إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول بالمعالجة الإنزيمية والموجات فوق الصوتية
أظهرت الزيوت الغنية بثنائي أسيل الغليسيرول (DAG) قيمة غذائية عالية، إذ تُهضم وتُستقلب بطريقة تقلل وزن الجسم بدرجة كبيرة. ويمكن إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول عن طريق التحلل المائي لزيت النخيل باستخدام إنزيم ليباز تجاري بوصفه محفزًا أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية. ويتيح التحلل المائي الإنزيمي بالموجات فوق الصوتية إنتاج مركبات DAG بكميات كبيرة وبتكاليف معالجة منخفضة جدًا.
يمكن تحويل الزيوت النباتية المعتادة إلى زيوت صالحة للأكل غنية بمركبات DAG وذات قيمة غذائية عالية، من خلال التحلل المائي المحفَّز حيويًا بمساعدة الموجات فوق الصوتية. ويوفر التحلل المائي الإنزيمي بالموجات فوق الصوتية مردودًا جيدًا من الزيت الغني بثنائي أسيل الغليسيرول في أزمنة تفاعل أقصر وتحت ظروف معتدلة.
فوائد التحلل المائي بالموجات فوق الصوتية:
- استحلاب دقيق
- زيادة انتقال الكتلة
- ظروف معتدلة
- زمن معالجة قصير
- التحكم في درجة الحرارة
- إنتاج ضمن خط الإنتاج
خلية تدفق زجاجية بالموجات فوق الصوتية للاستحلاب
الأبحاث والنتائج في تخليق ثنائي أسيل الغليسيرول بالموجات فوق الصوتية
درس Awadallak وزملاؤه (2013) التحلل المائي لزيت النخيل بمساعدة الموجات فوق الصوتية باستخدام Lipozyme RM IM بوصفه محفزًا حيويًا. وفي التفاعل المكوَّن من خطوتين، تُستخدم الموجات فوق الصوتية لتعزيز استحلاب الزيت والماء. وفي الخطوة الثانية، تُضاف الإنزيمات لإجراء التحويل التحفيزي.
تجهيز المعالجة بالموجات فوق الصوتية المستخدم في أبحاث Awadallak: جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP200St مع خلية تدفق زجاجية (انظر الصورة على اليسار).
وجد فريق البحث أن العملية التالية المكوَّنة من خطوتين تحقق أفضل النتائج: أُدخل مسبار الموجات فوق الصوتية إلى عمق يبلغ نحو 10mm في نظام الماء/الزيت، وضُبطت القدرة على 80 W وشُغِّل لمدة 3 min لاستحلاب النظام قبل إخراجه، ثم أُضيف الإنزيم (1.36 wt.% من كتلة الماء + الزيت) أثناء خلط المحلول بالتحريك المغناطيسي (300 rpm).
أُجريت المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز Hielscher القوي للمعالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار UP200St بقدرة 200watts.
وهكذا، أسفر التحفيز الحيوي بمساعدة الموجات فوق الصوتية عن زيت DAG بتركيز 34.17 wt.% بعد زمن تفاعل بلغ 12h. وكانت خطوة المعالجة بالموجات فوق الصوتية نفسها قصيرة جدًا، إذ استغرقت 1.2 min فقط.
نظرًا إلى أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تُطبَّق بوصفها الخطوة الأولى للحصول على مستحلب دقيق بالموجات فوق الصوتية، فإن هذه العملية المكوَّنة من خطوتين تتمتع بمزايا للإنتاج على نطاق واسع: تكاليف الطاقة فيها منخفضة جدًا، ويتيح زمن الاستحلاب القصير استخدام معدات مخفَّضة للمعالجة المستمرة بالموجات فوق الصوتية لتغذية مفاعلات التحلل المائي الكبيرة.
MultiPhaseCavitator: تُحسِّن قطعة الإدخال MPC48 لخلية التدفق بالموجات فوق الصوتية عمليات الاستحلاب
معدات الموجات فوق الصوتية للإنتاج التجريبي والإنتاج الصناعي
Hielscher Ultrasonics شريككم ذو الخبرة الطويلة في عمليات الموجات فوق الصوتية، بما فيها التخليق الفعّال لثنائي أسيل الغليسيرول. نصنّع أنظمة قوية وموثوقة للموجات فوق الصوتية لأي حجم. وبصفتنا مورِّدًا للصناعات الدوائية والغذائية، نتخصص في تصنيع معدات الموجات فوق الصوتية، وكذلك في تقديم الاستشارات بشأن عمليات الموجات فوق الصوتية وتطبيقها ضمن مسارات الإنتاج.
يوضح الجدول أدناه القدرة المعالجية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية.
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
MultiPhaseCavitator بالموجات فوق الصوتية من Hielscher
طوّرت Hielscher قطعة الإدخال الفريدة لخلية التدفق MultiPhaseCavitator MPC48. تُجهَّز قطعة الإدخال MPC48 (انظر الصورة على اليمين) بـ48 قُنَيّة دقيقة، يُحقن من خلالها الطور الثاني على هيئة تيار سائل دقيق جدًا بقطر يتراوح من 0.3mm إلى 1.2mm (بحسب حجم القُنَيّة). ونظرًا إلى أن الطور الثاني يُحقن مباشرةً في منطقة التجويف بالموجات فوق الصوتية بحجم دقيق جدًا منذ البداية، ينتج مستحلب ميكروي أو نانوي بفعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية. صُمِّمت قطعة الإدخال MPC48 لمفاعلات خلايا التدفق من Hielscher، ويمكن استخدامها للمعالجة على دفعات والمعالجة المستمرة.
انقر هنا لمعرفة المزيد عن MultiPhaseCavitator!
جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT مع مفاعل لإنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول
المؤلفات/المراجع
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatic catalyzed palm oil hydrolysis under ultrasound irradiation: Diacylglycerol synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietary effects of diacylglycerol rich mustard oil on lipid profile of normocholesterolemic and hypercholesterolemic rats. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Palm oil hydrolysis catalyzed by lipases under ultrasound irradiation – The use of experimental design as a tool for variables evaluation. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
ما مركبات ثنائي أسيل الغليسيرول؟
تُستخدم مركبات ثنائي أسيل الغليسيرول (DAG) عادةً بدرجات نقاء مختلفة بوصفها إضافات لتعزيز لدونة الدهون، أو بوصفها مواد أساسية للصناعات الغذائية والدوائية ومستحضرات التجميل. وتُستخدم مركبات DAG أيضًا بوصفها زيوتًا لفصل المواد عن القوالب، وعوامل لضبط بلورات الدهون، وسلائف للتخليق العضوي لمنتجات مثل الفوسفوليبيدات والغليكوليبيدات والبروتينات الدهنية، والأدوية الأولية مثل الكلورامبوسيل المقترن بـDAG لعلاج اللمفوما، و(S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) لعلاج مرض باركنسون، وغيرها كثيرًا. وفي الآونة الأخيرة، استُخدم الزيت الغني بمركبات DAG بوصفه زيت طهي وظيفيًا، بمحتوى لا يقل عن 80% من 1,3-DAG.
يمكن إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول (DAGs) عن طريق التحلل المائي الجزئي، أو الأسترة، أو التحلل بالغليسيرول، من خلال التحفيز الكيميائي أو الإنزيمي. وقد ثبت أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تكثِّف التحفيز الإنزيمي لمركبات ثنائي أسيل الغليسيرول بدرجة كبيرة. ويتيح التحلل المائي الإنزيمي بالموجات فوق الصوتية تحقيق مردود أعلى من مركبات DAG عالية الجودة في زمن معالجة قصير جدًا.