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 mediante idrolisi dell’olio di palma utilizzando una lipasi commerciale come catalizzatore durante la sonicazione.
- Mediante l’idrolisi ultrasonico-enzimatica, i DAG possono essere prodotti in grandi quantità, a basso costo e in tempi brevi.
Produzione ultrasonico-enzimatica di diacilglicerolo
Gli oli ricchi di diacilglicerolo (DAG) sono utilizzati in applicazioni alimentari, farmaceutiche e cosmetiche. Hanno suscitato grande interesse per il loro elevato valore nutrizionale, poiché vengono digeriti e metabolizzati in un modo che riduce significativamente il peso corporeo.
Mediante un’idrolisi biocatalizzata assistita da ultrasuoni, gli oli vegetali comuni possono essere trasformati in oli commestibili ricchi di DAG. L’idrolisi ultrasonico-enzimatica consente di ottenere un’elevata resa di olio ricco di diacilglicerolo in tempi di reazione brevi e in condizioni blande.
Una combinazione di ultrasuoni e catalisi enzimatica può essere utilizzata per trasformare oli comuni, ad esempio l’olio di palma, in olio con un elevato contenuto di diacilglicerolo. Un elevato contenuto di diacilglicerolo conferisce all’olio un elevato valore nutrizionale.
I vantaggi degli ultrasuoni:
- emulsificazione fine
- maggiore trasferimento di massa
- elevata conversione
- condizioni blande
- tempi di processo brevi
- temperatura controllata
- produzione in linea
Struttura chimica del diacilglicerolo (DAG)
Sonicatore per l’emulsificazione in linea
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Ricerca e risultati
Awadallak et al. (2013) hanno studiato l’idrolisi dell’olio di palma assistita da ultrasuoni utilizzando Lipozyme RM IM come biocatalizzatore. Nella reazione in due fasi, gli ultrasuoni vengono utilizzati per favorire l’emulsificazione di olio e acqua. Nella seconda fase vengono aggiunti gli enzimi per la conversione catalitica.
L’immagine a destra mostra la configurazione a ultrasuoni utilizzata nella ricerca di Awadallak: il dispositivo a ultrasuoni con sonda UP200S (200W, 24kHz) con cella di flusso in vetro per una sonicazione continua in condizioni controllate.
Protocollo
Il gruppo di ricerca ha rilevato che il seguente processo in due fasi fornisce i migliori risultati: la reazione è stata condotta in una cella di flusso a ultrasuoni in vetro con un volume di 60ml (vedere l’immagine a destra), a 55°C per 24 h. Nel reattore sono stati aggiunti olio di palma (15 g) e acqua (1,5 g). La sonda a ultrasuoni del sonicatore UP200S è stata inserita a una profondità di circa 10mm nel sistema acqua/olio; la potenza è stata impostata a 80W e il sonicatore è stato acceso per 3 min per emulsionare il sistema, prima di rimuovere la sonda. Successivamente è stato aggiunto l’enzima (1,36 wt.% della massa di acqua + olio), mentre la soluzione veniva miscelata mediante agitazione magnetica (300 rpm).
La biocatalisi assistita da ultrasuoni ha quindi prodotto olio DAG con una concentrazione di 34,17 wt.% dopo un tempo di reazione di 12h. La fase di sonicazione è stata molto breve, con una durata di soli 1,2 min.
Risultati
Nelle prove presentate, è stato ottenuto olio DAG con una concentrazione di 34,17 wt.% dopo 12 h di reazione. La fase di sonicazione ha richiesto soltanto 1,2 min.
La catalisi ultrasonico-enzimatica offre grandi vantaggi per la produzione su larga scala, poiché i suoi costi energetici sono molto bassi e il breve tempo di emulsificazione consente l’impiego di apparecchiature a ultrasuoni ridotte, a funzionamento continuo, per alimentare grandi reattori di idrolisi. [Awadallak et al. 2013]
Dispositivo a ultrasuoni con sonda UP200S con reattore in vetro
Bibliografia e riferimenti
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- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Idrolisi dell’olio di palma catalizzata da enzimi sotto irradiazione ultrasonica: sintesi del diacilglicerolo. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
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- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Produzione di diacilglicerolo catalizzata da lipasi sotto irradiazione sonochimica.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Il diacilglicerolo alimentare riduce l’accumulo di grasso corporeo rispetto al triacilglicerolo negli uomini in uno studio controllato in doppio cieco. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
Informazioni utili
Informazioni sui diacilgliceroli
I diacilgliceroli (DAG) sono comunemente utilizzati con diversi gradi di purezza come additivi per migliorare la plasticità dei grassi o come basi per l’industria alimentare, farmaceutica e cosmetica. I DAG sono inoltre utilizzati come oli estranger per separare i materiali dagli stampi e come regolatori dei cristalli di grasso, precursori per la sintesi organica di prodotti quali fosfolipidi, glicolipidi, lipoproteine, profarmaci come il clorambucile coniugato con DAG per il trattamento del linfoma, la (S)-(3,4-diidrossifenil)alanina (LDOPA) per il trattamento della malattia di Parkinson e molti altri. Più recentemente, l’olio ricco di DAG è stato utilizzato come olio funzionale da cucina, con un contenuto di almeno l’80% di 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Il diacilglicerolo (DAG) può essere prodotto mediante idrolisi parziale, esterificazione o glicerolisi attraverso catalisi chimica o enzimatica. La catalisi enzimatica è il metodo preferito, poiché può essere condotta nelle condizioni più blande (temperatura e pressione più basse).