Ultrazvučno-enzimska hidroliza ulja
- Ulja bogata diacilglicerolom (DAG) vrijedan su sastojak za prehrambene, farmaceutske i kozmetičke proizvode.
- Diacilglicerol se može proizvesti hidrolizom palminog ulja koristeći komercijalnu lipazu kao katalizator pod ultrazvučnom obradom.
- Ultrazvučno-enzimskom hidrolizom, DAG se mogu proizvesti u velikim količinama uz niske troškove i za kratko vrijeme.
Ultrazvučno-enzimska proizvodnja diacilglicerola
Ulja bogata diacilglicerolom (DAG) koriste se u prehrambenoj, farmaceutskoj i kozmetičkoj primjeni. Zanimaju ih zbog visoke nutritivne vrijednosti jer se probavljaju i metaboliziraju na način koji značajno smanjuje tjelesnu težinu.
Ultrazvučno potpomognutom biokataliziranom hidrolizom, standardna biljna ulja mogu se pretvoriti u jestiva ulja bogata DAG-om. Ultrazvučno-enzimska hidroliza rezultira visokim prinosom ulja bogatog diacilglicerolom u kratkom vremenu reakcije i pod blagim uslovima.
Kombinacija ultrazvuka i enzimske katalize može se koristiti za nadogradnju uobičajenih ulja, npr. palminog ulja, u ulje s visokim sadržajem diacilglicerola. Visok sadržaj diacilglicerola daje ulju visoku nutritivnu vrijednost.
Prednosti ultrazvuka:
- fino emulgiranje
- povećan prijenos mase
- visoka konverzija
- Blagi uslovi
- kratko vreme procesa
- kontrolisana temperatura
- inline proizvodnja
Hemijska struktura diacilglicerola (DAG)
Ultrazvučni stakleni reaktor, npr. za emulgiranje
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
istraživanja & Rezultati
Awadallak et al. (2013) su istraživali ultrazvučno potpomognutu hidrolizu palminog ulja koristeći Lipozyme RM IM kao biokatalizator. U reakciji u dva koraka, ultrazvuk se koristi za promicanje emulgiranja ulja i vode. U drugom koraku dodaju se enzimi za katalitičku konverziju.
Slika desno prikazuje ultrazvučnu postavku koja je korištena u istraživanju Awadallaka: uređaj ultrazvučne sonde UP200S (200W, 24kHz) sa staklenom protočnom ćelijom za kontinuiranu obradu ultrazvukom pod kontroliranim uvjetima.
Protokol
Istraživačka grupa je otkrila da sljedeći proces u dva koraka daje najbolje rezultate: Reakcija je izvedena u ultrazvučnoj staklenoj protočnoj ćeliji zapremine 60 ml (vidi sliku desno) na 55°C tokom 24 h. U reaktor su dodani palmino ulje (15 g) i voda (1,5 g). Ultrazvučna sonda ultrazvučnog aparata UP200S je umetnut na dubinu od oko 10 mm u sistem voda/ulje, snaga je podešena na 80W i uključena na 3 min da emulzira sistem prije nego što je uklonjena, a zatim je enzim (1,36 tež.% vode + ulje mase) ubačen dodavan dok je rastvor mešan magnetnim mešanjem (300 rpm).
Tako je ultrazvučno potpomognuta biokataliza dala DAG ulje sa koncentracijom od 34,17 tež.% nakon 12h vremena reakcije. Sam korak sonikacije bio je vrlo kratak i trajao je samo 1,2 min.
Rezultati
U prikazanim ispitivanjima, nakon 12 h reakcije dobijeno je DAG ulje sa koncentracijom od 34,17 tež.%. Korak sonikacije trajao je samo 1,2 min.
Ultrazvučno-enzimska kataliza uvjerava svojim velikim prednostima za proizvodnju velikih razmjera, budući da su njeni energetski troškovi vrlo niski i njeno kratko vrijeme emulgiranja omogućava korištenje smanjene kontinuirane ultrazvučne opreme za napajanje velikih reaktora za hidrolizu. [Awadallak et al. 2013]
Uređaj ultrazvučne sonde UP200S sa staklenim reaktorom
Literatura/Reference
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzimski katalizirana sinteza i kinetika ultrazvučne proizvodnje biodizela iz otpadnog loja. Ultrasonics Sonochemistry 27; 2015. 1-9.
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filjo, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzimska katalizirana hidroliza palminog ulja pod ultrazvučnim zračenjem: sinteza diacilglicerola. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dijetetski efekti gorušičinog ulja bogatog diacilglicerolom na profil lipida normokolesterolemičnih i hiperholesterolemičnih pacova. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Dijetetski efekti čistog ulja pirinčanih mekinja bogatog diacilglicerolom na obrazac rasta i lipidni profil pacova. Journal of Oleo Science 61(7); 2012. 369-75.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite, Selma GF; de Souza, Rodrigo OMA; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Hidroliza palminog ulja katalizirana lipazama pod ultrazvučnim zračenjem – Upotreba eksperimentalnog dizajna kao alata za procjenu varijabli. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo OMA; Babicz, Ivelize; Leite, Selma GF; Antunes, Octavio AC: Proizvodnja diacilglicerola katalizirana lipazom pod sonohemijskim zračenjem.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Dijetetski diacilglicerol potiskuje akumulaciju tjelesne masti u poređenju s triacilglicerolom kod muškaraca u dvostruko slijepom kontroliranom ispitivanju. Journal of Nutrition 130, 2000. 792-797.
Činjenice koje vrijedi znati
O diacilglicerolima
Diacilgliceroli (DAG) se obično koriste u različitim stupnjevima čistoće kao aditivi za povećanje plastičnosti masti ili kao baze za prehrambenu, medicinsku i kozmetičku industriju. DAG se također koristi kao estranger ulja za odvajanje materijala od plijesni i kao sredstvo za podešavanje kristala masti, prekursori za organsku sintezu proizvoda kao što su fosfolipidi, glikolipidi, lipoproteini, prolijekovi kao što je DAG-konjugirani klorambucil za liječenje limfoma, (S )-(3,4-dihidroksifenil)alanin (LDOPA) za liječenje Parkinsonove bolesti i mnogih drugih. U novije vrijeme, ulje bogato DAG-om se koristi kao funkcionalno ulje za kuhanje, sa sadržajem od najmanje 80% 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Diacilglicerol (DAG) se može proizvesti djelomičnom hidrolizom, esterifikacijom ili glicerolizom putem kemijske ili enzimske katalize. Enzimska kataliza je poželjna metoda jer se može izvesti u najblažim uslovima (najniža temperatura i pritisak).