Υδρόλυση υπερήχων-ενζυματικού πετρελαίου
- Τα πλούσια σε διακυλογλυκερόλη (DAG) έλαια αποτελούν πολύτιμο συστατικό για τρόφιμα, φαρμακευτικά και καλλυντικά προϊόντα.
- Η διακυλογλυκερόλη μπορεί να παραχθεί με την υδρόλυση του φοινικέλαιου χρησιμοποιώντας μια εμπορική λιπάση ως καταλύτη υπό υπερήχους.
- Με την υπερηχητική-ενζυματική υδρόλυση, DAGs μπορούν να παραχθούν σε μεγάλους όγκους με χαμηλό κόστος και σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Υπερήχων-ενζυματική παραγωγή διακυλογλυκερόλης
Τα πλούσια σε διακυλογλυκερόλη (DAG) έλαια χρησιμοποιούνται για τρόφιμα, φαρμακευτικές και καλλυντικές εφαρμογές. Έχουν μεγάλο ενδιαφέρον λόγω της υψηλής διατροφικής τους αξίας αφού χωνεύονται και μεταβολίζονται με τρόπο που μειώνει σημαντικά το σωματικό βάρος.
Με υπερήχων υποβοηθούμενη βιο-καταλυμένη υδρόλυση, τα τυποποιημένα φυτικά έλαια μπορούν να μετατραπούν σε βρώσιμα έλαια πλούσια σε DAG. Η υπερηχητική-ενζυματική υδρόλυση έχει ως αποτέλεσμα υψηλή απόδοση ενός ελαίου πλούσιου σε διακυλογλυκερόλη σε σύντομους χρόνους αντίδρασης και υπό ήπιες συνθήκες.
Ένας συνδυασμός υπερήχων και ενζυματικής κατάλυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναβάθμιση κοινών ελαίων, π.χ. φοινικέλαιο, σε λάδι με υψηλή περιεκτικότητα σε διακυλογλυκερόλη. Η υψηλή περιεκτικότητα σε διακυλογλυκερόλη δίνει στο λάδι υψηλή θρεπτική αξία.
Τα οφέλη του υπερήχου:
- λεπτή γαλακτωματοποίηση
- Αυξημένη μεταφορά μάζας
- υψηλή μετατροπή
- Ήπιες καταστάσεις
- σύντομος χρόνος διαδικασίας
- ελεγχόμενη θερμοκρασία
- Ενσωματωμένη παραγωγή
Χημική δομή της διακυλογλυκερόλης (DAG)
Ηχοβολέας για γαλακτωματοποίηση inline
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
έρευνα & Αποτελέσματα
Awadallak et al. (2013) έχουν διερευνήσει την υπερηχητικά υποβοηθούμενη υδρόλυση του φοινικέλαιου χρησιμοποιώντας το Lipozyme RM IM ως βιοκαταλύτη. Στην αντίδραση δύο σταδίων, ο υπερηχογράφος χρησιμοποιείται για την προώθηση της γαλακτωματοποίησης ελαίου και νερού. Στο δεύτερο βήμα, προστίθενται τα ένζυμα για την καταλυτική μετατροπή.
Η εικόνα στα δεξιά δείχνει τη ρύθμιση υπερήχων όπως χρησιμοποιείται στην έρευνα του Awadallak: η συσκευή ανιχνευτή υπερήχων UP200S (200W, 24kHz) με κυψέλη ροής γυαλιού για συνεχή υπερήχηση υπό ελεγχόμενες συνθήκες.
πρωτόκολλο
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι μετά από διαδικασία δύο βημάτων οδηγεί στα καλύτερα αποτελέσματα: Η αντίδραση πραγματοποιήθηκε σε ένα υπερηχητικό κύτταρο ροής γυαλιού με όγκο 60ml (βλ. εικόνα στα δεξιά) στους 55 ° C για 24 ώρες. Φοινικέλαιο (15 g) και νερό (1,5 g) προστέθηκαν στον αντιδραστήρα. Ο καθετήρας υπερήχων του υπερήχων UP200S εισήχθη σε βάθος περίπου 10mm στο σύστημα νερού / λαδιού, η ισχύς προσαρμόστηκε στα 80W και ενεργοποιήθηκε για 3 λεπτά για να γαλακτωματοποιήσει το σύστημα πριν αφαιρεθεί και στη συνέχεια προστέθηκε το ένζυμο (1,36 wt% νερό + μάζα λαδιού) ενώ το διάλυμα αναμίχθηκε με μαγνητική ανάδευση (300 rpm).
Έτσι, υπερήχων υποβοηθούμενη βιο-κατάλυση έδωσε DAG πετρέλαιο με 34,17 wt% συγκέντρωση μετά από 12h χρόνο αντίδρασης. Το ίδιο το βήμα υπερήχων ήταν πολύ σύντομο με διάρκεια μόλις 1,2 λεπτά.
Αποτελέσματα
Στις παρουσιαζόμενες δοκιμές, το έλαιο DAG με συγκέντρωση 34,17 wt% ελήφθη μετά από 12 ώρες αντίδρασης. Το βήμα υπερήχων χρειάστηκε μόλις 1,2 λεπτά.
Η υπερηχητική-ενζυματική κατάλυση πείθει από τα μεγάλα πλεονεκτήματά της για παραγωγή μεγάλης κλίμακας, καθώς το ενεργειακό κόστος της είναι πολύ χαμηλό και ο σύντομος χρόνος γαλακτωματοποίησης επιτρέπει τη χρήση μειωμένου συνεχούς εξοπλισμού υπερήχων για την τροφοδοσία μεγάλων αντιδραστήρων υδρόλυσης. [Awadallak et al. 2013]
Συσκευή αισθητήρα υπερήχων UP200S με γυάλινο αντιδραστήρα
Βιβλιογραφία/Αναφορές
- Adewale, Πέτρος; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Σύνθεση και κινητική που καταλύεται από ένζυμα της παραγωγής βιοντίζελ με υπερήχους από απόβλητα ζωικού λίπους. Υπερήχων Sonochemistry 27; 2015. 1-9.
- Awadallak, Jamal Α.; Voll, Φερνάντο; Ribas, Marielen Γ.; da Silva, Καμίλα da? Φίλιο, Λούτσιο Καρντόζο; da Silva, Edson Α. (2013): Ενζυματική καταλυμένη υδρόλυση φοινικέλαιου υπό ακτινοβόληση υπερήχων: σύνθεση διακυλογλυκερόλης. Υπερήχων Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Ντάρα Ρ.; Dhar Π.; Ghosh M. (2013): Διαιτητικές επιδράσεις του πλούσιου σε διακυλογλυκερόλη ελαίου μουστάρδας στο λιπιδικό προφίλ νορμοχοληστερολαιμίας και υπερχοληστερολαιμίας αρουραίων. Εφημερίδα της Τεχνολογίας Επιστήμης Τροφίμων 50 (4); 2013. 678-86.
- Ντάρα Ρ.; Dhar Π.; Ghosh M. (2012): Διαιτητικές επιδράσεις του καθαρού και πλούσιου σε διακυλογλυκερόλη ελαίου πίτουρου ρυζιού στο πρότυπο ανάπτυξης και το λιπιδικό προφίλ των αρουραίων. Εφημερίδα της επιστήμης Oleo 61 (7); 2012. 369-75.
- Goncalves, Karen Μ.; Sutili, Φελίπε Κ.; Leite, Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Υδρόλυση φοινικέλαιου που καταλύεται από λιπάσες υπό ακτινοβόληση υπερήχων – Η χρήση πειραματικού σχεδιασμού ως εργαλείου αξιολόγησης μεταβλητών. Υπερήχων Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo Ο. Μ. Α.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma Γ. Φ.; Antunes, Octavio Α. Γ.: Παραγωγή διακυλογλυκερόλης που καταλύεται από λιπάση υπό ηχοχημική ακτινοβολία.
- Nagao Τ.; Watanabe Η.; Goto Ν.; Onizawa Κ.; Taguchi Η.; Matsuo Ν.; Yasukawa Τ.; Τσουσίμα Ρ.; Shimasaki Η.; Itakura H. (2000): Διαιτητική διακυλογλυκερόλη καταστέλλει τη συσσώρευση σωματικού λίπους σε σύγκριση με τριακυλογλυκερόλη στους άνδρες σε μια διπλή-τυφλή ελεγχόμενη δοκιμή. Εφημερίδα της διατροφής 130, 2000. 792-797.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Σχετικά με τις διακυλογλυκερόλες
Οι διακυλογλυκερόλες (DAG) χρησιμοποιούνται συνήθως σε διαφορετικούς βαθμούς καθαρότητας ως πρόσθετα για την ενίσχυση της πλαστικότητας των λιπών ή ως βάσεις για τις βιομηχανίες τροφίμων, φαρμάκων και καλλυντικών. Τα DAG χρησιμοποιούνται επίσης ως έλαια αποξένωσης για το διαχωρισμό υλικών από καλούπια και ως ρυθμιστής κρυστάλλων λίπους, πρόδρομων ουσιών για οργανική σύνθεση προϊόντων όπως φωσφολιπίδια, γλυκολιπίδια, λιποπρωτεΐνες, προ-φάρμακα όπως DAG-συζευγμένο χλωραμβουκίλη για θεραπεία λεμφώματος, (S)-(3,4-διυδροξυφαινυλ)αλανίνη (LDOPA) για τη θεραπεία της νόσου του Parkinson και πολλά άλλα. Πιο πρόσφατα, το πλούσιο σε DAG λάδι έχει χρησιμοποιηθεί ως λειτουργικό μαγειρικό λάδι, με περιεκτικότητα τουλάχιστον 80% 1,3-DAG. [Nagao κ.ά., 2000]
Η διακυλογλυκερόλη (DAGs) μπορεί να παραχθεί με μερική υδρόλυση, εστεροποίηση ή γλυκερόλυση μέσω χημικής ή ενζυματικής κατάλυσης. Η ενζυματική κατάλυση είναι η προτιμώμενη μέθοδος, δεδομένου ότι μπορεί να πραγματοποιηθεί υπό τις ηπιότερες συνθήκες (χαμηλότερη θερμοκρασία και πίεση).