超音波-酵素によるジアシルグリセロール製造
ジアシルグリセロール(DAG)を豊富に含む油は、消化・代謝されることで体重を著しく減少させるため、高い栄養価を示す。ジアシルグリセロールは、超音波処理下で市販のリパーゼを触媒としてパーム油を加水分解することにより製造することができる。超音波-酵素加水分解により、DAGは非常に低い処理コストで大量に生産することができる。
超音波補助生体触媒による加水分解により、標準的な植物油を栄養価の高いDAGリッチな食用油に変えることができる。超音波-酵素加水分解は、より短い反応時間と温和な条件下で、ジアシルグリセロールに富む油の良好な収率を提供する。
超音波加水分解の利点：
- 微乳化
- 物質移動の増加
- 穏やかなコンディション
- 短いプロセス時間
- 温度制御
- インライン生産
乳化用超音波ガラスフローセル
リサーチ & 超音波ジアシルグリセロール合成の結果
Awadallakら(2013)は、リポザイムRM IMを生体触媒として、パーム油の超音波加水分解を研究した。2段階の反応において、超音波は油と水の乳化を促進するために使用される。第二段階では、酵素を添加して触媒変換を行う。
アワダラックの研究で使用された超音波セットアップ： ソニケーターUP200St ガラス製フローセル付き（左の写真参照）。
研究グループは、超音波プローブを水／油系に約10mmの深さまで挿入し、出力を80Wに調節して3分間オンにして系を乳化させてから取り出し、その後、磁気攪拌（300rpm）で溶液を混合しながら酵素（水＋油の質量1.36wt%）を添加する、という2段階のプロセスが最良の結果をもたらすことを発見した。
超音波治療が行われた Hielscher 200Wattの強力な超音波プローブ式ソニケーターUP200Stを使用。
このように、超音波アシスト生物触媒反応により、12時間の反応後に34.17 wt.%のDAGオイルが得られた。超音波処理自体は非常に短く、わずか1.2分であった。
超音波処理を第一段階として行い、微細な超音波エマルジョンを得るため、この2段階プロセスは大規模生産に有利である：エネルギーコストが非常に低く、乳化時間が短いため、大型の加水分解反応器に供給するための連続超音波装置を減らすことができる。
マルチフェーズキャビテーター超音波フローセルインサートMPC48は乳化プロセスを改善します。
パイロット用超音波装置 & 生産
Hielscher Ultrasonics社は、効率的なジアシルグリセロール合成を含む超音波プロセスのための長年の経験豊富なパートナーです。私たちは、あらゆる容量に対応するパワフルで信頼性の高い超音波システムを製造しています。製薬・食品業界へのサプライヤーとして、当社は超音波装置の製造だけでなく、超音波プロセスや生産工程への導入に関するコンサルティングも専門としています。
下の表は、当社の超音波処理装置の処理能力を示しています。
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000 |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
ヒールシャー超音波マルチフェーズキャビテーター
Hielscherはユニークなフローセルインサートを開発しました。 マルチフェーズキャビテーター MPC48.インサートMPC48（右写真参照）には48個の微細なカニューレが装備されており、そこから第2相が直径0.3mm～1.2mm（カニューレのサイズによる）の非常に微細な液流として注入されます。超音波キャビテーションゾーンに直接注入されるため、マイクロエマルジョンまたはナノエマルジョンが生成されます。MPC48インサートは、Hielscher社製フローセルリアクター用に設計されており、バッチ処理および連続処理に使用できます。
MultiPhaseCavitatorについて詳しくはこちらをご覧ください！
ソニケーター UIP2000hdT ジアシルグリセロール製造用リアクター付き
文献／参考文献
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatic catalyzed palm oil hydrolysis under ultrasound irradiation: Diacylglycerol synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietary effects of diacylglycerol rich mustard oil on lipid profile of normocholesterolemic and hypercholesterolemic rats. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Palm oil hydrolysis catalyzed by lipases under ultrasound irradiation – The use of experimental design as a tool for variables evaluation. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
ジアシルグリセロールとは何か？
ジアシルグリセロール(DAG)は、一般的に様々な純度で、油脂の可塑性を高める添加剤として、あるいは食品、医薬品、化粧品産業のベースとして使用されている。DAGはまた、カビから材料を分離するためのエストレンジャーオイルとして、脂肪結晶の調整剤として、リン脂質、糖脂質、リポタンパク質などの有機合成製品の前駆体として、リンパ腫治療のためのDAG共役クロラムブシル、パーキンソン病治療のための(S)-(3,4-ジヒドロキシフェニル)アラニン(LDOPA)などのプロドラッグとして、その他多数使用されている。最近では、1,3-DAGを少なくとも80%以上含有するDAGリッチ油が機能性食用油として使用されている。
ジアシルグリセロール(DAGs)は、化学的または酵素的触媒作用により、部分加水分解、エステル化、またはグリセロ分解によって生成される。超音波は、ジアシルグリセロールの酵素的触媒作用を劇的に強めることが証明されている。超音波-酵素加水分解により、非常に短いプロセス時間で高品質のDAGを高収率で得ることができる。