Ultrahangos-enzimes olajhidrolízis
- A diacilglicerinben (DAG) gazdag olajok értékes összetevői az élelmiszereknek, gyógyszeripari és kozmetikai termékeknek.
- Diacilglicerin pálmaolaj hidrolízisével állítható elő, kereskedelmi forgalomban kapható lipáz katalizátorként történő felhasználásával, ultrahangos kezelés közben.
- Ultrahangos-enzimes hidrolízissel a DAG-ok nagy mennyiségben, alacsony költséggel és rövid idő alatt állíthatók elő.
Diacilglicerin előállítása ultrahangos-enzimes eljárással
A diacilglicerinben (DAG) gazdag olajokat élelmiszeripari, gyógyszeripari és kozmetikai alkalmazásokban használják. Magas tápértékük miatt nagy érdeklődést váltottak ki, mivel emésztésük és anyagcseréjük olyan módon zajlik, amely jelentősen csökkenti a testtömeget.
Ultrahanggal támogatott, biokatalizált hidrolízissel a szokásos növényi olajok DAG-ban gazdag étkezési olajokká alakíthatók. Az ultrahangos-enzimes hidrolízis rövid reakcióidő alatt, enyhe körülmények között nagy hozammal eredményez diacilglicerinben gazdag olajat.
Az ultrahang és az enzimes katalízis kombinációjával a közönséges olajok, például a pálmaolaj, nagy diacilglicerin-tartalmú olajjá nemesíthetők. A nagy diacilglicerin-tartalom magas tápértéket biztosít az olajnak.
Az ultrahang előnyei:
- finom emulgeálás
- fokozott anyagátadás
- nagy konverzió
- enyhe körülmények
- rövid feldolgozási idő
- szabályozott hőmérséklet
- folyamatos átfolyású gyártás
A diacilglicerin (DAG) kémiai szerkezete
Ultrahangos kezelőberendezés folyamatos átfolyású emulgeáláshoz
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Kutatás és eredmények
Awadallak és munkatársai (2013) a pálmaolaj ultrahanggal támogatott hidrolízisét vizsgálták, Lipozyme RM IM biokatalizátor alkalmazásával. A kétlépéses reakcióban az ultrahang az olaj és a víz emulgeálását segíti elő. A második lépésben a katalitikus átalakításhoz hozzáadják az enzimeket.
A jobb oldali kép az Awadallak kutatásában használt ultrahangos összeállítást mutatja: az UP200S szondás ultrahangos készüléket (200W, 24kHz), üveg átfolyó cellával a szabályozott körülmények közötti folyamatos ultrahangos kezeléshez.
Protokoll
A kutatócsoport megállapította, hogy az alábbi kétlépéses eljárás adja a legjobb eredményeket: a reakciót 60ml térfogatú ultrahangos üveg átfolyó cellában (lásd a jobb oldali képet), 55°C-on, 24 h időtartamig végezték. Pálmaolajat (15 g) és vizet (1,5 g) adtak a reaktorhoz. Az UP200S ultrahangos készülék ultrahangszondáját körülbelül 10mm mélységig merítették a víz/olaj rendszerbe, a teljesítményt 80W-ra állították, és a készüléket 3 min időtartamra bekapcsolták a rendszer emulgeálásához, majd eltávolították a szondát. Ezután hozzáadták az enzimet (a víz + olaj tömegére vonatkoztatott 1,36 wt.%), miközben az oldatot mágneses keveréssel (300 rpm) keverték.
Az ultrahanggal támogatott biokatalízis így 12h reakcióidő után 34,17 wt.% koncentrációjú DAG-olajat eredményezett. Maga az ultrahangos kezelési lépés nagyon rövid volt, mindössze 1,2 min időtartamú.
Eredmények
A bemutatott kísérletekben 12 h reakcióidő után 34,17 wt.% koncentrációjú DAG-olajat nyertek. Az ultrahangos kezelési lépés mindössze 1,2 min időt vett igénybe.
Az ultrahangos-enzimes katalízis jelentős előnyöket kínál a nagyüzemi gyártásban, mivel energiaköltségei nagyon alacsonyak, és a rövid emulgeálási idő lehetővé teszi redukált, folyamatos üzemű ultrahangos berendezések használatát a nagy hidrolízisreaktorok táplálásához. [Awadallak et al. 2013]
Szondás ultrahangos készülék UP200S üvegreaktorral
Szakirodalom és hivatkozások
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): A hulladék faggyúból történő, ultrahanggal támogatott biodízel-előállítás enzimkatalizált szintézise és kinetikája. 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): Pálmaolaj enzimkatalizált hidrolízise ultrahangos besugárzás mellett: diacilglicerin szintézise. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): A diacilglicerinben gazdag mustárolaj étrendi hatásai normokoleszterinémiás és hiperkoleszterinémiás patkányok lipidprofiljára. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678–86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): A tiszta és a diacilglicerinben gazdag rizskorpaolaj étrendi hatásai patkányok növekedési mintázatára és lipidprofiljára. 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): Pálmaolaj lipázok által katalizált hidrolízise ultrahangos besugárzás mellett – A kísérlettervezés alkalmazása a változók értékelésének eszközeként. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Lipáz által katalizált diacilglicerin-előállítás szonokémiai besugárzás mellett.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Az étrendi diacilglicerin a triacilglicerinhez képest csökkenti a testzsír felhalmozódását férfiaknál egy kettős vak, kontrollált vizsgálatban. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
Hasznos tudnivalók
A diacilglicerinekről
A diacilglicerineket (DAG) különböző tisztasági fokokban általánosan használják a zsírok képlékenységét javító adalékanyagként, illetve alapanyagként az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban és a kozmetikai iparban. A DAG-okat estranger olajként is használják az anyagok formáktól való elválasztására, továbbá a zsírkristályok szabályozására, valamint olyan termékek szerves szintézisének prekurzoraiként, mint a foszfolipidek, glikolipidek, lipoproteinek, prodrugok, például a limfóma kezelésére szolgáló DAG-konjugált klórambucil, a Parkinson-kór kezelésére szolgáló (S)-(3,4-dihidroxifenil)alanin (LDOPA) és sok más termék. Újabban a DAG-ban gazdag olajat funkcionális étkezési olajként használják, legalább 80% 1,3-DAG-tartalommal. [Nagao et al., 2000]
Diacilglicerin (DAG-ok) részleges hidrolízissel, észterezéssel vagy glicerolízissel állítható elő, kémiai vagy enzimes katalízis útján. Az enzimes katalízis az előnyben részesített módszer, mivel a legenyhébb körülmények között (a legalacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson) végezhető.