Ultralyd-enzymatisk oliehydrolyse
- Diacylglycerol (DAG) rige olier er en værdifuld ingrediens til fødevarer, farmaceutiske og kosmetiske produkter.
- Diacylglycerol kan fremstilles ved hydrolyse af palmeolie ved hjælp af en kommerciel lipase som katalysator under ultralydbehandling.
- Ved ultralyd-enzymatisk hydrolyse kan DAG'er produceres i store mængder til lave omkostninger og på kort tid.
Ultralyd-enzymatisk diacylglycerolproduktion
Diacylglycerol (DAG) rige olier bruges til fødevarer, farmaceutiske og kosmetiske applikationer. De har fået stor interesse på grund af deres høje næringsværdi, da de fordøjes og metaboliseres på en måde, der reducerer kropsvægten betydeligt.
Ved en ultralydsassisteret biokatalyseret hydrolyse kan standard vegetabilske olier omdannes til DAG-rige spiselige olier. Den ultralyd-enzymatiske hydrolyse resulterer i et højt udbytte af en diacylglycerolrig olie i korte reaktionstider og under milde forhold.
En kombination af ultralyd og enzymatisk katalyse kan bruges til at opgradere almindelige olier, f.eks. palmeolie, til olie med et højt diacylglycerolindhold. Et højt indhold af diacylglycerol giver olien en høj næringsværdi.
Fordelene ved ultralyd:
- Fin emulgering
- Øget masseoverførsel
- høj konvertering
- Milde forhold
- kort procestid
- temperaturstyret
- Inline-produktion
Kemisk struktur af diacylglycerol (DAG)
Ultralydsglasreaktor, f.eks. til emulgering
Kontakt os! / Spørg os!
forskning & Resultater
Awadallak et al. (2013) har undersøgt ultralydassisteret hydrolyse af palmeolie ved hjælp af Lipozyme RM IM som biokatalysator. I to-trinsreaktionen bruges ultralyd til at fremme emulgeringen af olie og vand. I det andet trin tilsættes enzymerne til den katalytiske omdannelse.
Billedet til højre viser ultralydsopsætningen, som den blev brugt i forskningen af Awadallak: ultralydssondeenheden UP200S (200W, 24kHz) med glasflowcelle til en kontinuerlig sonikering under kontrollerede forhold.
protokol
Forskergruppen fandt, at følgende to-trins proces giver de bedste resultater: Reaktionen blev udført i en ultralydsglasflowcelle med 60 ml volumen (se billedet til højre) ved 55°C i 24 timer. Palmeolie (15 g) og vand (1,5 g) blev tilsat reaktoren. Ultralydssonden på ultralydsapparatet UP200S blev indsat til en dybde på ca. 10 mm i vand/olie-systemet, effekten blev justeret til 80W og tændt i 3 minutter for at emulgere systemet, før det blev fjernet, og derefter blev enzymet (1,36 vægt% vand + oliemasse) tilsat, mens opløsningen blev blandet ved magnetisk omrøring (300 rpm).
Ultralydassisteret biokatalyse gav således DAG-olie med 34,17 vægtprocents koncentration efter 12 timers reaktionstid. Selve sonikeringstrinnet var meget kort med en varighed på kun 1,2 min.
Resultater
I de præsenterede forsøg blev DAG-olie med 34,17 vægtprocents koncentration opnået efter 12 timers reaktion. Sonikeringstrinnet tog kun 1,2 min.
Den ultralyd-enzymatiske katalyse overbeviser med sine store fordele for storskalaproduktion, da dens energiomkostninger er meget lave, og dens korte emulgeringstid tillader brug af reduceret kontinuerligt ultralydsudstyr til at fodre store hydrolysereaktorer. [Awadallak et al. 2013]
Ultralydssonde enhed UP200S med glasreaktor
Litteratur/Referencer
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzymkatalyseret syntese og kinetik af ultralydsassisteret biodieselproduktion fra affaldstalg. Ultralyd 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): Enzymatisk katalyseret palmeoliehydrolyse under ultralydsbestråling: Diacylglycerolsyntese. Ultralyd Sonokemi 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Kosteffekter af diacylglycerolrig sennepsolie på lipidprofilen hos normokolesterolæmiske og hyperkolesterolæmiske rotter. Tidsskrift for fødevarevidenskabelig teknologi 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Kosteffekter af ren og diacylglycerolrig risklidolie på vækstmønster og lipidprofil hos rotter. Tidsskrift for 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): Palmeoliehydrolyse katalyseret af lipaser under ultralydsbestråling – Brugen af eksperimentelt design som et værktøj til variabelevaluering. Ultralyd Sonokemi 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Lipase-katalyseret diacylglycerolproduktion under sonokemisk bestråling.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Diacylglycerol i kosten undertrykker ophobning af kropsfedt sammenlignet med triacylglycerol hos mænd i et dobbeltblindt kontrolleret forsøg. Tidsskrift for ernæring 130, 2000. 792-797.
Fakta, der er værd at vide
Om diacylglyceroler
Diacylglyceroler (DAG) anvendes almindeligvis i forskellige renhedsgrader som tilsætningsstoffer til forbedring af fedtstoffers plasticitet eller som baser for fødevare-, medicin- og kosmetikindustrien. DAG bruges også som fremmede olier til at adskille materialer fra skimmelsvampe og som en justering af fedtkrystaller, forløbere til organisk syntese af produkter såsom fosfolipider, glycolipider, lipoproteiner, pro-lægemidler såsom DAG-konjugeret chlorambucil til behandling af lymfom, (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanin (LDOPA) til behandling af Parkinsons sygdom og mange andre. For nylig er DAG-rig olie blevet brugt som en funktionel madolie med et indhold på mindst 80 % af 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Diacylglycerol (DAG'er) kan fremstilles ved delvis hydrolyse, esterificering eller glycerolyse gennem kemisk eller enzymatisk katalyse. Den enzymatiske katalyse er den foretrukne metode, da den kan udføres under de mildeste forhold (laveste temperatur og tryk).