ייצור דיאצילגליצרול בתהליך אולטרסוני–אנזימטי
שמנים עשירים בדיאצילגליצרול (DAG) הראו ערך תזונתי גבוה, שכן הם מתעכלים ועוברים חילוף חומרים באופן שמפחית משמעותית את משקל הגוף. ניתן לייצר דיאצילגליצרול באמצעות הידרוליזה של שמן דקלים תוך שימוש בליפאז מסחרי כזרז תחת סוניקציה. באמצעות הידרוליזה אולטרסונית–אנזימטית ניתן לייצר DAG בכמויות גדולות בעלויות עיבוד נמוכות מאוד.
באמצעות הידרוליזה בקטליזה ביולוגית בסיוע אולטרסאונד, ניתן להפוך שמנים צמחיים רגילים לשמני מאכל עשירים ב-DAG בעלי ערך תזונתי גבוה. ההידרוליזה האולטרסונית–אנזימטית מספקת תפוקה טובה של שמן עשיר בדיאצילגליצרול בזמני תגובה קצרים יותר ובתנאים מתונים.
יתרונות ההידרוליזה האולטרסונית:
- תחלוב עדין
- העברת מסה מוגברת
- תנאים מתונים
- זמן תהליך קצר
- טמפרטורה מבוקרת
- ייצור בקו
תא זרימה אולטרסוני מזכוכית לתחלוב
מחקר ותוצאות בסינתזה אולטרסונית של דיאצילגליצרול
Awadallak ועמיתיו (2013) חקרו הידרוליזה של שמן דקלים בסיוע אולטרסאונד תוך שימוש ב-Lipozyme RM IM כזרז ביולוגי. בתגובה הדו-שלבית משתמשים באולטרסאונד לקידום התחלוב של שמן ומים. בשלב השני מוסיפים את האנזימים לצורך ההמרה הקטליטית.
מערך אולטרסוני כפי ששימש במחקר של Awadallak: מכשיר סוניקציה UP200St עם תא זרימה מזכוכית (ראו תמונה משמאל).
קבוצת המחקר מצאה שהתהליך הדו-שלבי הבא מניב את התוצאות הטובות ביותר: הגשוש האולטרסוני הוחדר לעומק של כ-10mm לתוך מערכת המים/שמן, ההספק כוון ל-80 W והמכשיר הופעל למשך 3 min כדי לתחלב את המערכת לפני הוצאת הגשוש, ולאחר מכן נוסף האנזים (1.36 wt.% ממסת המים + השמן) בזמן שהתמיסה עורבבה באמצעות ערבול מגנטי (300 rpm).
הטיפול באולטרסאונד בוצע באמצעות מכשיר הסוניקציה האולטרסוני העוצמתי מסוג גשוש UP200St של Hielscher בהספק 200watts.
כך הניבה הקטליזה הביולוגית בסיוע אולטרסאונד שמן DAG בריכוז של 34.17 wt.% לאחר זמן תגובה של 12h. שלב הסוניקציה עצמו היה קצר מאוד ונמשך רק 1.2 min.
מכיוון שהסוניקציה מיושמת כשלב ראשון לקבלת תחליב אולטרסוני בעל טיפות קטנות, לתהליך דו-שלבי זה יש יתרונות לייצור בקנה מידה גדול: עלויות האנרגיה שלו נמוכות מאוד, וזמן התחלוב הקצר שלו מאפשר שימוש בציוד אולטרסוני מצומצם לעיבוד רציף לצורך הזנת ריאקטורים גדולים להידרוליזה.
MultiPhaseCavitator: התוסף האולטרסוני לתא זרימה MPC48 משפר תהליכי תחלוב
ציוד אולטרסוני לפיילוט ולייצור
Hielscher Ultrasonics היא השותפה שלכם בעלת הניסיון רב השנים בתהליכים אולטרסוניים, לרבות סינתזה יעילה של דיאצילגליצרול. אנו מייצרים מערכות אולטרסוניות עוצמתיות ואמינות לכל נפח. כספקים לתעשיות התרופות והמזון, אנו מתמחים בייצור ציוד אולטרסוני וכן בייעוץ לתהליכים אולטרסוניים ולשילובם בזרמי הייצור.
הטבלה שלהלן נותנת מושג על קיבולת העיבוד של המכשירים האולטרסוניים שלנו.
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
MultiPhaseCavitator אולטרסוני של Hielscher
Hielscher פיתחה את התוסף הייחודי לתא זרימה MultiPhaseCavitator MPC48. התוסף MPC48 (ראו תמונה מימין) מצויד ב-48 קנולות דקות, שדרכן מוזרקת הפאזה השנייה כזרם נוזל דק מאוד בקוטר של 0.3mm עד 1.2mm (בהתאם לגודל הקנולה). מכיוון שהפאזה השנייה מוזרקת כבר כזרם דק מאוד ישירות לאזור הקוויטציה האולטרסונית, נוצר מיקרו-תחליב או ננו-תחליב באמצעות סוניקציה. התוסף MPC48 מיועד לריאקטורים בעלי תא זרימה של Hielscher וניתן להשתמש בו לעיבוד באצוות ולעיבוד רציף.
לחצו כאן למידע נוסף על MultiPhaseCavitator!
מכשיר סוניקציה UIP2000hdT עם ריאקטור לייצור דיאצילגליצרול
ספרות/מקורות
- 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): Dietary effects of diacylglycerol rich mustard oil on lipid profile of normocholesterolemic and hypercholesterolemic rats. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Palm oil hydrolysis catalyzed by lipases under ultrasound irradiation – The use of experimental design as a tool for variables evaluation. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
מהם דיאצילגליצרולים?
דיאצילגליצרולים (DAG) משמשים בדרך כלל בדרגות טוהר שונות כתוספים לשיפור הפלסטיות של שומנים או כחומרי בסיס לתעשיות המזון, התרופות והקוסמטיקה. DAG משמשים גם כשמנים להפרדת חומרים מתבניות וכמווסתי גבישי שומן, וכחומרי מוצא לסינתזה אורגנית של מוצרים כגון פוספוליפידים, גליקוליפידים, ליפופרוטאינים, קדם-תרופות כגון כלוראמבוסיל מצומד ל-DAG לטיפול בלימפומה, (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) לטיפול במחלת פרקינסון ורבים אחרים. לאחרונה נעשה שימוש בשמן עשיר ב-DAG כשמן בישול פונקציונלי, עם תכולה של לפחות 80% של 1,3-DAG.
ניתן לייצר דיאצילגליצרול (DAGs) באמצעות הידרוליזה חלקית, אסטריפיקציה או גליצרוליזה בקטליזה כימית או אנזימטית. הוכח שסוניקציה מגבירה באופן ניכר את הקטליזה האנזימטית של דיאצילגליצרולים. ההידרוליזה האולטרסונית–אנזימטית מאפשרת תפוקות גבוהות יותר של DAG באיכות גבוהה בזמן תהליך קצר מאוד.