8.1 wprowadzenie
Rycynowiec (Ricinus communis) należy do rodziny Euphorbiaceae i rośnie dziko w zróżnicowanych warunkach klimatycznych. Roślina ta powstała w Indiach, a także w Afryce. Wielkość, wygląd i jego części różnią się w zależności od odmiany, środowiska i praktyk agronomicznych rośliny. Olej rycynowy jest początkowo udomowiony we wschodniej Afryce, a później wprowadzony do Chin z Indii około 1400 lat temu (Patel et al., 2016). Chiny i Brazylia są głównymi krajami upraw castor do 90% światowej produkcji, mimo że uprawia się ją w około 30 krajach. Jednak Indie produkują 85% światowej produkcji oleju rycynowego i dominują w handlu międzynarodowym (Ogunniyi, 2006). Indie są wiodącym eksporterem oleju rycynowego ponad 90% wartości do 1 mld USD rocznie, a Stany Zjednoczone, Unia Europejska, Japonia, Brazylia i Chiny są głównymi importerami, co stanowi do 84% importowanego oleju rycynowego (Patel et al., 2016).
uprawa rącznika wiąże się z różnymi wyzwaniami, a adaptacja klimatyczna ogranicza plantację rącznika w Stanach Zjednoczonych oprócz obecności toksycznego białka, a mianowicie rycyny w roślinie. Uprawa obejmuje również pracochłonny proces zbioru, który gwarantuje, że Stany Zjednoczone i inne kraje rozwinięte będą kontynuować plantację Kastora (Patel et al., 2016). Liście rącznika dostarczają niezbędnych składników odżywczych niezbędnych do wzrostu jedwabnika jako rośliny żywicielskiej. Jedwab wytwarzany z jedwabnika na bazie roślin rycynowych jest znany jako jedwab eri. Produktem ubocznym tej branży są poczwarki eri, które są dobrym źródłem białka i oleju odżywczego. Poczwarki jedwabników eri zawierają około 18% -20% (sucha podstawa) oleju i stwierdzono, że zawierają kwas alfa linolenowy (ALA) do 43%. Analiza regiospecyficzna oleju wykazała wyższy poziom ALA (47,3%) w pozycji sn-2 (Shiv Shankar et al., 2006). Stwierdzono, że olej zawiera około 2,5% fosfolipidów i fosfatydyloetanoloaminy jest głównym fosfolipidem (64%), a następnie fosfatydylocholiną (19,2%). Kardiolipina i fosfatydyloinozytol zawierają również w niewielkich ilościach (Ravinder i wsp., 2016). Ta sama grupa zgłosiła proces rafinacji oleju pupal eri (Ravinder et al., 2015).
ekstrakcja oleju jest zwykle przeprowadzana przez ekspresję mechaniczną lub ekstrakcję rozpuszczalnikiem, lub obie te metody, a średnia zawartość oleju wynosi około 45% -55% wagowych w zależności od odmian rącznika i położenia geograficznego (Ogunniyi, 2006). Nasiona rącznika zawierają trzy toksyczne składniki, a mianowicie rycynę (glikoproteinę), rycyninę (alkaloid) i alergen (kompleks białkowo–węglowodanowy), a te trzy składniki zachowują się w odolejonym placku podczas ekstrakcji, a olej jest wolny od tych składników. Z tego powodu, odtłuszczony placek castor nie może być wykorzystywany do zastosowań jadalnych, nawet jeśli zawiera znaczne ilości białka, a tym samym ogranicza się do zastosowań o niskiej wartości, takich jak biofertilizer. Jednak izolat białka ekstrahowano z odtłuszczonego ciasta rycynowego i dwóch różnych produktów, a mianowicie N-acylowych aminokwasów (Prasad et al., 1988) i dietanolamidy (Lakshminarayana et al., 1992), zostały zgłoszone z dobrymi właściwościami powierzchniowo czynnymi do ewentualnego zastosowania w zastosowaniach przemysłowych.
od wieków olej rycynowy jest stosowany w różnych zastosowaniach leczniczych, w tym jako środek przeczyszczający i jest klasyfikowany przez Amerykańską Agencję Żywności i Leków (FDA) jako ogólnie uznany za Bezpieczny i skuteczny (GRASE). Kwas rycynolowy (RA) okazał się skuteczny w zapobieganiu rozwojowi wielu gatunków wirusów, bakterii, drożdży i pleśni.
olej rycynowy jest starożytnym i popularnym niepłodnym olejem o znacznej wartości przemysłowej i leczniczej (Anjani, 2012). Olej posiada najbardziej niezwykłe właściwości fizyczne i chemiczne w porównaniu z innymi tradycyjnymi olejami roślinnymi, ze względu na obecność hydroksy nienasyconych kwasów tłuszczowych zwanych RA w zakresie od 87% do 92% (Borch-Jensen et al., 1997; Binder et al., 1962). Pozostałe kwasy tłuszczowe, a mianowicie palmitynowy (0,8–1,1), stearynowy (0,7–1,0), oleinowy (2,2–3,3), linolowy (4,1–4,7) i linolenowy (0,5–0,7), występują w niewielkich ilościach w oleju. RA jest 18-węglowym kwasem o prostym łańcuchu z podwójnym wiązaniem cis między 9 a 10 węglem i grupą hydroksylową przy 12 węglu. Ze względu na obecność funkcji hydroksylowej olej rycynowy wykazuje unikalną kombinację właściwości fizycznych , takich jak wysoka lepkość, gęstość (0,959 g/ml w 25°C), przewodność cieplna (4,727 W m°c−1), Temperatura krzepnięcia (2,7°C), temperatura topnienia (od -2 do -5°C), temperatura wrzenia (313°C), doskonała rozpuszczalność w alkoholach i zdolność do uplastyczniania szerokiej gamy naturalnych i syntetycznych żywic, wosków, polimerów i elastomerów (Kazeem et al., 2014). Olej rycynowy zachowuje swoją płynność zarówno w ekstremalnie wysokich, jak i niskich temperaturach, a ze względu na ten charakter jest uważany za atrakcyjny środek smarny, a ponadto jest również doskonałym surowcem do przygotowania różnych biolubnych zapasów bazowych.
ze względu na obecność hydroksykwasu tłuszczowego (HFA), olej rycynowy jest dobrze znaną przemysłową wielofunkcyjną cząsteczką o różnych zastosowaniach, takich jak specjalistyczne mydła, kleje, środki powierzchniowo czynne, kosmetyki i produkty do pielęgnacji ciała, substytuty wosku, atramenty, Perfumy, plastyfikatory, farby i powłoki, różne smary i smary, a także w przemyśle spożywczym, chemicznym i farmaceutycznym (Achaya, 1971, Borg i in., 2009). Ponieważ olej rycynowy jest polarnym dielektrykiem o stosunkowo wysokiej stałej dielektrycznej, wysuszony olej rycynowy jest stosowany jako płyn dielektryczny w wysokowydajnych kondensatorach wysokiego napięcia.
RA i kwas 12-hydroksy stearynowy (12-HSA) pochodzą odpowiednio z oleju rycynowego i uwodornionego oleju rycynowego (HCO). Trzy funkcjonalności obecne w RA uczyniły tę cząsteczkę wyjątkową w świecie chemicznym. Estrowa funkcjonalność oleju rycynowego może obejmować hydrolizę, estryfikację, alkohololizę, zmydlanie, hydrogenolizę, amidację i halogenowanie oraz generowanie produktów końcowych, takich jak kwasy tłuszczowe, estry glicerolu, częściowe estry, rozpuszczalne/nierozpuszczalne mydła, alkohole, sole aminowe, amidy, chlorki kwasowe itp. Nienasycony olej rycynowy, w szczególności olej rycynowy, może obejmować reakcje takie jak utlenianie, uwodornianie, epoksydowanie, fluorowcowanie, sulfonowanie, reakcje addycyjne, w wyniku których powstają oleje polimeryzowane, stearyniany hydroksylowe, olej epoksydowany, oleje halogenowane, oleje sulfonowane itp. W podobny sposób hydroksyfunkcja może uczestniczyć w reakcjach takich jak odwodnienie, fuzja żrąca, halogenowanie, alkoksylacja, estryfikacja, siarczanowanie i uretan, w wyniku czego powstaje odwodniony olej rycynowy (DCO) i jego kwasy tłuszczowe, kwas sebacynowy, 2-oktanol, kwas 10-undecenowy (UDA), aldehyd heptanowy, fluorowcowane oleje, alkoksylowane oleje, estry fosforanowe, czerwony olej z indyka, polimery uretanowe itp. Ze względu na tę wyjątkowość olej rycynowy stał się potencjalną alternatywą dla produktów ropopochodnych, a także przewidywany jako najlepszy kandydat do wykorzystania w trybie biorafinacji, ponieważ można z niego przygotować tysiące pochodnych. Ponadto olej rycynowy jest surowcem całkowicie biodegradowalnym i odnawialnym. Kilka ciekawych recenzji zostało opublikowanych w literaturze związanej z produkcją oleju rycynowego, chemią i produktami o wartości dodanej (Achaya, 1971; Borg et al., 2009; Gayki et al., 2015; Mubofu, 2016; Mutlu i Meir, 2010; Pabiś i Kula, 2016; Patel et al., 2016).