Hidrólisis ultrasónica-enzimática de aceites

• Los aceites ricos en diacilglicerol (DAG) son un ingrediente valioso para productos alimentarios, farmacéuticos y cosméticos.
• El diacilglicerol puede producirse mediante la hidrólisis del aceite de palma utilizando una lipasa comercial como catalizador bajo sonicación.
• Mediante la hidrólisis ultrasónica-enzimática, los DAG pueden producirse en grandes volúmenes, a bajo coste y en poco tiempo.

Producción ultrasónica-enzimática de diacilglicerol

Los aceites ricos en diacilglicerol (DAG) se utilizan en aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y cosméticas. Han despertado un gran interés por su elevado valor nutricional, ya que se digieren y metabolizan de una forma que reduce significativamente el peso corporal.
Mediante una hidrólisis biocatalizada asistida por ultrasonidos, los aceites vegetales convencionales pueden transformarse en aceites comestibles ricos en DAG. La hidrólisis ultrasónica-enzimática permite obtener un alto rendimiento de aceite rico en diacilglicerol con tiempos de reacción cortos y en condiciones suaves.
La combinación de ultrasonidos y catálisis enzimática puede utilizarse para transformar aceites comunes, como el aceite de palma, en aceites con un alto contenido de diacilglicerol. Un alto contenido de diacilglicerol confiere al aceite un elevado valor nutricional.

Las ventajas de los ultrasonidos:

• emulsificación fina
• mayor transferencia de masa
• alta conversión
• condiciones suaves
• tiempo de procesamiento corto
• temperatura controlada
• producción en línea

Estructura química del diacilglicerol (DAG)

Investigación y resultados

Awadallak et al. (2013) investigaron la hidrólisis del aceite de palma asistida por ultrasonidos utilizando Lipozyme RM IM como biocatalizador. En la reacción de dos etapas, los ultrasonidos se utilizan para favorecer la emulsificación del aceite y el agua. En la segunda etapa, se añaden las enzimas para la conversión catalítica.
La imagen de la derecha muestra el montaje ultrasónico utilizado en la investigación de Awadallak: el equipo ultrasónico de sonda UP200S (200 W, 24 kHz) con celda de flujo de vidrio para una sonicación continua en condiciones controladas.

Protocolo

El grupo de investigación determinó que el siguiente proceso de dos etapas ofrece los mejores resultados: la reacción se llevó a cabo en una celda de flujo ultrasónica de vidrio con un volumen de 60 ml (véase la imagen de la derecha) a 55 °C durante 24 h. Se añadieron aceite de palma (15 g) y agua (1,5 g) al reactor. La sonda ultrasónica del sonicador UP200S se introdujo hasta una profundidad de aproximadamente 10 mm en el sistema agua/aceite, se ajustó la potencia a 80 W y se activó durante 3 min para emulsionar el sistema antes de retirar la sonda. A continuación, se añadió la enzima (1,36 wt.% de la masa de agua + aceite) mientras la solución se mezclaba mediante agitación magnética (300 rpm).
Así, la biocatálisis asistida por ultrasonidos produjo un aceite con una concentración de DAG de 34,17 wt.% tras un tiempo de reacción de 12h. La etapa de sonicación en sí fue muy breve, con una duración de tan solo 1,2 min.

Resultados

En los ensayos presentados, se obtuvo un aceite con una concentración de DAG de 34,17 wt.% tras 12 h de reacción. La etapa de sonicación duró tan solo 1,2 min.
La catálisis ultrasónica-enzimática destaca por sus grandes ventajas para la producción a gran escala, ya que sus costes energéticos son muy bajos y su breve tiempo de emulsificación permite utilizar equipos ultrasónicos reducidos, de funcionamiento continuo, para alimentar grandes reactores de hidrólisis. [Awadallak et al. 2013]