Hydrolyse des huiles par ultrasons et enzymes

• Les huiles riches en diacylglycérol (DAG) constituent un ingrédient précieux pour les produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.
• Le diacylglycérol peut être produit par hydrolyse de l’huile de palme à l’aide d’une lipase commerciale utilisée comme catalyseur sous ultrasons.
• L’hydrolyse par ultrasons et enzymes permet de produire des DAG en grandes quantités, à faible coût et en peu de temps.

Production de diacylglycérol par ultrasons et enzymes

Les huiles riches en diacylglycérol (DAG) sont utilisées dans des applications alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques. Elles suscitent un grand intérêt en raison de leur valeur nutritionnelle élevée, car leur mode de digestion et de métabolisation réduit significativement le poids corporel.
L’hydrolyse biocatalysée assistée par ultrasons permet de transformer des huiles végétales courantes en huiles alimentaires riches en DAG. L’hydrolyse par ultrasons et enzymes permet d’obtenir un rendement élevé en huile riche en diacylglycérol, avec des temps de réaction courts et dans des conditions douces.
Une combinaison d’ultrasons et de catalyse enzymatique peut être utilisée pour valoriser des huiles courantes, telles que l’huile de palme, en les transformant en huiles à forte teneur en diacylglycérol. Une teneur élevée en diacylglycérol confère à l’huile une valeur nutritionnelle élevée.

Les avantages des ultrasons :

• émulsification fine
• transfert de matière accru
• taux de conversion élevé
• conditions douces
• temps de traitement court
• température contrôlée
• production en ligne

Structure chimique du diacylglycérol (DAG)

Recherche et résultats

Awadallak et al. (2013) ont étudié l’hydrolyse de l’huile de palme assistée par ultrasons en utilisant Lipozyme RM IM comme biocatalyseur. Dans cette réaction en deux étapes, les ultrasons sont utilisés pour favoriser l’émulsification de l’huile et de l’eau. Lors de la deuxième étape, les enzymes sont ajoutées pour assurer la conversion catalytique.
L’image à droite montre le dispositif à ultrasons utilisé dans les recherches d’Awadallak : l’appareil à sonde ultrasonore UP200S (200W, 24kHz) avec une cellule à circulation en verre pour une sonication continue dans des conditions contrôlées.

Protocole

Le groupe de recherche a constaté que le procédé en deux étapes suivant donne les meilleurs résultats : la réaction a été réalisée dans une cellule à circulation ultrasonore en verre d’un volume de 60ml (voir l’image à droite), à 55°C pendant 24 h. De l’huile de palme (15 g) et de l’eau (1,5 g) ont été ajoutées au réacteur. La sonde ultrasonore du sonicateur UP200S a été introduite à une profondeur d’environ 10mm dans le système eau/huile ; la puissance a été réglée à 80W et la sonde a été activée pendant 3 min pour émulsifier le système avant d’être retirée. L’enzyme (1,36 wt.% de la masse eau + huile) a ensuite été ajoutée tandis que la solution était mélangée par agitation magnétique (300 rpm).
Ainsi, la biocatalyse assistée par ultrasons a permis d’obtenir une huile à une concentration en DAG de 34,17 wt.% après un temps de réaction de 12h. L’étape de sonication elle-même a été très courte, avec une durée de seulement 1,2 min.

Résultats

Lors des essais présentés, une huile à une concentration en DAG de 34,17 wt.% a été obtenue après 12 h de réaction. L’étape de sonication n’a duré que 1,2 min.
La catalyse par ultrasons et enzymes présente des avantages majeurs pour la production à grande échelle : ses coûts énergétiques sont très faibles et son temps d’émulsification court permet d’utiliser des équipements à ultrasons de taille réduite, fonctionnant en continu, pour alimenter de grands réacteurs d’hydrolyse. [Awadallak et al. 2013]