Determination of oil content and fatty acid composition in Baobab seed oil using supercritical fluid extraction and gas chromatography

Abstract

Introduction: In this work, oil from Baobab seeds was extracted and analysed in order to determine how much oil the seeds contain and the fatty acid composition of the seeds.

Background: A lot of seeds go to waste when either producing drinks of Baobab fruit or simply eating the fruit raw. Thus, it would be favourable if it was possible to produce a product based on the left-over seeds, suitably on the oil they contain. Currently there is a knowledge gap concerning how much oil Baobab seeds contain and also what the fatty acid composition of the oil is. The challenge in the field is to optimize the extraction of Baobab oil to achieve the highest possible yield in order to develop the supercritical carbon dioxide extraction for usage at an analytical scale.

Aim(s): How much oil does the seeds contain? What is the fatty acid composition of the Baobab seeds?

Methods: The lipids were extracted from the Baobab seeds through supercritical fluid extraction, SFE. The extraction was optimized by varying the density and temperature to achieve the highest possible yield. Gravimetry was used to determine the extracted amount. A central composite design, CCD, was used as experimental design. A derivatization step was performed to convert the extracted oil to fatty acid methyl esters, FAMEs. The FAMEs were analysed with a gas chromatography/flame ionization detector, GC/FID, with the aim of determining the fatty acid composition.

Results: The result of the extraction optimization showed that a higher temperature and a higher density generated a higher yield. Highest yield of 6.6 weight % was obtained at 48 ºC and 0.9 g/ml. The GC/FID analysis showed that the Baobab oil contained a wide variety of both saturated and unsaturated fatty acids.

Conclusion: Within the range of the SFE optimization a maximum of around 6 % of oil could be extracted from the seeds. The fatty acids that could be found in the oil were the following: stearic, arachidic, behenic, lignoceric, margaric, pentadecyclic, α-linolenic and linoleic acid.

Popular Abstract (Swedish)

Baobab är ett träd som främst växer i Afrika, men även förekommer i östra Indien, Sydamerika och Australien. På träden, som kan bli upp till 20 meter höga, växer frukten Baobab. I vardagligt tal brukar frukten benämnas som apbröd, detta eftersom babianerna gärna äter sig mätta på frukten. Det är inte bara babianer som tycker om frukten, utan även människor. Frukten är näringsrik då den innehåller mycket kostfiber, mineraler och antioxidanter. Dessutom finns det andra användningsområden för resten av trädet, exempelvis kan löven ätas, råa eller tillagade, eller torkas och malas till pulver som kan användas som redning. Kärnorna i frukten kan ätas råa eller rostade, alternativt kan fruktens olja utvinnas, alltså extraheras, och användas i kosmetika. De senaste åren har produktion av dryck baserat på Baobabfrukten startats upp i Sverige. Vid tillverkning av drycken utnyttjas endast fruktköttet, vilket betyder att en stor mängd fruktkärnor blir över. Både ur miljösynpunkt och ekonomisk synpunkt hade det varit optimalt om det gick att tillverka en produkt baserad på de överblivna kärnorna och framförallt då på oljan de innehåller. Syftet med arbetet är att få svar på följande två frågor. Hur mycket olja innehåller Baobabkärnorna? Hur ser sammansättningen av fettsyror ut för Baobabkärnorna?

Oljan har extraherats i en process där koldioxid pumpas igenom kärnorna, som blivit mortlade till ett pulver, vid särskilda temperaturer och tryck. Vid temperaturer över 31 grader och tryck över 73.8 bar är koldioxiden inte längre en gas, utan en superkritisk vätska. En superkritisk vätska är inte en vätska som det låter som, men inte heller en gas. En superkritisk vätska har en densitet likt en vätska men också en viskositet likt en gas. Dessa egenskaper är gynnsamma vid extraktioner och är det som har utnyttjas här. Denna typ av extraktion, en så kallad superkritisk vätskeextraktion, är en bra extraktionsprocess ur miljösynpunkt då inga farliga kemikalier används och då koldioxiden kan återvinnas. I arbetet gjordes en optimering av extraktionen, vilket innebär att temperaturen och trycket varierades för att se vad som gav mest olja. Resultatet visade att högre tryck och högre temperaturer var gynnsamt då det gav störst mängd extraherad olja per gram kärnor. Vid högsta temperatur och tryck kunde cirka 6 viktprocent olja extraheras ur kärnorna.

Efter att oljan extraherats analyserades oljan för att se vilka fettsyror oljan består av, alltså vilken fettsyrasammansättning oljan har. Oljan injicerades i en gaskromatograf, där fettsyrorna kunde separeras baserat på bland annat deras olika kokpunkter. Resultatet visade att oljan innehöll både mättade och omättade fettsyror.

• author: Rasmusson, Tove
• supervisor: Charlotta Turner; Arwa Mustafa
• organization: Department of Chemistry
• course: KEMK10 20211
• year: 2021
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: Analytical chemistry, Baobab seeds, Fatty acid composition, Gas chromatography/flame ionization detector, Supercritical carbon dioxide extraction.
• language: English
• id: 9057173
• date added to LUP: 2021-06-29 10:00:26
• date last changed: 2021-06-29 10:00:26