Ultrazvučno-enzimska hidroliza ulja
- Ulja bogata diacilglicerolom (DAG) vrijedan su sastojak prehrambenih, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda.
- Diacilglicerol se može proizvesti hidrolizom palmina ulja uz primjenu komercijalne lipaze kao katalizatora tijekom sonikacije.
- Ultrazvučno-enzimskom hidrolizom DAG se može proizvoditi u velikim količinama uz niske troškove i u kratkom vremenu.
Ultrazvučno-enzimska proizvodnja diacilglicerola
Ulja bogata diacilglicerolom (DAG) upotrebljavaju se u prehrambenim, farmaceutskim i kozmetičkim primjenama. Privukla su veliko zanimanje zbog visoke hranjive vrijednosti jer se probavljaju i metaboliziraju na način koji znatno smanjuje tjelesnu masu.
Biokataliziranom hidrolizom potpomognutom ultrazvukom uobičajena biljna ulja mogu se pretvoriti u jestiva ulja bogata DAG-om. Ultrazvučno-enzimska hidroliza daje visok prinos ulja bogatog diacilglicerolom uz kratko vrijeme reakcije i u blagim uvjetima.
Kombinacija ultrazvuka i enzimske katalize može se upotrijebiti za oplemenjivanje uobičajenih ulja, primjerice palmina ulja, u ulje s visokim udjelom diacilglicerola. Visok udio diacilglicerola daje ulju visoku hranjivu vrijednost.
Prednosti ultrazvuka:
- fino emulgiranje
- povećan prijenos mase
- visoka konverzija
- blagi uvjeti
- kratko trajanje procesa
- kontrolirana temperatura
- proizvodnja u protočnom sustavu
Kemijska struktura diacilglicerola (DAG)
Sonikator za emulgiranje u protočnom sustavu
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Istraživanja i rezultati
Awadallak i sur. (2013) istraživali su hidrolizu palmina ulja potpomognutu ultrazvukom uz primjenu Lipozyme RM IM kao biokatalizatora. U reakciji koja se odvija u dva koraka ultrazvuk se upotrebljava za poticanje emulgiranja ulja i vode. U drugom koraku dodaju se enzimi za katalitičku pretvorbu.
Slika desno prikazuje ultrazvučni sustav upotrijebljen u istraživanju Awadallaka: ultrazvučni uređaj sa sondom UP200S (200W, 24kHz) sa staklenom protočnom ćelijom za kontinuiranu sonikaciju u kontroliranim uvjetima.
Protokol
Istraživačka skupina utvrdila je da sljedeći postupak u dva koraka daje najbolje rezultate: reakcija se provodila u ultrazvučnoj staklenoj protočnoj ćeliji volumena 60ml (vidi sliku desno) pri 55°C tijekom 24 h. U reaktor su dodani palmino ulje (15 g) i voda (1,5 g). Ultrazvučna sonda ultrazvučnog uređaja UP200S umetnuta je na dubinu od oko 10mm u sustav vode i ulja, snaga je podešena na 80W, a uređaj uključen na 3 min kako bi se sustav emulgirao prije uklanjanja sonde. Zatim je dodan enzim (1,36 wt.% mase vode + ulja), dok se otopina miješala magnetskom miješalicom (300 rpm).
Tako je biokatalizom potpomognutom ultrazvukom dobiveno DAG ulje s koncentracijom od 34,17 wt.% nakon 12h reakcije. Sam korak sonikacije bio je vrlo kratak i trajao je samo 1,2 min.
Rezultati
U prikazanim pokusima dobiveno je DAG ulje s koncentracijom od 34,17 wt.% nakon 12 h reakcije. Korak sonikacije trajao je samo 1,2 min.
Ultrazvučno-enzimska kataliza ističe se velikim prednostima za proizvodnju velikih razmjera jer su njezini troškovi energije vrlo niski, a kratko vrijeme emulgiranja omogućuje upotrebu reducirane ultrazvučne opreme za kontinuirani rad radi opskrbe velikih reaktora za hidrolizu. [Awadallak et al. 2013]
Ultrazvučni uređaj sa sondom UP200S sa staklenim reaktorom
Literatura i reference
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzimski katalizirana sinteza i kinetika proizvodnje biodizela iz otpadnog loja potpomognute ultrazvukom. Ultrasonics 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): Enzimski katalizirana hidroliza palmina ulja uz ultrazvučno ozračivanje: sinteza diacilglicerola. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Učinci gorušičina ulja bogatog diacilglicerolom u prehrani na lipidni profil normokolesterolemičnih i hiperkolesterolemičnih štakora. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678–86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Učinci čistog ulja rižinih mekinja i ulja rižinih mekinja bogatog diacilglicerolom u prehrani na obrazac rasta i lipidni profil štakora. Journal of Oleo Science 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): Hidroliza palmina ulja katalizirana lipazama uz ultrazvučno ozračivanje – primjena planiranja pokusa kao alata za procjenu varijabli. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Proizvodnja diacilglicerola katalizirana lipazom uz sonokemijsko ozračivanje.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Diacilglicerol u prehrani smanjuje nakupljanje tjelesne masti u usporedbi s triacilglicerolom kod muškaraca u dvostruko slijepom kontroliranom ispitivanju. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
Činjenice koje vrijedi znati
O diacilglicerolima
Diacilgliceroli (DAG) obično se upotrebljavaju u različitim stupnjevima čistoće kao dodaci za povećanje plastičnosti masti ili kao podloge za prehrambenu, farmaceutsku i kozmetičku industriju. DAG se također upotrebljavaju kao ulja estranger za odvajanje materijala od kalupa i kao regulatori kristala masti, prekursori za organsku sintezu proizvoda poput fosfolipida, glikolipida, lipoproteina, prolijekova kao što je klorambucil konjugiran s DAG-om za liječenje limfoma, (S)-(3,4-dihidroksifenil)alanina (LDOPA) za liječenje Parkinsonove bolesti i mnogih drugih. U novije vrijeme ulje bogato DAG-om upotrebljava se kao funkcionalno ulje za kuhanje s udjelom 1,3-DAG-a od najmanje 80%. [Nagao et al., 2000]
Diacilglicerol (DAG) može se proizvesti djelomičnom hidrolizom, esterifikacijom ili glicerolizom uz kemijsku ili enzimsku katalizu. Enzimska kataliza preferirana je metoda jer se može provoditi u najblažim uvjetima (najniža temperatura i tlak).