Utvinning Og Karakterisering Av African Star Apple (Chrysophyllum albidum) Frø Olje og Adsorptive Egenskapene Til Frukt Skallet I Ghana

Abstract

dette forskningsarbeidet ble gjennomført for å bestemme fysisk-kjemiske parametere av olje fra frø Av African Star Apple (Chrysophyllum albidum) og videre evaluere adsorptive egenskapene til frukt skallet. Oljen ble ekstrahert ved bruk av heksan med soxhlet-apparatet ved en temperatur på 65°C i 4 timer. Resultatene viste et gjennomsnittlig oljeutbytte oppnådd på 11,6%, spesifikk vekt på 0.92kg / m3, brytningsindeksen på 1,464 ved 30°C, en syreverdi på 7,72 mg KOH / g, en fri fettsyreverdi på 3,16 g / 100g, forsåpningsverdi på 200,56 mg KOH/g og en jodverdi på 70,64 g/100G. En Fourier Transform Infrarød (FTIR) studie på oljen identifiserte noen triglyserider, karbonyl -, alkan-og alken-forbindelser. Adsorptive studier av fruktskallet for fjerning av fargestoff ble også utført etter kjemisk aktivering Med CaCl2, MgCl2 Og ZnCl2. Adsorpsjonens kinetikk favoriserte en pseudo-førsteordens reaksjonsvei For CaCl2 med R2 på 0.941 Mens ZnCl2 og MgCl2 favoriserte en pseudo-andreordens reaksjonsvei med r2 på henholdsvis 0,914 og 0,973.

1. Innledning

Det er flere frukter i Ghana som har essensielle oljer som er av stor medisinsk betydning. African Star Apple (Chrysophyllum albidum) er en slags frukt som vokser i Ghana. Treet vokser som en vill plante og tilhører Familien Av Sapotaceae som har opptil 800 arter og utgjør nesten halvparten av ordren . Det er en liten til middels treslag, opp til en høyde på 25-37 m med en moden omkrets som varierer fra 1,5 til 2,0 m . Fruktene er vanligvis ikke høstes fra trærne, men igjen å slippe naturlig til skogbunnen der de er plukket . De fleste plantefrø er en kilde til essensielle oljer. Eksempler på noen plantefrø som har blitt konvensjonelt utnyttet kommersielt for dette formålet, er soyabønner, bomullsfrø, jordnøtt, mais, palmefrø og solsikke . Olje fra planter og dyr er ansatt i utformingen av mat, kosmetikk og narkotika i mange industrielle aktiviteter . Frukt og grønnsaker er en god kilde til naturlige antioksidanter, som inneholder mange forskjellige antioksidantkomponenter som gir beskyttelse mot skadelige frie radikaler som har vært involvert i etiologien til flere menneskelige plager som kreft, nevrale lidelser, diabetes, leddgikt og kardiovaskulær lidelse . En undersøkelse på antioksidant og matverdien Av Chrysophyllum albidum viste at planten inneholder noe fenol, flavonoid, anthocyanin og proanthocyanidin og også en høy antioksidantverdi . Vanligvis er røttene, bjeffer og blader Av Chrysophyllum albidum mye brukt som et program for forstuinger, blåmerker og sår i sør-Nigeria . Frø og røtter ekstrakter Av Chrysophyllum albidum brukes til å arrestere blødning fra ferske sår og å hemme mikrobiell vekst av kjente sår forurensninger og også forbedre sårhelingsprosessen . Oljen Av Chrysophyllum albidum er ekstrahert fra de tilsvarende frøene i en soxhlet-ekstraktor med heksan (kokepunktområde: 55°C-65°C) og analysert for fuktighetsinnhold, pH, spesifikk tyngdekraft, forsåpningsverdi, brytningsindeks, peroksidverdi, syretall, fri fettsyre og jodverdi ved . Resultatene viste at oljeutbyttet var på 21,57% og syreverdiene var på 2,87. På samme måte undersøkt i utvinning og karakterisering av frøoljen. Noen andre forskere undersøkte effekten av prosessvariabler (partikkelstørrelse, temperatur og tid) på utvinning av olje fra Nigeriansk Chrysophyllum. Albidum for å bestemme de optimale forholdene for utvinning av oljen og også å karakterisere oljen ekstrahert og bestemme dens fysisk-kjemiske egenskaper. Adsorpsjon har fordeler fremfor andre metoder for utbedring av tungmetaller fra avløpsvann fordi utformingen er enkel; det er slamfri og kan være av lav kapitalintensiv . Den mest brukte adsorbenten er aktivert karbon . Ulike landbruksprodukter, som kokos skall, ris skall, jordnøtt skall, kassava skreller, pecan skjell, og te avfall, har blitt rapportert å være effektive i utbedring i avløpsvann. Frøene Av Chrysophyllum albidum har blitt brukt i adsorpsjon av bly Pb fra industrielt avløpsvann av enkelte forskere hvor effekten av pH, kontakttid og adsorbentmasse ble overvåket. Dampaktivert karbon fremstilt fra Chrysophyllum albidum frøskall for adsorpsjon Av Kadmium i avløpsvann (kinetikk, likevekt og termodynamiske studier) ble også undersøkt av Og ble observert å være en potensiell sekvestrer Av Kadmium i avløpsvann. Studier ble utført av på effekten av pH på sorpsjon av kadmium (ll), nikkel (II), bly (II) og krom (VI) fra vandige løsninger Av Afrikansk hvit stjerne eple (Chrysophyllum albidum) skall og innså at prosessen er svært pH-avhengig. Fra litteraturen er de fleste forskningsarbeidene fra Nigeria, og skallene har alle blitt brukt til fjerning av tungmetaller. Målet med denne forskningsartikkelen er å trekke ut og karakterisere olje fra Chrysophyllum albidum fruktfrø fra Ghana og bruke frøskallet som et adsorbent ved fjerning av metylorange (fargestoff) fra vandige løsninger.

2. Eksperimentell Prosedyre

2.1. Frukt Samling og Frø Forberedelse

Frisk revet frukt Av African Star Eple ble kjøpt fra noen lokale markedet selgere Ved University Of Cape Coast Science market som ligger I Den Sørlige delen Av Ghana. Dette er en sesongfrukt som er tilgjengelig i de tørre årstidene. Frøene ble først lufttørket i solen ved en gjennomsnittstemperatur på 29°C i 7 dager og deretter mekanisk sprukket med en nøtteknekker for at frøet skulle tas ut. De tørkede frøene ble videre lufttørket i 5 dager og deretter ovntørket ved en temperatur på 100°C i 24 timer i en laboratorieovn (MMM Medcenter Ecocell 55).

2.2. Oljeutvinnings-og Konsentrasjonsprosedyre

de tørkede frøene ble malt ved hjelp av en laboratorierotasjonsmølle (Ika M20 Universal Mill). En mengde av det fresede frøet ble brukt til Soxhlet-ekstraksjonen . En rundbunnskolbe som inneholdt analytisk Klasse N-Heksan (99%) ble utstyrt med en refluks kondensator til toppen. Dette ble plassert i en varmemantel ved 65°C og det flytende kondensatet dryppet inn i fingerbøllen som inneholdt den malte prøven. Ekstraktet suget gjennom porene i fingerbøllen og fylte et syphonrør, og dette fikk lov til å fortsette i 6 timer. Ekstraktet ble deretter oppvarmet for å gjenvinne løsningsmidlet med en roterende fordamper (R00102439, 50w/15A) som etterlot den ekstraherte oljen. Kolben fikk deretter avkjøles og prosentvis utbytte ble bestemt.brytningsindeksen, viskositeten, forsåpningsverdiene, syreverdien, jodverdien, fri fettsyreverdi, spesifikk tyngdekraft og andre parametere av oljen ble bestemt VED BRUK AV AOAC (2000).

2.3. Infrarød (FTIR) Analyse Kombinert Med Fourier Transform

bruken Av Fourier Transform Infrarød (FTIR) spektrometer for å bestemme funksjonelle grupper har blitt rapportert av ulike forskere . Det ble utført for å bestemme de ulike funksjonelle gruppene av de kjemiske komponentene ved Hjelp Av Fourier Transform Spektroskopi Modell I-R Prestige 21 Shimadzu.

2.4. Skallpreparasjon før Adsorpsjonsforsøk

Frøskjell Av Chrysophyllum albidum ble lufttørket i 14 dager til konstant vekt og malt i pulver. Det ble videre lufttørket i 7 dager og deretter ovntørket i en laboratorieovn (MMM Medcenter Ecocell 55) ved 105°C i 8 timer for å redusere fuktighetsinnholdet. Det ble deretter pyrolysert i en ovn (Nabertherm, LE140K1BN, 230V, 1/N / PE) ved en temperatur på 500°C i to timer. Under pyrolyse ble nitrogengass ved en strømningshastighet 0, 1m3/time brukt som rensegass. De pyrolyserte skjellene ble malt til pulverform og siktet med et laboratorienett av størrelse +500µ.den kjemiske aktiveringen av Det pyroliserte Og pulveriserte Chrysophyllum albidum fruktskallet ble utført ved Bruk Av CaCl2, MgCl2 og ZnCl2

2.5. Kjemisk Aktivering Av Chrysophyllum albidum Skall Ved Hjelp Av CaCl2, MgCl, 2 Og ZnCl2

den kjemiske aktivering av pyrolised Og pulverisert Chrysophyllum albidum skallet ble utført ved hjelp av 0,5 M vandige løsninger Av Hver CaCl2, MgCl2, Og ZnCl2. 20g av de pyroliserte pulveriserte skjellene ble veid og tilsatt til 250 ml av de forskjellige aktiveringskemiske vandige oppløsningene. Blandingene ble deretter omrørt med en kokeplate agitator ved 200rpm og 60°C i fire timer. Dette ble deretter filtrert ved Hjelp Av Et Whatman filterpapir og resten ble ovnstørket ved 200°C i 2 timer. De tørkede skallene ble deretter aktivert i en ovn ved en temperatur på 550°C i 4 timer for å fullføre aktiveringsprosessen Av Chrysophyllum albidum-skallene.

2.6. Adsorpsjon Tester

Adsorpsjon tester ble utført I 2L erlenmeyer kolbe ved hjelp av 1g hver av skjell aktivert Med CaCl2, MgCl2, Og ZnCl2. Metylorange med en konsentrasjon på 0,2 mg / L og 0,5 mg / L ble fremstilt og brukt som adsorbent for denne studien. 1g av det aktiverte skallet ble veid og oppløst i en liter av oppløsningen og omrørt ved hjelp av en laboratorierører ved 250rpm. 50 ml av oppløsningen oppsamles etter en time og filtreres ved Hjelp Av Et Whatman-filterpapir og konsentrasjonen av metylorange i filtratet målt ved Bruk Av Shimadzu T70 UV-Vis spektrometer. De oppnådde data ble montert på adsorpsjon isoterm modeller. De innledende konsentrasjonene av metylorange er henholdsvis 0,2 mg/l for CaCl2 og mgcl2 og 0,5 mg / l For ZnCl2.

3. Beregninger

prosentandelen av fjerning av sorbent ble beregnet ved bruk Av Hvor r% er prosentandelen gjenvinning av metylorange fra løsningen CO ER den første konsentrasjonen av metylorange I oppløsning Ct Er konsentrasjonen av metylorange ved tid t.

4. Sorpsjonskinetikk

4.1. Pseudo-Første-Ordens Kinetisk Modell

den er representert av følgende:Integrering av ovennevnte ligning med grensebetingelser for t = 0, qt = 0 og t = t, qt=qt gir følgende: hvor qe og qt er mengdene av fargestoff adsorbert ved likevekt og ved tid t (mg/g), henholdsvis t er kontakttiden (min), Og K1 er pseudo-første-ordens rate konstant (/min). Den rette linjen av logg (qe-qt) mot t gir logg (qe) som helling og avskjæring lik k1/2.303. Derfor kan mengden løsemiddel sorbert per gram sorbent ved likevekt (qe) og førstegangsratekonstanten (k1) evalueres fra skråningen og avskjæringen.

4.2. Pseudo-Andreordens Kinetiske Modell

dette er representert ved følgende: Integrering av ovennevnte ligning med grensebetingelser for t = 0, qt = 0 og t = t, qt=qt gir følgende: hvor k2 representerer hastighetskonstanten og qt er opptakskapasiteten til enhver tid (t).

5. Resultater og Diskusjon

5.1. Oljekarakterisering

Fysiske Og kjemiske parametere For Den Afrikanske Stjernen Eplefrøolje (Chrysophyllum albidum) er presentert i Tabell 1.

fysiske og kjemiske egenskaper av den ekstraherte chrysophyllum albidum frøolje.oljen ekstrahert Fra De Afrikanske Stjerneapple frøene (Chrysophyllum albidum)med heksan ved bruk av soxhlet-apparatet ble fysisk og kjemisk analysert og ga følgende resultater som presentert I Tabell 1.fargen ble funnet å være dyp rød akkurat som rapportert Av Musa, Isah, men forskjellig Fra Adebayor, Orhevba og Ominyi, Ominyi som registrerte den som rød.

5.1.1. Oljeutbytte

oljeutbyttet ble beregnet ut fra forskjellene i vekt av prøven og fingerbøl før og etter ekstraksjon:Hvor Wi er vekten av fingerbøl og prøve Før ekstraksjon wf Er vekten av fingerbøl og prøve etter ekstraksjon.oljeutbyttet var svært lavt med en verdi på 11,6% sammenlignet med 12% registrert Av Adebayor, Orhevba, 8,05% og 12,70% for. Dette indikerer at frøet kanskje ikke er en god kilde til rikelig olje. Det lave oljeutbyttet kan tilskrives variasjon i gener, klima, plantearter, jordtilstand og feilbehandlingsteknikker som langvarig eksponering av høstede frø for sollys som er i stand til å svekke oljeutbyttet betydelig .

5.1.2. Brytningsindeks

brytningsindeksen indikerer nivået av optisk klarhet i råoljeprøven i forhold til vann. Brytningsindeksen for den ekstraherte oljen var 1.464 som var enig med 1. 46 og 1.672 kl 31.2°C for Adebayor, Orhevba . Det er heller ikke så tykt som de fleste tørkeoljer hvis brytningsindekser faller mellom 1.475 og 1.485 .

5.1.3. Spesifikk Tyngdekraft

den har en spesifikk tyngdekraft på 0.92 ved 30°C som er forskjellig fra Den Til Adebayor, Orhevba som hadde 0.89 ved 25°C, 0.8269 ved 25°C for . Forsåpningsverdi av olje tjener som en viktig parameter for å bestemme oljens egnethet til såpeproduksjon .

5.1.4. Syreverdi

syreverdien er en viktig indikator for oksidasjon av oljen. Det er vekten (mg) av kaliumhydroksyd som kreves for å nøytralisere den frie syren i 1 g av oljen. I god olje bør syreverdien være svært lav (< 0,1) og en økning i syreverdi er en indikator på oksidasjon av oljen som kan føre til tannkjøtt og slamdannelse ved siden av korrosjon. Syreverdien ble også funnet å være 7,72 mg / KOH / g. dette er forskjellig fra verdier på 2,57 mg / KOH / g Av Musa, Isah , 4,50 mg/KOH/g For Adebayor, Orhevba og 19,70 mg/KOH/g for Ominyi , Ominyi .

5.1.5. Forsåpningsverdi

Forsåpningsverdi (SV) er relatert til gjennomsnittlig molekylvekt av fettsyre i oljeprøven. Forsåpningsverdien oppnådd var 200 mg / KOH / g som var nærmere verdien av 199,50 mg/KOH/g oppnådd For Adebayor, Orhevba . Det var imidlertid høyere enn For Ominyi, Ominyi som var 90.71 mg/KOH/g, Men lavere For Musa, isah som rapporterte 228.4 mg / KOH / g. den høye forsåpningsverdien antyder bruken av oljen i produksjon av flytende såpe, sjampo og skum barbering kremer . Den høye forsåpningsverdien kan tilskrives prosessparametere som ekstraksjonstid, ekstraksjonstemperaturen og partikkelstørrelsene til de fresede frøene som rapportert av .

5.1.6. Fri Fettsyre

den frie fettsyren i den ekstraherte oljen var 3,16 mg/KOH/g sammenlignet med 2,25 mg/KOH/g Av Adebayor, Orhevba og 9,90 mg/KOH/g av . Lavt innhold av frie fettsyrer indikerer lav enzymatisk hydrolyse. Dette kan være en fordel som olje med høye frie fettsyrer som utvikler smak under lagring .

5.1.7. Jodverdien

jodverdien er et mål på graden av umetning av vegetabilske oljer og bestemmer stabiliteten for oksidasjon og tillater den totale umetning av fettet å måles kvantitativt . Jodverdien av den ekstraherte oljen ble målt og funnet å være 72.8 mg / KOH / g. Dette var høyere enn det som ble oppnådd Av Adebayor, Orhevba og Musa, Isah, men lavere enn det som ble oppnådd Ominyi, Ominyi .FT-IR-spektroskopi ble brukt til å identifisere de ulike funksjonsgruppene som finnes i oljen. Et Nicolet 870 spektrometer som var utstyrt med en deuterert triglycinsulfatdetektor ble brukt. FTIR-analysen av den ekstraherte oljen ble også funnet å inneholde noen funksjonelle grupper. Spektralanalysen som vist I Figur 1 viser de forskjellige toppene i de funksjonelle gruppene som er tilstede i oljen. Frekvenser som spenner mellom 3008.01 cm−1 og 2853cm−1 med transmittanser på henholdsvis 92.69 (%T) og 62.1(%T), som vist i Tabell 2, viste asymmetrisk og symmetrisk strekking Av C-H som representerer alkaner akkurat Som Mais – og Sennepsoljer som viste 2854.7−2925.8 cm-1 Som c-H asymmetriske og symmetriske strekkvibrasjoner av alifatisk CH2 . De funksjonelle gruppene identifisert innenfor bølgelengden av 1709 – 1744 cm−1 ble sammenlignet med olje Fra Kamille og Rosmarin Av Anwer S. El-Badry, Og Sameh S. Ali samt Mais og Sennepsolje for å representere c= o ester karbonyl av triglyserider .

	X (cm−1)	Y (%)	bond	funksjonell gruppe
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

Table 2

Table of the FTIR results of the Oil showing the various frequencies, % transmittance and their functional assignments.

Figur 1

Spektralanalyse Av Chrysophyllum albidum frøolje.

5.2. Adsorpsjonsstudier

adsorpsjonsstudier Av Metylorange fargestoffoppløsning av Fruktskallet Av Chrysophyllum albidum aktivert Med MgCl2, CaCl2 Og ZnCl2 ble utført. Figur 2 viser effekten av kontakttid for adsorpsjon av skallene i fargestoffoppløsningen. Fra Figur 2, er det observert at frekvensen av fargestoff reduksjon generelt økt raskt i løpet av de to første timene av kontakttid for alle tre skall med forskjellige aktiveringskjemikalier. Dette kan tilskrives de aktive ledige stedene i de aktiverte skjellene som rapportert av . Etter de to første timene reduseres reduksjonshastigheten av fargestoffet til likevekt ble nådd etter 5 timers kontakttid for alle de tre frøskjellene med forskjellig aktivering. ZnCl2 og MgCl2 viser lignende reduksjonsegenskaper på fargestoffet. Den generelle ytelsen til de tre skall viser At ZnCl2 utført litt bedre Enn MgCl2 i å redusere konsentrasjonen Av Metyl orange i oppløsningen. Kjemisk aktivering Med CaCl2 synes ikke å utføre så effektiv Som For ZnCl2 og MgCl2 som vist i Figur 2.

Figur 2

Prosentvis reduksjon av fargestoffer med tiden (timer).

5.3. Kinetiske Studier

Figur 3 viser den lineære plott av log ( – ) versus t for Lagrangien pseudo-første-ordens modell og Figur 4 viser den lineære plott av t / versus t For Lagrangien pseudo-andre-ordens modell for reduksjon Av Metyl orange ved hjelp av skjell Av Chrysophyllum albidum aktivert Med CaCl2, MgCl2, Og ZnCl2. Likevektsratekonstantene og korrelasjonskoeffisienten for pseudo-førsteordens-og pseudo-andreordensmodellene er presentert i Tabell 3. Den pseudo-første-ordens ligningen montert eksperimentelle data godt For CaCl2 (R2 = 0.94) mens MgCl2 (R2 = 0.97) Og ZnCl2 (R2 = 0.97) montert pseudo-andre-ordens ligningen. På grunnlag av korrelasjonskoeffisienten følger adsorpsjonen Av Metylorange fargestoff fra oppløsning av skall Av Chrysophyllum albidum aktivert Med CaCl2 en førsteordens reaksjonsvei mens skallene aktivert Med MgCl2 og ZnCl2 følger en andreordsvei.

Figure 3

Pseudo-first-order adsorption kinetics of the dye.

6. Konklusjon

resultatene av den fysisk-kjemiske analysen av oljen ekstrahert Fra African Star-Eplefrøene ble sammenlignet gunstig med andre tradisjonelle frøoljer som palmekjerne og jordnøtt. Oljeutbyttet på 11,6% var lavt sammenlignet med olje fra palmekjerneolje (45,6%) og jordnøttolje (35.76%) de fysisk-kjemiske egenskapene Til African Star-Eplefrøoljen indikerte at Den ikke tørker (forsåpningsverdi på 200 mg / KOH / g) og kan brukes som råstoff for produksjon av såper, smøreoljer og belysningslys. Det kan imidlertid ikke være egnet for produksjon av overflatebelegg, lakk og oljemaling på grunn av sin nondrying-egenskap. Det lave nivået av umetning av oljen er fordi den inneholder oljesyre som vanligvis er umettet fettsyre. Endelig kan frøene ikke ha tilstrekkelig oljevolumpotensial til å bli brukt som spiselig (innenlands) og industriell olje. FTIR-analyse viste også at oljen inneholder flere funksjonelle grupper som alkener og aromater som kan være gunstige for menneskekroppen. Frøskjellene kan også brukes som rimelig adsorbent når de aktiveres Med CaCl2, ZnCl2 og MgCl2. Aktivering Med ZnCl2 utføres imidlertid bedre med omtrent 70% fjerning av fargestoff enn CaCl2 og MgCl2.

Datatilgjengelighet

de fysiske og kjemiske egenskapene til de ekstraherte oljedataene som brukes til å støtte funnene i denne studien, er inkludert i artikkelen. Fourier Transform Infrarøde data som brukes til å identifisere de ulike funksjonelle gruppene angående oljen i denne studien, er inkludert i artikkelen. Adsorpsjonsdataene som brukes til å støtte funnene i denne studien er inkludert i tilleggsinformasjonsfilen (tilgjengelig her).

Interessekonflikter

forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.

Finansiering

dette forskningsarbeidet ble selvfinansiert av forfatterne.

Supplerende Materialer

dette er adsorpsjonsdataene som ble brukt til denne studien. Det viser de første konsentrasjonene av fargestoffet (Metylorange) samt adsorbenten (Chrysophyllum albidum seed shell) som ble aktivert med tre forskjellige kjemikalier (CaCl2, MgCl2 Og ZnCl2). Forsøket ble utført under romtemperatur på 25 C. endringen i konsentrasjonen av fargestoffet med tiden kunne ses i datoen ovenfor. (Tilleggsmateriale)