Ultrazvučna enzimska hidroliza ulja
- Ulja bogata diacilglicerolom (DAG) vrijedan su sastojak prehrambenih, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda.
- Diacilglicerol se može proizvesti hidrolizom palminog ulja korištenjem komercijalne lipaze kao katalizatora pod ultrazvučnom obradom.
- Ultrazvučnom enzimskom hidrolizom, DAG se mogu proizvesti u velikim količinama uz niske troškove i u kratkom vremenu.
Ultrazvučno-enzimska proizvodnja diacilglicerola
Ulja bogata diacilglicerolom (DAG) koriste se u hrani, farmaciji i kozmetici. Izuzetno su zainteresirani zbog svoje visoke nutritivne vrijednosti jer se probavljaju i metaboliziraju na način da značajno smanjuju tjelesnu težinu.
Ultrazvučno potpomognutom bio-kataliziranom hidrolizom, standardna biljna ulja mogu se pretvoriti u jestiva ulja bogata DAG-om. Ultrazvučna enzimska hidroliza rezultira visokim prinosom ulja bogatog diacilglicerolom u kratkom reakcijskom vremenu i pod blagim uvjetima.
Kombinacija ultrazvuka i enzimske katalize može se koristiti za nadogradnju uobičajenih ulja, npr. palminog ulja, u ulje s visokim sadržajem diacilglicerola. Visok sadržaj diacilglicerola daje ulju visoku hranjivu vrijednost.
Prednosti ultrazvuka:
- fino emulgiranje
- Povećani prijenos mase
- visoka konverzija
- Blagi uvjeti
- kratko vrijeme procesa
- kontrolirana temperatura
- inline proizvodnja
Kemijska struktura diacilglicerola (DAG)
Ultrazvučni stakleni reaktor, npr. za emulgiranje
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
istraživanje & Rezultati
Awadallak i sur. (2013) su istraživali ultrazvučno potpomognutu hidrolizu palminog ulja korištenjem Lipozyme RM IM kao biokatalizatora. U reakciji u dva koraka, ultrazvuk se koristi za poticanje emulgiranja ulja i vode. U drugom koraku dodaju se enzimi za katalitičku konverziju.
Slika desno prikazuje ultrazvučnu postavu korištenu u istraživanju Awadallaka: uređaj ultrazvučne sonde UP200S (200 W, 24 kHz) sa staklenom protočnom ćelijom za kontinuiranu sonikaciju pod kontroliranim uvjetima.
protokol
Istraživačka skupina otkrila je da sljedeći proces u dva koraka daje najbolje rezultate: Reakcija je provedena u ultrazvučnoj staklenoj protočnoj ćeliji s volumenom od 60 ml (vidi sliku desno) na 55°C tijekom 24 sata. U reaktor su dodani palmino ulje (15 g) i voda (1,5 g). Ultrazvučna sonda ultrazvučnog uređaja UP200S umetnut je na dubinu od oko 10 mm u sustav voda/ulje, snaga je podešena na 80 W i uključena na 3 minute kako bi se sustav emulgirao prije uklanjanja, a zatim je enzim (1,36 wt.% masa vode + ulja) dodano dok je otopina miješana magnetskom miješalicom (300 rpm).
Tako je ultrazvučno potpomognuta bio-kataliza dala DAG ulje s 34,17 wt.% koncentracije nakon 12 sati reakcijskog vremena. Sam korak ultrazvuka bio je vrlo kratak i trajao je samo 1,2 minute.
Rezultati
U prikazanim pokusima nakon 12 sati reakcije dobiveno je DAG ulje koncentracije 34,17 tež.%. Korak sonikacije trajao je samo 1,2 minute.
Ultrazvučno-enzimska kataliza uvjerava svojim velikim prednostima za proizvodnju velikih razmjera, budući da su troškovi energije vrlo niski, a kratko vrijeme emulgiranja omogućuje korištenje smanjene kontinuirane ultrazvučne opreme za napajanje velikih reaktora za hidrolizu. [Awadallak et al. 2013.]
Uređaj ultrazvučne sonde UP200S sa staklenim reaktorom
Literatura/Reference
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzimom katalizirana sinteza i kinetika ultrazvučno potpomognute proizvodnje biodizela iz otpadnog loja. 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 palminog ulja pod ultrazvučnim zračenjem: Sinteza diacilglicerola. Ultrazvučna sonokemija 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013.): Dijetetski učinci ulja gorušice bogatog diacilglicerolom na lipidni profil normokolesterolemičnih i hiperkolesterolemičnih štakora. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012.): Dijetetski učinci čistog i diacilglicerolom bogatog ulja rižinih mekinja na obrazac rasta i lipidni profil štakora. Journal of Oleo Science 61(7); 2012. 369-75.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite, Selma GF; de Souza, Rodrigo OMA; Ramos Leal, Ivana Correa (2012.): Hidroliza palminog ulja katalizirana lipazama pod ultrazvučnim zračenjem – Korištenje eksperimentalnog dizajna kao alata za procjenu varijabli. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo OMA; Babicz, Ivelize; Leite, Selma GF; Antunes, Octavio AC: Proizvodnja diacilglicerola katalizirana lipazom pod sonokemijskim zračenjem.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000.): Diacilglicerol iz prehrane suzbija 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) se obično koriste u različitim stupnjevima čistoće kao dodaci za povećanje plastičnosti masti ili kao baze za prehrambenu, medicinsku i kozmetičku industriju. DAG se također koriste kao estranger ulja za odvajanje materijala od plijesni i kao regulator masnih kristala, prekursori za organsku sintezu proizvoda kao što su fosfolipidi, glikolipidi, lipoproteini, predlijekovi kao što je DAG-konjugirani klorambucil za liječenje limfoma, (S )-(3,4-dihidroksifenil)alanin (LDOPA) za liječenje Parkinsonove bolesti i mnogih drugih. Nedavno se ulje bogato DAG-om koristilo kao funkcionalno ulje za kuhanje, s udjelom od najmanje 80% 1,3-DAG-a. [Nagao et al., 2000.]
Diacilglicerol (DAG) može se proizvesti djelomičnom hidrolizom, esterificiranjem ili glicerolizom kemijskom ili enzimatskom katalizom. Enzimska kataliza je poželjna metoda jer se može provesti u najblažim uvjetima (najniža temperatura i tlak).