com 80% de troca diária da água. As densidades testadas foram: 700, 1.000 e 1.300 alevinos/m3 com peso médio inicial de 4,77 ± 0,29 g. Avaliaram-se as seguintes variáveis de desempenho produtivo: sobrevivência; peso final; comprimento final; biomassa final; conversão alimentar aparente; ganho de peso; ganho de peso diário; taxa de eficiência proteica; taxa de crescimento específico e fator de condição. Utilizou-se análise de variância para avaliação dos resultados e quando significativo aplicou-se teste Tukey a 5%. O tratamento com maior densidade de estocagem diferiu significativamente (p<0,05) do tratamento com menor densidade em relação ao peso final, biomassa final, ganho de peso, ganho de peso diário e taxa de crescimento específico. As demais variáveis não apresentaram diferenças significativas entre os tratamentos (p>0,05). Concluiu-se que, nestas condições experimentais, as melhores densidades de estocagem na segunda alevinagem em tanques-rede são de 700 a 1.000 alevinos/m3.(AU)

The experiment evaluated the stocking density of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fingerling in netcages for 43 days. Fifteen 180L netcages were used as experiment units, in a pond with 80% water renovation. The tested stocking densities were 700 fingerlings/m3; 1,000 fingerlings/m3 and 1,300 fingerlings/ m3. The mean initial weight of the fingerlings was 4.77 ± 0.29 g. The following parameters were analyzed: mortality rate; final weight; final length; final biomass; feed conversion rate; weight gain; daily weight gain; protein efficiency rate; specific growth rate and condition factor. Variance analyzes and Tukey test at 5% were applied to compare the different treatments. Treatment with greater stocking density differed significantly from treatment with lower density regarding final weight, final biomass, weight gain, daily weight gain and specific growth rate. The other parameters did not present significant differences among the treatments (p>0.05). Under these experimental conditions, the best stocking densities for cages were 1,000 to 1,300 fingerlings/m3.(AU)