Idrolisi ultrasonica-enzimatica dell'olio
- Gli oli ricchi di diacilglicerolo (DAG) sono un ingrediente prezioso per prodotti alimentari, farmaceutici e cosmetici.
- Il diacilglicerolo può essere prodotto dall'idrolisi dell'olio di palma utilizzando una lipasi commerciale come catalizzatore sotto ultrasuoni.
- Con l'idrolisi enzimatica a ultrasuoni, i DAG possono essere prodotti in grandi volumi a basso costo e in tempi brevi.
Produzione di diacilglicerolo per via ultrasonica-enzimatica
Gli oli ricchi di diacilglicerolo (DAG) sono utilizzati per applicazioni alimentari, farmaceutiche e cosmetiche. Hanno suscitato grande interesse per il loro elevato valore nutrizionale, poiché vengono digeriti e metabolizzati in modo da ridurre significativamente il peso corporeo.
Mediante un'idrolisi bio-catalizzata assistita da ultrasuoni, gli oli vegetali standard possono essere trasformati in oli commestibili ricchi di DAG. L'idrolisi enzimatica a ultrasuoni consente di ottenere un'elevata resa di olio ricco di diacilglicerolo in tempi di reazione brevi e a condizioni miti.
Una combinazione di ultrasuoni e catalisi enzimatica può essere utilizzata per trasformare oli comuni, ad esempio l'olio di palma, in olio ad alto contenuto di diacilglicerolo. Un elevato contenuto di diacilglicerolo conferisce all'olio un alto valore nutrizionale.
I benefici degli ultrasuoni:
- emulsione fine
- aumento del trasferimento di massa
- alta conversione
- Condizioni miti
- breve tempo di processo
- temperatura controllata
- produzione in linea
Struttura chimica del diacilglicerolo (DAG)
Reattore a ultrasuoni in vetro, ad esempio per l'emulsionamento
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Ricerca & Risultati
Awadallak et al. (2013) hanno studiato l'idrolisi assistita da ultrasuoni dell'olio di palma utilizzando il Lipozyme RM IM come biocatalizzatore. Nella reazione a due fasi, gli ultrasuoni vengono utilizzati per promuovere l'emulsificazione di olio e acqua. Nella seconda fase, vengono aggiunti gli enzimi per la conversione catalitica.
L'immagine a destra mostra il setup ad ultrasuoni utilizzato nella ricerca di Awadallak: il dispositivo a sonda ultrasonica UP200S (200W, 24kHz) con cella di vetro per una sonicazione continua in condizioni controllate.
protocollo
Il gruppo di ricerca ha scoperto che i risultati migliori si ottengono con un processo a due fasi: La reazione è stata condotta in una cella a flusso di vetro a ultrasuoni con volume di 60 ml (vedi foto a destra) a 55°C per 24 ore. Nel reattore sono stati aggiunti olio di palma (15 g) e acqua (1,5 g). La sonda a ultrasuoni dell'ultrasuoniera UP200S è stato inserito a una profondità di circa 10 mm nel sistema acqua/olio, la potenza è stata regolata a 80W e accesa per 3 minuti per emulsionare il sistema prima di essere rimossa, quindi è stato aggiunto l'enzima (1,36 wt.% di acqua + massa di olio) mentre la soluzione veniva mescolata mediante agitazione magnetica (300 rpm).
La biocatalisi assistita da ultrasuoni ha quindi prodotto olio DAG con una concentrazione del 34,17% in peso dopo 12 ore di reazione. La fase di sonicazione è stata molto breve, con una durata di soli 1,2 minuti.
Risultati
Nelle prove presentate, l'olio DAG con una concentrazione del 34,17% in peso è stato ottenuto dopo 12 ore di reazione. La fase di sonicazione ha richiesto solo 1,2 minuti.
La catalisi enzimatica a ultrasuoni convince per i suoi grandi vantaggi per la produzione su larga scala, in quanto i suoi costi energetici sono molto bassi e il suo breve tempo di emulsionamento consente l'uso di apparecchiature a ultrasuoni continue ridotte per alimentare grandi reattori di idrolisi. [Awadallak et al. 2013]
Dispositivo con sonda a ultrasuoni UP200S con reattore in vetro
Letteratura/riferimenti
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Sintesi catalizzata da enzimi e cinetica della produzione di biodiesel assistita da ultrasuoni da sego di scarto. 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): Idrolisi enzimatica catalizzata dell'olio di palma sotto irradiazione di ultrasuoni: Sintesi del diacilglicerolo. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Effetti dietetici dell'olio di senape ricco di diacilglicerolo sul profilo lipidico di ratti normocolesterolemici e ipercolesterolemici. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Effetti dietetici dell'olio di crusca di riso puro e ricco di diacilglicerolo sul modello di crescita e sul profilo lipidico dei ratti. 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): Idrolisi dell'olio di palma catalizzata da lipasi sotto irradiazione di ultrasuoni - L'uso del disegno sperimentale come strumento di valutazione delle variabili. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232-236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Produzione di diacilglicerolo catalizzata da lipasi sotto irraggiamento sonico.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Il diacilglicerolo alimentare sopprime l'accumulo di grasso corporeo rispetto al triacilglicerolo negli uomini in uno studio controllato in doppio cieco. Journal of Nutrition 130, 2000. 792-797.
Particolarità? Cose da sapere
Informazioni sui diacilgliceroli
I diacilgliceroli (DAG) sono comunemente usati in diversi gradi di purezza come additivi per migliorare la plasticità dei grassi o come basi per l'industria alimentare, medica e cosmetica. I DAG sono anche usati come oli estranger per separare i materiali dalle muffe e come regolatori dei cristalli di grasso, precursori per la sintesi organica di prodotti come fosfolipidi, glicolipidi, lipoproteine, pro-farmaci come il clorambucile coniugato DAG per il trattamento del linfoma, (S)-(3,4-diidrossifenil)alanina (LDOPA) per il trattamento del morbo di Parkinson e molti altri. Più recentemente, l'olio ricco di DAG è stato utilizzato come olio da cucina funzionale, con un contenuto di almeno l'80% di 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Il diacilglicerolo (DAG) può essere prodotto per idrolisi parziale, esterificazione o glicerolisi mediante catalisi chimica o enzimatica. La catalisi enzimatica è il metodo preferito poiché può essere effettuata nelle condizioni più blande (temperatura e pressione più basse).