超音波-酵素的油加水分解

ジアシルグリセロール（DAG）を豊富に含むオイルは、食品、医薬品、化粧品の貴重な原料である。
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できる。
超音波-酵素加水分解により、DAGは低コストかつ短時間で大量に生産できる。

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）リッチオイルは、食品、医薬品、化粧品に使用されている。ジアシルグリセロール(DAG)リッチオイルは、消化・代謝されることで体重を大幅に減らすことができるため、その高い栄養価から注目を集めている。
超音波アシスト生物触媒加水分解により、標準的な植物油を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、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高い収率をもたらす。
超音波と酵素触媒作用を組み合わせることで、一般的な油、例えばパーム油を、ジアシルグリセロール含量の高い油に改良することができる。高いジアシルグリセロール含量は、油に高い栄養価を与える。

超音波の利点

微乳化
物質移動の増加
高変換
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

ジアシルグリセロール（DAG）の化学構造

超音波は、安定したナノエマルションを調製するための信頼性の高い技術である（クリックで拡大）

インライン乳化用ソニケーター

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リサーチ & 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。
右の写真は、アワダラックの研究で使用された超音波セットアップである。 UP200S (200W、24kHz)とガラス製フローセルを使用し、制御された条件下で連続超音波処理を行う。

プロトコル

研究グループは、以下の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：パーム油(15 g)と水(1.5 g)を反応器に加えた。超音波反応器の超音波プローブ UP200S を水／油系に約10mmの深さまで挿入し、電源を80Wに調整して3分間オンにして系を乳化させてから取り出し、磁気攪拌（300rpm）で溶液を混合しながら酵素（1.36wt.%水＋油質量）を添加した。
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。

結果

本試験では、12時間の反応後、濃度34.17 wt.%のDAGオイルが得られた。超音波処理に要した時間はわずか1.2分であった。
超音波-酵素触媒作用は、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削減できるなど、大規模生産に大きな利点をもたらす。[Awadallak et al.］

超音波プローブ装置 UP200S ガラスリアクター付き

文献／参考文献

Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015)：Enzyme-catalyzed synthesis and kinetics of ultrasonic-assisted biodiesel production from waste tallow.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)：超音波照射下での酵素触媒によるパーム油の加水分解：ジアシルグリセロールの合成.Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013.1002-1007.
Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013)：正常コレステロール血症および高コレステロール血症ラットの脂質プロファイルに対するジアシルグリセロールを豊富に含むマスタードオイルの食餌効果。Journal of Food Science Technology 50(4); 2013.678-86.
Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012)：純粋な米ぬか油とジアシルグリセロールが豊富な米ぬか油がラットの成長パターンと脂質プロファイルに及ぼす影響。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)：超音波照射下におけるリパーゼ触媒によるパーム油の加水分解 - 変数評価のツールとしての実験計画の使用.Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232-236.
Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C：ソノケミカル照射下でのリパーゼ触媒によるジアシルグリセロール生産.
長尾哲也・渡辺博之・後藤直樹・鬼沢克彦・田口博之・松尾直樹・安川忠彦・対馬亮一・島崎博之・板倉秀樹（2000）．ジアシルグリセロールはトリアシルグリセロールと比較して体脂肪の蓄積を抑制することを二重盲検比較試験で明らかにした。栄養学雑誌130, 2000.792-797.

知っておくべき事実

ジアシルグリセロールについて
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[Nagao et al.[長尾ら、2000］
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る部分加水分解、エステル化、またはグリセロ分解によって製造することができる。最も温和な条件（最も低い温度と圧力）で実施できることから、酵素触媒反応が好ましい方法である。