Ultrazvukově-enzymatická hydrolýza oleje
- Oleje bohaté na diacylglycerol (DAG) jsou cennou složkou potravinářských, farmaceutických a kosmetických výrobků.
- Diacylglycerol může být vyroben hydrolýzou palmového oleje za použití komerční lipázy jako katalyzátoru při ultrazvuku.
- Ultrazvukovo-enzymatickou hydrolýzou lze DAG vyrábět ve velkých objemech za nízkou cenu a v krátkém čase.
Ultrazvukově-enzymatická produkce diacylglycerolu
Oleje bohaté na diacylglycerol (DAG) se používají v potravinářském, farmaceutickém a kosmetickém průmyslu. Jsou velmi zajímavé díky své vysoké nutriční hodnotě, protože jsou tráveny a metabolizovány způsobem, který výrazně snižuje tělesnou hmotnost.
Ultrazvukem asistovanou biokatalyzovanou hydrolýzou lze standardní rostlinné oleje přeměnit na jedlé oleje bohaté na DAG. Ultrazvukově-enzymatická hydrolýza má za následek vysoký výtěžek oleje bohatého na diacylglycerol v krátkých reakčních dobách a za mírných podmínek.
Kombinace ultrazvuku a enzymatické katalýzy může být použita k vylepšení běžných olejů, např. palmového oleje, na olej s vysokým obsahem diacylglycerolu. Vysoký obsah diacylglycerolu dodává oleji vysokou nutriční hodnotu.
Výhody ultrazvuku:
- Jemná emulgace
- Zvýšený přenos hmoty
- vysoká konverze
- Mírné stavy
- krátká doba zpracování
- Řízená teplota
- Inline výroba
Chemická struktura diacylglycerolu (DAG)
Ultrazvukový skleněný reaktor, např. pro emulgaci
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
výzkum & Výsledky
Awadallak et al. (2013) zkoumali ultrazvukem asistovanou hydrolýzu palmového oleje pomocí Lipozyme RM IM jako biokatalyzátoru. Při dvoustupňové reakci se ultrazvuk používá k podpoře emulgace oleje a vody. Ve druhém kroku se přidají enzymy pro katalytickou přeměnu.
Obrázek vpravo ukazuje ultrazvukové zařízení, které bylo použito při výzkumu Awadallaku: ultrazvukové sondové zařízení UP200S (200W, 24kHz) se skleněnou průtokovou buňkou pro kontinuální sonikaci za kontrolovaných podmínek.
protokol
Výzkumná skupina zjistila, že nejlepší výsledky vede následující dvoustupňový proces: Reakce byla provedena v ultrazvukové skleněné průtočné cele o objemu 60 ml (viz obrázek vpravo) při 55 °C po dobu 24 hodin. Do reaktoru byl přidán palmový olej (15 g) a voda (1,5 g). Ultrazvuková sonda ultrazvuku UP200S byl vložen do hloubky asi 10 mm do systému voda/olej, výkon byl nastaven na 80 W a zapnut na 3 minuty, aby se systém emulgoval, než byl odstraněn, a poté byl přidán enzym (1,36 hm. % vody + olejová hmota), zatímco byl roztok míchán magnetickým mícháním (300 ot./min).
Ultrazvukem asistovaná biokatalýza tak poskytla DAG olej s koncentrací 34,17 hm.% po 12hodinové reakční době. Samotný krok sonikace byl velmi krátký, trval pouhých 1,2 minuty.
Výsledky
V prezentovaných studiích byl po 12 hodinách reakce získán DAG olej s koncentrací 34,17 hm.%. Krok sonikace trval pouhých 1,2 minuty.
Ultrazvukovo-enzymatická katalýza přesvědčí svými velkými výhodami pro velkosériovou výrobu, protože její náklady na energii jsou velmi nízké a krátká doba emulgace umožňuje použití redukovaného kontinuálního ultrazvukového zařízení pro napájení velkých hydrolytických reaktorů. [Awadallak et al. 2013]
Ultrazvuková sonda UP200S se skleněným reaktorem
Literatura/Odkazy
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzymy katalyzovaná syntéza a kinetika ultrazvukem asistované výroby bionafty z odpadního loje. Ultrazvuková sonochemie 27; 2015. 1-9.
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatická katalyzovaná hydrolýza palmového oleje při ultrazvukovém ozařování: syntéza diacylglycerolu. Ultrazvuková sonochemie 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietní účinky hořčičného oleje bohatého na diacylglycerol na lipidový profil normocholesterolemických a hypercholesterolemických potkanů. Žurnál technologie potravinářských věd 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Dietní účinky čistého a diacylglycerol-bohatého oleje z rýžových otrub na růstový vzorec a lipidový profil potkanů. Časopis oleovědy 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): Hydrolýza palmového oleje katalyzovaná lipázami pod ultrazvukovým ozařováním – Využití experimentálního designu jako nástroje pro hodnocení proměnných. Ultrazvuková sonochemie 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Produkce diacylglycerolu katalyzovaná lipázou při sonochemickém ozařování.
- Nagao T.; Watanabe H.; Přejít N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Cušima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Dietní diacylglycerol potlačuje hromadění tělesného tuku ve srovnání s triacylglycerolem u mužů ve dvojitě zaslepené kontrolované studii. Časopis výživy 130, 2000. 792-797.
Fakta, která stojí za to vědět
O diacylglycerolech
Diacylglyceroly (DAG) se běžně používají v různých stupních čistoty jako přísady pro zvýšení plasticity tuků nebo jako základy pro potravinářský, lékařský a kosmetický průmysl. DAG se také používají jako estrangerové oleje k oddělení materiálů od forem a jako upravovač tukových krystalů, prekurzory pro organickou syntézu produktů, jako jsou fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteiny, proléčiva, jako je DAG-konjugovaný chlorambucil pro léčbu lymfomu, (S)-(3,4-dihydroxyfenyl)alanin (LDOPA) pro léčbu Parkinsonovy choroby a mnoho dalších. V poslední době se jako funkční kuchyňský olej používá olej bohatý na DAG s obsahem nejméně 80 % 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Diacylglycerol (DAG) lze vyrábět částečnou hydrolýzou, esterifikací nebo glycerolýzou chemickou nebo enzymatickou katalýzou. Enzymatická katalýza je preferovanou metodou, protože ji lze provádět za nejmírnějších podmínek (nejnižší teplota a tlak).