アフリカ星リンゴ（Chrysophyllum albidum）種子油の抽出と特性評価とガーナにおける果実殻の吸着特性

概要

この研究は、アフリカ星リンゴ（Chrysophyllum albidum）の種子から油の物理化学的パラメータを決定し、さらに果実殻の吸着特性を評価するために行われた。 この油を、ヘキサンを用いて、ソックスレー装置を用いて、６ ５℃の温度で４時間抽出した。 その結果、得られた平均油収率は11.6％、比重は0であった。92kg/m3、1.464の屈折率30°C、7.72mg KOH/gの酸価値、3.16g/100gの遊離脂肪酸価値、200.56mg KOH/gのケン化の価値、および70.64g/100gのヨウ素価。 色素の除去のための果実殻の吸着研究は、Cacl2、Mgcl2、およびZncl2による化学活性化後にも行われた。 吸着の速度論は、Cacl2のr2 0の擬似一次反応経路を支持した。941Zncl2とMgcl2は、それぞれ0.914と0.973のr2と擬似二次反応経路を支持しながら。

1. はじめに

ガーナには、医学的に非常に重要な精油を持ついくつかの果物があります。 アフリカの星のリンゴ（Chrysophyllum albidum）は、ガーナで栽培されている果物の一種です。 木は野生植物として育ち、800種まで持ち、順序のほぼ半分を構成するSapotaceaeの家族に属します。 それは1.5から2.0mまで変わる成長した帯を持っている25-37mの高さまで小から中型の樹種、である。 果実は通常、木から収穫されるのではなく、自然に森林の床に落ち、そこで摘み取られます。 ほとんどの植物の種子は精油の供給源です。 従来、この目的のために商業的に利用されてきたいくつかの植物種子の例には、大豆、綿実、落花生、トウモロコシ、ヤシ種子、およびヒマワリが含まれる。 植物および動物からのオイルは多くの産業活動の食糧、化粧品および薬剤の公式で用いられます。 果物と野菜は癌、神経障害、糖尿病、関節炎および心血管の無秩序のような複数の人間の病気の病因学で関係した有害な遊離基に対して保護を提供す Ｃｈｒｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍａｌｂｉｄｕｍの酸化防止剤および食品価値に関する調査では，植物にフェノール，フラボノイド，アントシアニンおよびプロアントシアニジンが含まれており，また高い酸化防止剤価値があることが示された。 一般的に、Chrysophyllum albidumの根、樹皮、および葉は、ナイジェリア南部の捻挫、打撲傷、および創傷への適用として広く使用されている。 Chrysophyllum albidumの種そして根のエキスが新しい傷からの出血を阻止し、知られていた傷の汚染物の微生物成長を禁じ、また傷の回復過程を高めるのに使用されて Chrysophyllum albidumのオイルはヘキサン（沸点の範囲）が付いているsoxhletの抽出器の対応する種から得られました: 55°C-65°C)により水分content有量、pH、比重、けん化値、屈折率、過酸化物値、酸価、遊離脂肪酸、およびヨウ素価を分析した。 その結果、油収率は21.57％であり、酸価は2.87であったことが示された。 同様に、種子油の抽出および特性評価について調査した。 他の何人かの研究者はナイジェリアのChrysophyllumからのオイルの抽出に対するプロセス変数（粒度、温度および時間）の効果に調査しました。 Albidumはオイルの抽出のための最適条件を定め、また得られるオイルを特徴付け、物理化学的な特性を定めるために。 吸着に設計が簡単であるので廃水からの重金属の治療の他の方法上の利点があります;それは沈積物なしで、低い資本集約的である場合もあります。 最も広く使用されている吸着剤は活性炭である。 ココナッツ殻、籾殻、落花生殻、キャッサバの皮、ピーカン殻、茶廃棄物などの様々な農産物は、廃水の修復に有効であることが報告されている。 Ｃｈｒｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍａｌｂｉｄｕｍの種子は，ｐｈ，接触時間および吸着剤質量の影響を監視したいくつかの研究者によって産業廃水からの鉛Ｐ ｂの吸着に使用されている。 廃水中のカドミウムの吸着のためにＣｈｒｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍａｌｂｉｄｕｍ種子殻から調製した蒸気活性炭（速度論，平衡および熱力学的研究）も調べ，廃水中のカドミウムの潜在的な隔離であることを観察した。 アフリカホワイトスターリンゴ（Ｃｈｒｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍａｌｂｉｄｕｍ）殻による水溶液からのカドミウム（ｌ ｌ），ニッケル（Ｉ ｉ），鉛（Ｉ Ｉ）およびクロム（Ｖ ｉ）の収着に及ぼすｐ ｈの影響を調べ，このプロセスが高度にｐ ｈ依存性であることを確認した。 文献から、行われた研究作業のほとんどはナイジェリアからのものであり、シェルはすべて重金属の除去に使用されています。 本研究論文の目的は，ガーナのＣｈｒｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍａｌｂｉｄｕｍ果実種子から油を抽出し，その種子殻を水溶液からのメチルオレンジ（染料）の除去における吸着剤として使用することである。

2. 実験手順

2.1. フルーツコレクションと種子の準備

アフリカの星のリンゴの新鮮なリッピング果実は、ガーナの南部に位置しているケープコーストサイエンスマーケットの大学でいくつかの地元の市場の売り手から購入しました。 これは乾季に利用可能な季節の果物です。 種子は、最初に29℃の平均温度で太陽の下で7日間空気乾燥させ、次に種子を取り出すためにナッツクラッカーを使用して機械的に割れた。 乾燥した種子をさらに５日間風乾した後、実験室オーブン（ＭＭＭ Ｍｅｄｃｅｎｔｅｒ Ｅｃｏｃｅｌｌ５ ５）中で１ ０ ０℃の温度で２ ４時間オーブン乾燥した。

2.2. 油抽出および濃縮手順

乾燥種子を、実験室回転ミル（IKA M20Universal Mill）を使用して粉砕した。

乾燥種子を、実験室回転ミル（IKA M20Universal Mill）を使用 粉砕された種子の量をソックスレー抽出のために使用した。 分析グレードのN-ヘキサン（99％）を含む丸底フラスコを上部に還流凝縮器を取り付けた。 これを65℃の加熱マントルに入れ、液体凝縮物を粉砕された試料を含むシンブルに滴下した。 抽出物は指ぬきの細孔を通って浸透し、サイフォン管を満たし、これを6時間継続させた。 次いで、抽出物を加熱して、抽出油を残した回転蒸発器（Ｒ０ ０ １ ０ ２ ４ ３ ９、５ ０Ｗ／１ ５Ａ）で溶媒を回収した。 次いで、フラスコを冷却させ、収率を決定した。

オイルの屈折率、粘度、ケン化値、酸値、ヨウ素値、遊離脂肪酸値、比重、およびその他のパラメータは、AOAC（2000）を用いて決定した。2.3.

フーリエ変換と結合された赤外線（FTIR）分析

フーリエ変換赤外線（FTIR）分光計を使用して官能基を決定することは、様々な研究者によって報告されている。 フーリエ変換分光モデルI-R Prestige21島津を用いて化学成分の各種官能基を決定した。2.4.

吸着実験前のシェルの調製

Chrysophyllum albidumの種子殻を14日間空気乾燥させて一定重量にし、粉末に粉砕した。 これをさらに７日間風乾し、次いで、実験室オーブン（ＭＭＭ Ｍｅｄｃｅｎｔｅｒ Ｅｃｏｃｅｌｌ５ ５）中で１ ０ ５℃で８時間オーブン乾燥して、水分含量を減少させた。 次いで、それを炉（Ｎａｂｅｒｔｈｅｒｍ、ＬＥ１ ４ ０Ｋ１ＢＮ、２ ３ ０Ｖ、１／Ｎ／ＰＥ）中で５ ０ ０℃の温度で２時間熱分解した。 熱分解の間、流量0.1m3/hrの窒素ガスをパージガスとして使用した。 熱分解シェルを粉末状に粉砕し、サイズ+500μ mの実験室メッシュで篩い分けした。

熱分解および粉末Chrysophyllum albidum果実殻の化学活性化は、Cacl2、Mgcl2、およびZncl2を使用して行われました

2.5。 Cacl2、MgCl、2およびZncl2を用いたChrysophyllum albidumシェルの化学活性化

熱分解および粉末Chrysophyllum albidumシェルの化学活性化は、各Cacl2、Mgcl2、およびZncl2の0.5M水溶液を用いて行 熱分解した粉末シェルの20gを秤量し、様々な活性化化学水溶液の250mlに加えた。 その後、混合物をホットプレート攪拌機で200rpm、60℃で四時間攪拌した。 次いで、これをＷａｔｍａｎ濾紙を使用して濾過し、残渣を２ ０ ０℃で２時間オーブン乾燥した。 次いで、乾燥した殻を炉内で５ ５ ０℃の温度で４時間活性化し、Ｃｈｒｙｓｏｐｈｙｌｌｕｍ ａｌｂｉｄｕｍ殻の活性化プロセスを完了させた。2.6.

2.6. 吸着試験

吸着試験は、Cacl2、Mgcl2、およびZncl2で活性化されたシェルのそれぞれ1gを使用して2L Erlenmeyerフラスコで行った。 0.2mg/Lおよび0.5mg/Lの濃度のメチルオレンジを調製し、この研究のための吸着剤として使用した。 活性化されたシェルの1gを秤量し、溶液のリットルに溶解し、実験室用攪拌機を用いて250rpmで攪拌した。 ５ ０ｍｌの溶液を１時間後に回収し、Ｗａｔｍａｎ濾紙を用いて濾過し、濾液中のメチルオレンジの濃度をＳｈｉｍａｄｚｕ Ｔ７ ０ＵＶ−Ｖｉｓ分光計を用いて測定した。 得られたデータを吸着等温線モデルに適合させた。 メチルオレンジの初期濃度は、それぞれCacl2およびMgcl2では0.2mg/l、Zncl2では0.5mg/lである。

3. 計算

吸着剤の除去率は、R％が溶液からのメチルオレンジの回収率であるCOは、溶液中のメチルオレンジの初期濃度であるCtは、時間tでのメチルオレンジの濃度であるところを使用して計算した。

4。 収着動態

4.1。 擬似一次運動モデル

次のように表されます:上記の式をt=0、qt=0、およびt=tの境界条件と積分すると、qt=qtは以下を与える：qeおよびqtはそれぞれ平衡および時間t（mg/g）で吸着された色素の量であり、tは接触時間（分）であり、K1は擬似一次速度定数（/分）である。 Tに対するlog(qe-qt)の直線プロットは、log(qe)を勾配と切片としてk1/2.303に等しく与えます。 したがって、平衡状態での吸着剤のグラム当たりの吸着溶質の量（qe）および一次速度定数（k1）は、傾きおよび切片から評価することができる。4.2.

擬似二次運動モデル

これは、以下によって表されます：t=0、qt=0、およびt=tの境界条件と上の式を積分すると、qt=qtは以下を与えます：ここで、k2は速度定数を表し、qtは任意の時点での取り込み容量（t）である。

5. 結果と議論

5.1. 油の特性

アフリカの星リンゴ種子油（Chrysophyllum albidum）の物理的および化学的パラメータを表1に示します。

アフリカの星リンゴの種子（Chrysophyllum albidum）からヘキサンで抽出した油をsoxhlet装置を用いて物理的および化学的に分析し、表1に示

色はMusa、Isahによって報告されたように深い赤であることが判明しましたが、adebayor、Orhevba、Ominyi、ominyiとは異なり、赤として記録されました。5.1.1. 油収率

油収率は、抽出前と抽出後のサンプルとシンブルの重量の違いに基づいて計算されました。Wiはシンブルの重量であり、抽出前のサンプルWfはシンブルと抽出後のサンプルの重量です。

油収率は、Adebayor、Orhevba、8.05％および12.70％によって記録された11.6％と比較して、12％の値で非常に低かった。 これは、種子が豊富な油の良い供給源ではないかもしれないことを示しています。 低い油収率は、遺伝子、気候、植物種、土壌条件、および収穫した種子を日光に長時間暴露するなどの不適切な処理技術の変化に起因する可能性があり、油収率をかなり損なう可能性がある。5.1.2. 屈折率

屈折率は、水に対する原油サンプルの光学的透明度のレベルを示します。 抽出された油の屈折率は1.464であり、これは1のそれと一致した。 46と1.672で31.2°Cアデバヨール,Orhevba. また、屈折率が1.475と1.485の間にあるほとんどの乾燥油ほど厚くはありません。5.1.3.

比重

それはの比重を持っています0.92で30°Cこれはアデバヨールのそれとは異なります,持っていたOrhevba0.89で25°C,0.8269で25°Cのために. オイルの鹸化の価値は石鹸の作成のためのオイルの適合性の決定の重要な変数として役立ちます。5.1.4.

酸価

酸価は、油の酸化の重要な指標です。 これは、1gの油中の遊離酸を中和するのに必要な水酸化カリウムの重量（mg）である。 よいオイルでは、酸価値は非常に低く（<0.1）べきであり、酸価値の増加は腐食の側のゴムおよび沈積物の形成をもたらすかもしれないオイル これは、Musa、Isahによる2.57mg/KOH/g、Adebayor、Orhevbaの場合は4.50mg/KOH/g、Ominyi、Ominyiの場合は19.70mg/KOH/gの値とは異なる。5.1.5. ケン化値

ケン化値（SV）は、油サンプル中の脂肪酸の平均分子量に関連しています。

ケン化値（SV）は、油サンプル中の脂肪酸の平均分子量に関 得られたケン化値は200mg/KOH/gであり、これはAdebayor、Orhevbaについて得られた199.50mg/KOH/gの値に近いものであった。 しかし、90.71mg/KOH/gであったOminyi、Ominyiよりも高かったが、228.4mg/KOH/gを報告したMusa、Isahの方が低かった。 高い鹸化値は、によって報告されたように、抽出時間、抽出温度、および粉砕された種子の粒径などのプロセスパラメータに起因することができる。5.1.6.

遊離脂肪酸

抽出油の遊離脂肪酸は、Adebayorによる2.25mg/KOH/gと比較して3.16mg/KOH/gであり、Orhevbaによる9.90mg/KOH/gであった。 遊離脂肪酸含量が低いことは、酵素加水分解が低いことを示している。 これは貯蔵の間にオフ味を開発する高い脂肪酸なしのオイルとして利点であることができます。5.1.7.

ヨウ素価

ヨウ素価は、植物油の不飽和度の尺度であり、酸化に対する安定性を決定し、脂肪の全体的な不飽和を定量的に測定することを可能にする。 抽出された油のヨウ素価を測定し、72.8mg/KOH/gであることが判明した。ＦＴ−ＩＲ分光法を使用して、油中に存在する種々の官能基を同定した。

重水素化トリグリシン硫酸検出器を備えたNicolet870分光計を使用した。 抽出油のＦＴＩＲ分析はまた、いくつかの官能基を含むことが分かった。 図1に表示されているスペクトル分析は、油中に存在する官能基の様々なピークを示しています。 3008.01cm−1と2853cm−1の間の範囲の周波数92.69(%T)と62.1(%T)の送信と、それぞれ表2に示すように、2854.7-2925.8cm–1脂肪族CH2のc−H非対称および対称延伸振動とし 1709–1744cm−1の波長内で同定された官能基は、anwer S.El-BadryおよびSameh S.Aliおよびトウモロコシおよびマスタード油によってカモミールおよびローズマリーからの油と比較され、トリグリセリドのc=Oエステルカルボニルを表す。

ピーク X(cm−1) Y(%) 結合 官能基 ピーク X(cm-1) Y(%) 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 結合 1 3008.01 92.69 C-H stretch alkanes 2 2922.75 62.1 C-H stretch alkanes 3 2853.48 71.81 C-H stretch alkanes 4 1744.47 84.56 C=O stretch carbonyls 5 1709.28 65.73 C=O stretch Carbonyls 6 1463.81 83.85 C-H bend Alkenes 7 1413.22 88.48 C-C stretch (in ring) Aromatics 8 1377.63 90.8 C-H rock alkenes 9 1281.86 86.67 C-H wag (-CH2X) Alkyl halides 10 1242.46 85.78 C-N stretch Aliphatic amines 11 1164.78 85.63 C-N stretch Aliphatic amines 12 1117.12 90.16 C-N stretch Aliphatic amines 13 936.25 89.62 O-H bend Carboxylic acid 14 721.94 83.92 C-H rock alkanes 15 604.69 92.5 C-Br stretch Alkyl halides

5.2. 吸着研究

Mgcl2、Cacl2、およびZncl2で活性化されたChrysophyllum albidumの果実殻のメチルオレンジ染料溶液の吸着研究を行った。 図2は、色素溶液中のシェルの吸着の接触時間の影響を示しています。 図2から、染料の還元速度は、異なる活性化化学物質を有する三つのシェルすべてについて、接触時間の最初の二時間以内に一般的に急速に増加するこ これは、によって報告されたように、活性化された殻内の活性な空いている部位に起因する可能性がある。 最初の２時間後、色素の還元速度は、異なる活性化を有する３つの種子殻全てについて５時間の接触時間の後に平衡に達するまで減少する。 Zncl2およびMgcl2は染料の同じような減少の特徴を表わします。 三つのシェルの全体的な性能は、Zncl2が溶液中のメチルオレンジの濃度を減少させる際にMgcl2よりもわずかに優れていることを示しています。 Cacl2による化学的活性化は、図2に示すように、Zncl2およびMgcl2のそれほど効率的ではないようです。

5.3. 速度論的研究

図3は、Cacl2、Mgcl2、Zncl2で活性化されたChrysophyllum albidumの殻を用いたメチルオレンジの還元に対するLagrangien擬似一次モデルのlog(–)対tの線形プロットを示し、図4は、Cacl2、Mgcl2、Zncl2で活性化されたChrysophyllum albidumの殻を用いたメチルオレンジの還元に対するLagrangien擬似二次モデルのt/対tの線形プロットを示している。 擬似一次モデルと擬似二次モデルの平衡速度定数と相関係数を表3に示します。 擬似一次方程式は、Cacl2(R2=0.94)Mgcl2(R2=0.97)とZncl2(r2=0)の実験データによく適合しました。97)擬似二次方程式を当てはめた。 相関係数に基づいて、Cacl2で活性化されたChrysophyllum albidumの殻による溶液からのメチルオレンジ色素の吸着は一次反応経路に続き、Mgcl2およびZncl2で活性化された

6. 結論

アフリカの星リンゴの種子から抽出された油の物理化学的分析の結果は、パーム核や落花生などの他の伝統的な種子油のものと良好に比較 11.6％の油収率は、パーム核油（45.6％）および落花生油（35.6％）からの油と比較して低かった。76％）アフリカの星リンゴ種子油の物理化学的特性は、それが非乾燥であることを示し（200mg/KOH/gの鹸化値）、石鹸、潤滑油、および照明ろうそくの製造のための原料として使用することができる。 但し、それはnondrying属性による表面のコーティング、ニスおよびオイルペンキの生産のために適していないかもしれません。 オイルの不飽和の低レベルは普通不飽和脂肪酸であるオレイン酸を含んでいるのであります。 最終的に、種子は、食用（家庭用）および工業用油として使用されるのに十分な油量の可能性を有していない可能性がある。 FTIRの分析はまたオイルが人体に有利であるかもしれない芳香族およびアルケンのような複数の官能基を含んでいることを明らかにしました。 種の貝はまたCacl2、Zncl2およびMgcl2と活動化させたとき低価格の吸着剤として使用することができます。 しかし、Zncl2による活性化は、Cacl2およびMgcl2のそれよりも色素の約70％の除去で良好に行われた。

データの可用性

この研究の知見をサポートするために使用される抽出された油データの物理的および化学的特性は、記事内に含まれています。 この研究の油に関する様々な官能基を同定するために使用されるフーリエ変換赤外線データは、記事の中に含まれています。 この研究の結果を支持するために使用された吸着データは、補足情報ファイル（ここで入手可能）に含まれています。

利益相反

著者は利益相反を宣言していません。

資金調達

この研究活動は著者によって自己資金で行われました。

補足材料

これは、この研究に使用された吸着データです。 これは、染料（メチルオレンジ）だけでなく、三つの異なる化学物質（Cacl2、Mgcl2、およびZncl2）で活性化された吸着剤（Chrysophyllum albidum種子殻）の初期濃度を示しています。 時間とともに染料の濃度の変化は、上記の日付で見ることができました。 （補足資料）