Ultraheli-ensümaatiline õli hüdrolüüs
- Diatsüülglütserooli (DAG) rikkad õlid on väärtuslik koostisosa toidu-, farmaatsia- ja kosmeetikatoodetes.
- Diatsüülglütserooli saab toota palmiõli hüdrolüüsil, kasutades katalüsaatorina kommertslikku lipaasi ultraheli töötluse (sonikeerimise) tingimustes.
- Ultraheli-ensümaatilise hüdrolüüsi abil saab DAG-e toota suurtes kogustes, väikeste kuludega ja lühikese ajaga.
Diatsüülglütserooli ultraheli-ensümaatiline tootmine
Diatsüülglütserooli (DAG) rikkaid õlisid kasutatakse toidu-, farmaatsia- ja kosmeetikarakendustes. Need on pälvinud suurt huvi oma kõrge toiteväärtuse tõttu, sest need seeduvad ja metaboliseeruvad viisil, mis vähendab oluliselt kehakaalu.
Ultraheli abil toetatud biokatalüütilise hüdrolüüsi kaudu saab tavalistest taimeõlidest valmistada DAG-rikkaid toiduõlisid. Ultraheli-ensümaatiline hüdrolüüs annab diatsüülglütserooliga rikka õli kõrge saagise lühikese reaktsiooniaja jooksul ja leebetes tingimustes.
Ultraheli ja ensümaatilise katalüüsi kombinatsiooni saab kasutada tavaliste õlide, nt palmiõli, muutmiseks kõrge diatsüülglütserooli sisaldusega õliks. Kõrge diatsüülglütserooli sisaldus annab õlile kõrge toiteväärtuse.
Ultraheli eelised:
- peen emulgeerimine
- suurenenud massiülekanne
- kõrge konversioon
- leebed tingimused
- lühike protsessiaeg
- temperatuuri kontrollitav
- inline-tootmine
Diatsüülglütserooli (DAG) keemiline struktuur
Sonikaator inline-emulgeerimiseks
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Uuringud ja tulemused
Awadallak jt (2013) uurisid palmiõli ultraheli abil toetatud hüdrolüüsi, kasutades biokatalüsaatorina Lipozyme RM IM-i. Kaheetapilises reaktsioonis kasutatakse ultraheli õli ja vee emulgeerimise soodustamiseks. Teises etapis lisatakse katalüütiliseks konversiooniks ensüümid.
Paremal asuv pilt näitab Awadallaki uuringus kasutatud ultraheli seadistust: ultraheli sondseade UP200S (200W, 24kHz) klaasist läbivoolukambriga pidevaks ultraheli töötluseks (sonikeerimiseks) kontrollitud tingimustes.
Protokoll
Uurimisrühm leidis, et järgmine kaheetapiline protsess annab parimad tulemused: reaktsioon viidi läbi ultraheli klaasist läbivoolukambris mahuga 60ml (vt paremal asuvat pilti) temperatuuril 55°C 24 h jooksul. Reaktorisse lisati palmiõli (15 g) ja vett (1,5 g). Ultrahelihomogenisaatori UP200S ultrahelisond sisestati umbes 10mm sügavusele vee/õli süsteemi, võimsuseks seati 80W ja see lülitati süsteemi emulgeerimiseks sisse 3 min enne eemaldamist, seejärel lisati ensüüm (1,36 wt.% vee + õli massist), samal ajal kui lahust segati magnetsegajaga (300 rpm).
Nii andis ultraheli abil toetatud biokatalüüs DAG-õli kontsentratsiooniga 34,17 wt.% pärast 12h reaktsiooniaega. Ultraheli töötluse etapp ise oli väga lühike, kestes vaid 1,2 min.
Tulemused
Esitatud katsetes saadi DAG-õli kontsentratsiooniga 34,17 wt.% pärast 12 h reaktsiooni. Ultraheli töötluse etapp kestis vaid 1,2 min.
Ultraheli-ensümaatiline katalüüs veenab oma suurte eelistega suuremahulises tootmises, kuna selle energiakulud on väga madalad ja lühike emulgeerimisaeg võimaldab kasutada vähendatud pidevat ultraheliseadmestikku suurte hüdrolüüsireaktorite toitmiseks. [Awadallak et al. 2013]
Ultraheli sondseade UP200S klaasreaktoriga
Kirjandus ja viited
- Adewale, Peeter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Ensüümkatalüüsitud süntees ja kineetika ultraheli abil biodiisli tootmisel sulatatud rasva jäätmetest. Ultraheli 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): Enzymatic catalyzed palm oil hydrolysis under ultrasound irradiation: Diacylglycerol synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Diatsüülglütseroolirikka sinepiõli mõju normokolesteroleemiliste ja hüperkolesteroleemiliste rottide lipiidide profiilile. Toiduteaduse tehnoloogia ajakiri 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Puhta ja diatsüülglütseroolirikka riisikliiõli mõju rottide kasvumustrile ja lipiidide profiilile. Oleo teaduse ajakiri 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): Palmiõli hüdrolüüs, mida katalüüsivad lipaasid ultraheli kiiritamisel – Eksperimentaalse disaini kasutamine muutujate hindamise vahendina. Ultraheli sonokeemia 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Lipase-Catalyzed Diacylglycerol Production Under Sonochemical Irradiation.
- Nagao T.; Watanabe H.; Mine N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Dieetdiatsüülglütserool pärsib topeltpimedas kontrollitud uuringus meestel keharasva kogunemist võrreldes triatsüülglütserooliga. Toitumise ajakiri 130, 2000. 792-797.
Teadmist väärt fakte
Diatsüülglütseroolidest
Diatsüülglütseroole (DAG) kasutatakse tavaliselt erineva puhtusastmega lisaainetena rasvade plastilisuse parandamiseks või alusainetena toidu-, ravimi- ja kosmeetikatööstuses. DAG-e kasutatakse ka „estranger“-õlidena (estranger oils) materjalide eraldamiseks vormidest ning rasvakristallide regulaatorina, samuti lähteainetena selliste toodete orgaaniliseks sünteesiks nagu fosfolipiidid, glükolipiidid, lipoproteiinid, eelravimid, näiteks DAG-konjugeeritud klorambutsiil lümfoomi raviks, (S)-(3,4-dihüdroksüfenüül)alaniin (LDOPA) Parkinsoni tõve raviks ja paljud teised. Viimasel ajal on DAG-rikast õli kasutatud funktsionaalse toiduõlina, mis sisaldab vähemalt 80% 1,3-DAG-i. [Nagao et al., 2000]
Diatsüülglütserooli (DAG-e) saab toota osalise hüdrolüüsi, esterdamise või glütserolüüsi teel keemilise või ensümaatilise katalüüsi abil. Ensümaatiline katalüüs on eelistatud meetod, kuna seda saab läbi viia kõige leebemates tingimustes (madalaim temperatuur ja rõhk).