Lipase-Catalyzed Synthesis Of Caffeic Acid Bornyl Ester - Yusof, Nurul Nadzirah Mohd (2018)
Ester asid kaffeik bornil (EAKB) berasaskan asid kaffeik merupakan produk semulajadi yang jarang ditemui serta mempunyai sifat biologi dan farmakologi yang signifikan. Walaubagaimanapun, penggunaan cara tradisional seperti pengekstrakan dan sintesis menggunakan bahan kimia bagi menghasilkan sebatian ini memerlukan kos yang tinggi, kurang cekap dan toksik kepada manusia dan alam sekitar. Oleh itu, objektif utama kajian ini adalah untuk memperkenalkan tindak balas hijau bagi menghasilkan EAKB menggunakan enzim lipase sebagai pemangkin dalam tindak balas transesterifikasi. Sintesis EAKB telah dijalankan dengan melakukan pemeriksaan awal ke atas beberapa pemboleh ubah tindak balas penting seperti pelbagai jenis enzim disekat gerak (Novozym 435, Lipozyme TLIM and Lipozyme RMIM), pelarut organik (isooctane, n-hexane, n-heptane, toluene, acetone, acetonitrile, n-hexane:diethyl ether and n-hexane:acetone) dan jenis kumpulan alkil yang digunakan (metil kaffeat and etil kaffeat) diikuti dengan mengkaji kesan pemboleh ubah tindak balas seperti jumlah enzim (25 – 250 U), masa tindak balas (0 – 84 h), nisbah substrat borneol kepada etil kaffeat (1:1, 1.5:1, 2:1, 2.5:1 and 3:1), suhu tindak balas (30 - 60°C) dan keadaan tindak balas optimum menggunakan kaedah tradisional satu faktor dalam satu masa untuk mendapatkan respon tertinggi. Mekanisma kinetik telah dikaji dan pemalar kinetik telah ditentukan berdasarkan kadar tindak balas awal yang diperoleh daripada penyiasatan ke atas kesan kepekatan substrat. Pengoptimuman bagi penghasilan EAKB juga telah dijalankan dengan menggunakan kaedah tindak balas permukaan dengan reka bentuk “face-centered central composite design (CCD)” bagi mendapatkan respon tertinggi. Akhir sekali, tenaga pengaktifan yang diperlukan untuk tindak balas telah ditentukan dengan menjalankan tindak balas transesterifikasi pada pelbagai suhu dari 30°C sehingga 55°C. Hasil daripada pemeriksaan awal yang telah dijalankan, Novozym 435 telah didapati memberikan pertukaran tertinggi diikuti oleh enzim Lipozyme TLIM dan enzim Lipozyme RMIM. Pertukaran substrat tertinggi juga telah diperolehi dengan menggunakan sistem pelarut campuran (n-hexane:acetone, 80:20, % isipadu/isipadu) dan etil kaffeat sebagai substrat. Berdasarkan kajian ke atas pemboleh ubah tindak balas menggunakan kaedah satu faktor dalam satu masa, pertukaran tertinggi telah diperoleh dengan menggunakan unit enzim sebanyak 125 U dan masa tindak balas selama 48 jam pada suhu 55°C. Nisbah substrat borneol kepada etil kaffeat 2.5:1 (25 mM borneol: 10 mM EC) telah diperhatikan menghasilkan peratusan pertukaran tertinggi. Pada keadaan tindak balas optimum seperti yang telah dinyatakan di atas, peratusan pertukaran substrat tertinggi telah diperoleh iaitu sebanyak 86.0%. Model kinetik bagi tindak balas sintesis EAKB menggunakan enzim lipase Novozym 435 telah didapati mematuhi mekanisme kompleks ternari dan pemalar kinetik adalah seperti berikut; KmEC = 0.091 mM, KmBor = 10.908 mM, Vmax = 0.187 mM/min and KiBor = 1.943 mM. Keadaan optimum yang telah dicadangkan oleh kaedah tindak balas permukaan dengan rekabentuk “face-centered central composite design (CCD)” pula adalah menggunakan jumlah enzim sebanyak 245 U dalam tempoh selama 36 jam dan suhu 60°C untuk menghasilkan kadar pertukaran substrat optimum sebanyak 93.64%. Anggaran bagi tenaga pengaktifan yang diperlukan oleh lipase Novozym 435 untuk sintesis EAKB adalah 57.6 kJ/mol.