8.1 Einleitung
Die Rizinuspflanze (Ricinus communis) gehört zur Familie der Euphorbiaceae und wächst wild unter verschiedenen klimatischen Bedingungen. Diese Pflanze stammt sowohl aus Indien als auch aus Afrika. Die Größe, das Aussehen und seine Teile variieren je nach Sorte, Umgebung und agronomischen Praktiken der Pflanze. Rizinusöl wird zunächst in Ostafrika domestiziert und später vor etwa 1400 Jahren aus Indien nach China eingeführt (Patel et al., 2016). China und Brasilien sind die Hauptanbauländer des Rizinusanbaus, der bis zu 90% der weltweiten Produktion ausmacht, obwohl er in etwa 30 Ländern angebaut wird. Indien produziert jedoch 85% der weltweiten Produktion von Rizinusöl und dominiert den internationalen Handel (Ogunniyi, 2006). Indien ist ein führender Exporteur von Rizinusöl mit einem Wert von über 90% von bis zu 1 Milliarde US-Dollar pro Jahr, und die Vereinigten Staaten, die Europäische Union, Japan, Brasilien und China sind die Hauptimporteure und machen bis zu 84% des importierten Rizinusöls aus (Patel et al., 2016).
Der Anbau von Rizinuspflanzen ist mit verschiedenen Herausforderungen verbunden, und die Klimaanpassungsfähigkeit schränkt die Rizinusplantage in den Vereinigten Staaten zusätzlich zum Vorhandensein von toxischem Protein, nämlich Ricin, in der Pflanze ein. Die Ernte beinhaltet auch einen arbeitsintensiven Ernteprozess, der es den Vereinigten Staaten und anderen Industrieländern rechtfertigt, eine Rizinusplantage zu betreiben (Patel et al., 2016). Rizinusblätter liefern die notwendigen Nährstoffe für das Wachstum der Seidenraupe als Wirtspflanze. Die Seide, die aus der Seidenraupe auf Rizinuspflanzenbasis hergestellt wird, ist als Eri-Seide bekannt. Das Nebenprodukt dieser Industrie sind Eri-Puppen, die eine gute Quelle für Protein und Nähröl sind. Die Eri-Seidenraupenpuppen enthalten etwa 18% -20% (Trockenbasis) Öl und enthalten Alpha-Linolensäure (ALA) bis zu 43%. Die regiospezifische Analyse des Öls zeigte einen höheren ALA-Gehalt (47,3%) an der sn-2-Position (Shiv Shankar et al., 2006). Das Öl enthält etwa 2,5% Phospholipide und Phosphatidylethanolamin ist das Hauptphospholipid (64%), gefolgt von Phosphatidylcholin (19,2%). Cardiolipin und Phosphatidylinositol enthalten auch in geringen Mengen (Ravinder et al., 2016). Dieselbe Gruppe hat über den Raffinationsprozess für Eri-Puppenöl berichtet (Ravinder et al., 2015).
Die Ölextraktion wird normalerweise durch mechanische Expression oder Lösungsmittelextraktion oder beides durchgeführt, und der durchschnittliche Ölgehalt beträgt etwa 45 bis 55 Gew.-%, abhängig von den Castor-Sorten und der geografischen Lage (Ogunniyi, 2006). Rizinussamen berichten, dass sie drei toxische Bestandteile enthalten, nämlich Ricin (Glykoprotein), Ricinin (Alkaloid) und Allergen (Protein–Kohlenhydrat-Komplex), und diese drei Komponenten bleiben während der Extraktion im entölten Kuchen zurück und Öl ist frei von diesen Komponenten. Aus diesem Grund kann der Castor-entölte Kuchen nicht für essbare Anwendungen verwendet werden, obwohl er erhebliche Mengen an Protein enthält und daher auf Anwendungen mit geringem Wert wie Biodünger beschränkt ist. Das Proteinisolat wurde jedoch aus dem Castor-entölten Kuchen und zwei verschiedenen Produkten, nämlich N-Acylaminosäuren, extrahiert (Prasad et al., 1988) und Diethanolamide (Lakshminarayana et al., 1992), wurden mit guten tensidischen Eigenschaften für einen möglichen Einsatz in industriellen Anwendungen berichtet.Seit Ewigkeiten wird Rizinusöl in einer Vielzahl von medizinischen Anwendungen verwendet, einschließlich als Abführmittel Abführmittel Stimulans und es wird von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als allgemein anerkannt als sicher und wirksam (GRASE) eingestuft. Es hat sich gezeigt, dass Ricinolsäure (RA) das Wachstum zahlreicher Arten von Viren, Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen wirksam verhindert.
Rizinusöl ist ein altes und beliebtes nicht essbares Öl mit bedeutendem industriellen und medizinischen Wert (Anjani, 2012). Das Öl besitzt die ungewöhnlichsten physikalischen und chemischen Eigenschaften im Vergleich zu anderen traditionellen Pflanzenölen, aufgrund der Anwesenheit von hydroxy ungesättigten Fettsäuren namens RA reicht von 87% bis 92% (Borch-Jensen et al., 1997; Binder et al., 1962). Die anderen Fettsäuren, nämlich Palmitinsäure (0,8–1,1), Stearinsäure (0,7–1,0), Ölsäure (2,2–3,3), Linolsäure (4,1–4,7) und Linolensäure (0,5–0,7), sind in geringen Mengen im Öl enthalten. RA ist eine geradkettige 18-Kohlenstoffsäure mit einer Cis-Doppelbindung zwischen dem 9. und 10. Kohlenstoff und einer Hydroxygruppe am 12. Kohlenstoff. Aufgrund der Hydroxyfunktionalität weist Rizinusöl eine einzigartige Kombination physikalischer Eigenschaften auf, wie hohe Viskosität, Dichte (0,959 g / ml bei 25 ° C), Wärmeleitfähigkeit (4,727 W m ° C−1), Stockpunkt (2,7 ° C), Schmelzpunkt (-2 bis -5 ° C), Siedepunkt (313 ° C), ausgezeichnete Löslichkeit in Alkoholen und Fähigkeit, eine Vielzahl von natürlichen und synthetischen Harzen, Wachsen, Polymeren und Elastomeren zu plastifizieren (Kazeem et al., 2014). Rizinusöl behält seine Fließfähigkeit sowohl bei extrem hohen als auch bei niedrigen Temperaturen bei und wird aufgrund dieser Beschaffenheit als attraktives Schmiermittel angesehen.
Aufgrund der Anwesenheit von Hydroxyfettsäure (HFA) ist Rizinusöl ein bekanntes industrielles multifunktionales Molekül mit einer Vielzahl von Anwendungen wie Spezialseifen, Klebstoffen, Tensiden, Kosmetika und Körperpflegeprodukten, Wachsersatzstoffen, Tinten, Parfums, Weichmachern, Farben und Beschichtungen, verschiedenen Schmiermitteln und Fetten sowie in der Lebensmittel-, Feinchemie- und Pharmaindustrie (Achaya, 1971, Borg et al., 2009). Da Rizinusöl ein polares Dielektrikum mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante ist, wird das getrocknete Rizinusöl als Dielektrikum innerhalb von Hochleistungshochspannungskondensatoren verwendet.
RA und 12-Hydroxystearinsäure (12-HSA) werden aus Rizinusöl bzw. hydriertem Rizinusöl (HCO) gewonnen. Die drei in RA vorhandenen Funktionalitäten machten dieses Molekül in der chemischen Welt sehr einzigartig. Die Esterfunktionalität von Rizinusöl kann an der Hydrolyse, Veresterung, Alkoholyse, Verseifung, Hydrogenolyse, Amidierung und Halogenierung beteiligt sein und Endprodukte wie Fettsäuren, Glycerinester, Partialester, lösliche / unlösliche Seifen, Alkohole, Aminsalze, Amide, Säurechloride usw. erzeugen. Die Ungesättigtheit von Rizinusöl, insbesondere die von RA, kann an den Reaktionen wie Oxidation, Hydrierung, Epoxidierung, Halogenierung, Sulfonierung, Additionsreaktionen beteiligt sein, die zu polymerisierten Ölen, Hydroxystearaten, epoxidiertem Öl, halogenierten Ölen, sulfonierten Ölen usw. führen. In ähnlicher Weise kann die Hydroxyfunktionalität an Reaktionen wie Dehydratisierung, Ätzfusion, Halogenierung, Alkoxylierung, Veresterung, Sulfatierung und Urethan teilnehmen, was zu dehydriertem Rizinusöl (DCO) und seinen Fettsäuren, Sebacinsäure, 2-Octanol, 10-Undecensäure (UDA), Heptaldehyd, halogenierten Ölen, alkoxylierten Ölen, Phosphatestern, Putenrotöl, Urethanpolymeren usw. führt. Aufgrund dieser Einzigartigkeit ist Rizinusöl zu einer potenziellen Alternative zu Produkten auf Erdölbasis geworden und wird auch als bester Kandidat für die Nutzung im Bioraffineriemodus angesehen, da Tausende von Derivaten daraus hergestellt werden können. Darüber hinaus ist Rizinusöl vollständig biologisch abbaubar und nachwachsende Rohstoffe. In der Literatur zu Rizinusölproduktion, Chemie und Mehrwertprodukten wurden mehrere interessante Übersichten veröffentlicht (Achaya, 1971; Borg et al., 2009; Gayki et al., 2015; Mubofu, 2016; Mutlu und Meir, 2010; Pabiś und Kula, 2016; Patel et al., 2016).