Ултразвуково-ензимна хидролиза на масла

• Маслата, богати на диацилглицерол (DAG), са ценна съставка за хранителни, фармацевтични и козметични продукти.
• Диацилглицерол може да се произвежда чрез хидролиза на палмово масло с използване на предлагана на пазара липаза като катализатор при ултразвукова обработка.
• Чрез ултразвуково-ензимна хидролиза диацилглицероли могат да се произвеждат в големи количества при ниски разходи и за кратко време.

Ултразвуково-ензимно производство на диацилглицерол

Маслата, богати на диацилглицерол (DAG), се използват за хранителни, фармацевтични и козметични приложения. Те предизвикват голям интерес поради високата си хранителна стойност, тъй като се усвояват и метаболизират по начин, който значително намалява телесното тегло.
Чрез подпомагана с ултразвук биокаталитична хидролиза стандартните растителни масла могат да се превърнат в хранителни масла, богати на DAG. Ултразвуково-ензимната хидролиза осигурява висок добив на масло, богато на диацилглицерол, при кратко време за реакция и меки условия.
Комбинация от ултразвук и ензимна катализа може да се използва за подобряване на обичайни масла, например палмово масло, чрез превръщането им в масло с високо съдържание на диацилглицерол. Високото съдържание на диацилглицерол придава на маслото висока хранителна стойност.

Предимствата на ултразвука:

• фино емулгиране
• повишен масопренос
• висока степен на превръщане
• меки условия
• кратко време за протичане на процеса
• контролирана температура
• производство в поток

Химична структура на диацилглицерол (DAG)

Изследвания и резултати

Awadallak и съавт. (2013) изследват подпомаганата с ултразвук хидролиза на палмово масло с използване на Lipozyme RM IM като биокатализатор. При двуетапната реакция ултразвукът се използва за подпомагане на емулгирането на маслото и водата. На втория етап се добавят ензимите за каталитичното превръщане.
Изображението вдясно показва ултразвуковата установка, използвана в изследването на Awadallak: ултразвуковия апарат със сонда UP200S (200W, 24kHz) със стъклена проточна клетка за непрекъсната ултразвукова обработка при контролирани условия.

Протокол

Изследователската група установява, че следният двуетапен процес дава най-добрите резултати: Реакцията е проведена в ултразвукова стъклена проточна клетка с обем 60ml (вижте изображението вдясно) при 55°C в продължение на 24 h. В реактора са добавени палмово масло (15 g) и вода (1,5 g). Ултразвуковата сонда на ултразвуковия апарат UP200S е потопена на дълбочина около 10mm в системата вода/масло, мощността е настроена на 80W и апаратът е включен за 3 min за емулгиране на системата, преди сондата да бъде извадена, след което е добавен ензимът (1,36 wt.% от масата на водата + маслото), докато разтворът се разбърква с магнитна бъркалка (300 rpm).
Така подпомаганата с ултразвук биокатализа осигурява масло с концентрация на DAG 34,17 wt.% след време за реакция 12h. Самият етап на ултразвукова обработка е много кратък, с продължителност само 1,2 min.

Резултати

В представените опити е получено масло с концентрация на DAG 34,17 wt.% след 12 h реакция. Етапът на ултразвукова обработка отнема само 1,2 min.
Ултразвуково-ензимната катализа се отличава с големите си предимства за широкомащабно производство, тъй като разходите ѝ за енергия са много ниски, а краткото време за емулгиране позволява използването на редуцирано ултразвуково оборудване за непрекъсната работа за захранване на големи реактори за хидролиза. [Awadallak et al. 2013]