التحلل المائي للزيوت بالموجات فوق الصوتية والإنزيمات
- تُعد الزيوت الغنية بثنائي أسيل الغليسيرول (DAG) مكوّنًا قيّمًا للمنتجات الغذائية والصيدلانية ومستحضرات التجميل.
- يمكن إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول عن طريق التحلل المائي لزيت النخيل باستخدام إنزيم ليباز تجاري بوصفه محفزًا أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
- يمكن إنتاج مركبات DAG بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة وفي وقت قصير عن طريق التحلل المائي بالموجات فوق الصوتية والإنزيمات.
إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول بالموجات فوق الصوتية والإنزيمات
تُستخدم الزيوت الغنية بثنائي أسيل الغليسيرول (DAG) في التطبيقات الغذائية والصيدلانية والتجميلية. وقد حظيت باهتمام كبير بسبب قيمتها الغذائية العالية، إذ تُهضم وتُستقلب بطريقة تقلل وزن الجسم بدرجة ملحوظة.
يمكن تحويل الزيوت النباتية المعتادة إلى زيوت صالحة للأكل غنية بمركبات DAG عن طريق التحلل المائي المحفَّز حيويًا بمساعدة الموجات فوق الصوتية. ويؤدي التحلل المائي بالموجات فوق الصوتية والإنزيمات إلى مردود مرتفع من زيت غني بثنائي أسيل الغليسيرول خلال أزمنة تفاعل قصيرة وفي ظروف معتدلة.
يمكن استخدام مزيج من الموجات فوق الصوتية والتحفيز الإنزيمي لتحسين الزيوت الشائعة، مثل زيت النخيل، وتحويلها إلى زيت ذي محتوى مرتفع من ثنائي أسيل الغليسيرول. ويمنح المحتوى المرتفع من ثنائي أسيل الغليسيرول الزيت قيمة غذائية عالية.
فوائد الموجات فوق الصوتية:
- استحلاب دقيق
- زيادة انتقال الكتلة
- نسبة تحويل مرتفعة
- ظروف معتدلة
- زمن معالجة قصير
- التحكم في درجة الحرارة
- إنتاج ضمن خط المعالجة
التركيب الكيميائي لثنائي أسيل الغليسيرول (DAG)
جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية للاستحلاب ضمن خط المعالجة
تواصلوا معنا! / اسألونا!
الأبحاث والنتائج
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.
تُظهر الصورة على اليمين منظومة الموجات فوق الصوتية المستخدمة في بحث Awadallak: جهاز المسبار بالموجات فوق الصوتية UP200S (200W, 24kHz) المزود بخلية تدفق زجاجية لإجراء معالجة مستمرة بالموجات فوق الصوتية في ظروف مضبوطة.
البروتوكول
وجد فريق البحث أن العملية التالية المكوَّنة من خطوتين تحقق أفضل النتائج: أُجري التفاعل في خلية تدفق زجاجية للموجات فوق الصوتية بحجم 60ml (انظر الصورة على اليمين) عند 55°C لمدة 24 h. وأُضيف زيت النخيل (15 g) والماء (1.5 g) إلى المفاعل. وأُدخل مسبار الموجات فوق الصوتية الخاص بجهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية UP200S إلى عمق نحو 10mm في منظومة الماء/الزيت، وضُبطت القدرة على 80W وشُغّل الجهاز لمدة 3 min لاستحلاب المنظومة قبل إزالة المسبار، ثم أُضيف الإنزيم (1.36 wt.% من كتلة الماء + الزيت) أثناء خلط المحلول بالتحريك المغناطيسي (300 rpm).
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.
النتائج
في التجارب المعروضة، تم الحصول على زيت DAG بتركيز 34.17 wt.% بعد 12 h من التفاعل. واستغرقت خطوة المعالجة بالموجات فوق الصوتية 1.2 min فقط.
يتميز التحفيز بالموجات فوق الصوتية والإنزيمات بمزايا كبيرة للإنتاج على نطاق واسع، إذ إن تكاليف الطاقة فيه منخفضة جدًا، كما أن زمن الاستحلاب القصير يتيح استخدام معدات المعالجة المستمرة بالموجات فوق الصوتية المخفَّضة لتغذية مفاعلات التحلل المائي الكبيرة. [Awadallak et al. 2013]
جهاز المسبار بالموجات فوق الصوتية UP200S المزود بمفاعل زجاجي
المصادر والمراجع
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): التخليق المحفَّز بالإنزيمات وحركية إنتاج الديزل الحيوي من مخلفات الشحم الحيواني بمساعدة الموجات فوق الصوتية. Ultrasonics Sonochemistry 27; 2015. 1–9.
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): التحلل المائي لزيت النخيل المحفَّز بالإنزيمات تحت التشعيع بالموجات فوق الصوتية: تخليق ثنائي أسيل الغليسيرول. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): التأثيرات الغذائية لزيت الخردل الغني بثنائي أسيل الغليسيرول على ملف الدهون لدى الجرذان ذات مستويات الكوليسترول الطبيعية والمرتفعة في الدم. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678–86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): التأثيرات الغذائية لزيت نخالة الأرز النقي والغني بثنائي أسيل الغليسيرول على نمط نمو الجرذان وملف الدهون لديها. Journal of Oleo Science 61(7); 2012. 369–75.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): التحلل المائي لزيت النخيل المحفَّز بإنزيمات الليباز تحت التشعيع بالموجات فوق الصوتية – استخدام التصميم التجريبي أداةً لتقييم المتغيرات. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول المحفَّز بالليباز تحت التشعيع السونوكيميائي.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): ثنائي أسيل الغليسيرول الغذائي يثبط تراكم دهون الجسم مقارنة بثلاثي أسيل الغليسيرول لدى الرجال في تجربة مضبوطة مزدوجة التعمية. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
حقائق جديرة بالمعرفة
حول مركبات ثنائي أسيل الغليسيرول
تُستخدم مركبات ثنائي أسيل الغليسيرول (DAG) عادةً بدرجات نقاوة مختلفة بوصفها إضافات لتحسين لدونة الدهون أو مواد أساسية للصناعات الغذائية والدوائية والتجميلية. وتُستخدم مركبات DAG أيضًا بوصفها زيوت estranger لفصل المواد عن القوالب، ولضبط بلورات الدهون، وبوصفها سلائف للتخليق العضوي لمنتجات مثل الفوسفوليبيدات والغليكوليبيدات والبروتينات الدهنية وطلائع الأدوية، مثل الكلورامبوسيل المقترن بـ DAG 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. [Nagao et al., 2000]
يمكن إنتاج ثنائي أسيل الغليسيرول (DAGs) عن طريق التحلل المائي الجزئي أو الأسترة أو التحلل بالغليسيرول باستخدام التحفيز الكيميائي أو الإنزيمي. ويُعد التحفيز الإنزيمي الطريقة المفضلة، إذ يمكن إجراؤه في أكثر الظروف اعتدالًا (أدنى درجة حرارة وضغط).