هیدرولیز فراصوتی–آنزیمی روغن
- روغن‌های غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول (DAG)، ماده‌ای ارزشمند برای تولید محصولات غذایی، دارویی و آرایشی هستند.
- دی‌آسیل‌گلیسرول را می‌توان با هیدرولیز روغن پالم، با استفاده از یک لیپاز تجاری به‌عنوان کاتالیزور و تحت فراصوت‌دهی تولید کرد.
- با هیدرولیز فراصوتی–آنزیمی می‌توان DAGها را در حجم بالا، با هزینهٔ کم و در زمانی کوتاه تولید کرد.
تولید فراصوتی–آنزیمی دی‌آسیل‌گلیسرول
روغن‌های غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول (DAG) در کاربردهای غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می‌شوند. این روغن‌ها به‌دلیل ارزش تغذیه‌ای بالای خود توجه زیادی را جلب کرده‌اند، زیرا به‌گونه‌ای هضم و متابولیزه می‌شوند که وزن بدن را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
با هیدرولیز زیست‌کاتالیزوری به کمک فراصوت، می‌توان روغن‌های گیاهی معمولی را به روغن‌های خوراکی غنی از DAG تبدیل کرد. هیدرولیز فراصوتی–آنزیمی به تولید روغن غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول با بازده بالا، در زمان واکنش کوتاه و تحت شرایط ملایم منجر می‌شود.
ترکیب فراصوت و کاتالیز آنزیمی را می‌توان برای ارتقای روغن‌های رایج، مانند روغن پالم، به روغنی با محتوای بالای دی‌آسیل‌گلیسرول به کار برد. محتوای بالای دی‌آسیل‌گلیسرول، ارزش تغذیه‌ای بالایی به روغن می‌دهد.
مزایای فراصوت:
- امولسیون‌سازی با قطرات ریز
- افزایش انتقال جرم
- درصد تبدیل بالا
- شرایط ملایم
- زمان کوتاه فرایند
- دمای کنترل‌شده
- تولید درون‌خطی
ساختار شیمیایی دی‌آسیل‌گلیسرول (DAG)
سونیکاتور برای امولسیون‌سازی درون‌خطی
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
پژوهش و نتایج
Awadallak et al. (2013) هیدرولیز روغن پالم به کمک فراصوت را با استفاده از Lipozyme RM IM به‌عنوان زیست‌کاتالیزور بررسی کرده‌اند. در این واکنش دومرحله‌ای، از فراصوت برای بهبود امولسیون‌سازی روغن و آب استفاده می‌شود. در مرحلهٔ دوم، آنزیم‌ها برای تبدیل کاتالیزوری اضافه می‌شوند.
تصویر سمت راست، آرایش تجهیزات فراصوتی مورد استفاده در پژوهش Awadallak را نشان می‌دهد: دستگاه فراصوتی پروب‌دار UP200S (200W, 24kHz) مجهز به سلول جریان شیشه‌ای برای فراصوت‌دهی پیوسته تحت شرایط کنترل‌شده.
دستورالعمل آزمایش
گروه پژوهشی دریافت که فرایند دومرحله‌ای زیر بهترین نتایج را به همراه دارد: واکنش در یک سلول جریان شیشه‌ای فراصوتی با حجم 60ml (تصویر سمت راست را ببینید)، در دمای 55°C و به‌مدت 24 h انجام شد. روغن پالم (15 g) و آب (1٫5 g) به راکتور اضافه شدند. پروب فراصوت دستگاه UP200S تا عمق حدود 10mm وارد سامانهٔ آب/روغن شد، توان روی 80W تنظیم شد و دستگاه به‌مدت 3 min روشن ماند تا سامانه امولسیون شود؛ سپس پروب خارج شد و آنزیم (1٫36 wt.% نسبت به مجموع جرم آب + روغن) در حالی اضافه شد که محلول با همزن مغناطیسی (300 rpm) مخلوط می‌شد.
به این ترتیب، زیست‌کاتالیز به کمک فراصوت پس از زمان واکنش 12h، روغن DAG با غلظت 34٫17 wt.% تولید کرد. خود مرحلهٔ فراصوت‌دهی بسیار کوتاه بود و تنها 1٫2 min طول کشید.
نتایج
در آزمایش‌های ارائه‌شده، روغن DAG با غلظت 34٫17 wt.% پس از 12 h واکنش به دست آمد. مرحلهٔ فراصوت‌دهی تنها 1٫2 min طول کشید.
کاتالیز فراصوتی–آنزیمی به‌واسطهٔ مزایای چشمگیر خود برای تولید در مقیاس بزرگ، روشی قانع‌کننده است؛ زیرا هزینه‌های انرژی آن بسیار پایین است و زمان کوتاه امولسیون‌سازی آن، استفاده از تجهیزات فراصوتی پیوسته با ابعاد کوچک‌تر را برای تغذیهٔ راکتورهای بزرگ هیدرولیز امکان‌پذیر می‌کند. [Awadallak et al. 2013]
دستگاه فراصوتی پروب‌دار UP200S مجهز به راکتور شیشه‌ای
منابع و مراجع
- آدوال، پیتر؛ دومونت، ماری خوزه; Ngadi، Michael (2015): سنتز کاتالیز شده با آنزیم و سینتیک تولید بیودیزل به کمک اولتراسونیک از پیه زباله. سونوشیمی مافوق صوت 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): اثرات تغذیه‌ای روغن خردل غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول بر نمایهٔ چربی خون موش‌های صحرایی دارای کلسترول خون طبیعی و بالا. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): اثرات تغذیه‌ای روغن سبوس برنج خالص و غنی از دی‌آسیل‌گلیسرول بر الگوی رشد و نمایهٔ چربی خون موش‌های صحرایی. Journal of Oleo Science 61(7); 2012. 369-75.
- گونکالوز ، کارن م. سوتیلی، فیلیپه ک.; لیت,سلما G.F.; د سوزا، رودریگو O.M.A.; راموس لیل، ایوانا کوریا (2012): هیدرولیز روغن پالم کاتالیز شده توسط لیپازها تحت تابش اولتراسوند – استفاده از طراحی آزمایشی به عنوان ابزاری برای ارزیابی متغیرها. سونوشیمی اولتراسونیک 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.
- ناگائو تی. واتانابه اچ. برو ن. اونیزاوا ک.; تاگوچی H.; ماتسو ن. یاسوکاوا تی. تسوشیما آر. شیماساکی اچ. Itakura H. (2000): دیاسیل گلیسرول رژیم غذایی در یک کارآزمایی کنترل شده دو سو کور تجمع چربی بدن را در مقایسه با تری اسیل گلیسرول در مردان سرکوب می کند. مجله تغذیه 130 ، 2000. 792-797.
دانستنی‌های مفید
دربارهٔ دی‌آسیل‌گلیسرول‌ها
دی‌آسیل‌گلیسرول‌ها (DAG) معمولاً با درجات خلوص مختلف، به‌عنوان افزودنی برای افزایش شکل‌پذیری چربی‌ها یا به‌عنوان مواد پایه در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می‌شوند. DAGها همچنین به‌عنوان روغن‌های estranger برای جدا کردن مواد از قالب‌ها، تنظیم‌کنندهٔ بلورهای چربی و پیش‌ماده‌های سنتز آلی محصولاتی مانند فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها، لیپوپروتئین‌ها، پیش‌داروهایی مانند کلرامبوسیل متصل به DAG برای درمان لنفوم، (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) برای درمان بیماری پارکینسون و بسیاری موارد دیگر به کار می‌روند. در سال‌های اخیر، روغن غنی از DAG به‌عنوان روغن پخت‌وپز فراسودمند، با محتوای حداقل 80% از 1,3-DAG استفاده شده است. [Nagao et al., 2000]
دی‌آسیل‌گلیسرول (DAGs) را می‌توان با هیدرولیز جزئی، استریفیکاسیون یا گلیسرولیز، از طریق کاتالیز شیمیایی یا آنزیمی تولید کرد. کاتالیز آنزیمی روش ترجیحی است، زیرا می‌توان آن را در ملایم‌ترین شرایط (پایین‌ترین دما و فشار) انجام داد.