초음파–효소 오일 가수분해

• 디아실글리세롤(DAG)이 풍부한 오일은 식품, 의약품 및 화장품의 귀중한 원료입니다.
• 초음파 처리하에서 상용 리파아제를 촉매로 사용하여 팜유를 가수분해하면 디아실글리세롤을 생산할 수 있습니다.
• 초음파–효소 가수분해를 통해 저비용으로 짧은 시간에 DAG를 대량 생산할 수 있습니다.

초음파–효소 디아실글리세롤 생산

디아실글리세롤(DAG)이 풍부한 오일은 식품, 의약품 및 화장품 분야에 사용됩니다. 이러한 오일은 체중을 크게 줄이는 방식으로 소화되고 대사되므로 영양적 가치가 높아 많은 관심을 받고 있습니다.
초음파 보조 생체촉매 가수분해를 통해 일반 식물성 오일을 DAG가 풍부한 식용유로 전환할 수 있습니다. 초음파–효소 가수분해는 온화한 조건에서 짧은 반응 시간 내에 디아실글리세롤이 풍부한 오일을 높은 수율로 생성합니다.
초음파와 효소 촉매 작용을 결합하면 팜유와 같은 일반 오일을 디아실글리세롤 함량이 높은 오일로 고도화할 수 있습니다. 높은 디아실글리세롤 함량은 오일에 높은 영양적 가치를 부여합니다.

초음파의 이점:

• 미세 유화
• 물질 전달 증가
• 높은 전환율
• 온화한 조건
• 짧은 공정 시간
• 온도 제어
• 인라인 생산

디아실글리세롤(DAG)의 화학 구조

연구 및 결과

Awadallak 등(2013)은 Lipozyme RM IM을 생체촉매로 사용하여 초음파 보조 팜유 가수분해를 연구했습니다. 두 단계 반응에서 초음파는 오일과 물의 유화를 촉진하는 데 사용됩니다. 두 번째 단계에서는 촉매 전환을 위해 효소를 첨가합니다.
오른쪽 사진은 Awadallak의 연구에 사용된 초음파 장치 구성을 보여 줍니다. 초음파 프로브 장치 UP200S (200W, 24kHz)에는 제어된 조건에서 연속 초음파 처리를 수행하기 위한 유리 플로우 셀이 장착되어 있습니다.

실험 절차

연구진은 다음 두 단계 공정이 최상의 결과를 낸다는 사실을 확인했습니다. 반응은 용량이 60ml인 초음파 유리 플로우 셀(오른쪽 사진 참조)에서 55°C로 24 h 동안 수행했습니다. 팜유(15 g)와 물(1.5 g)을 반응기에 첨가했습니다. 초음파 처리기 UP200S의 초음파 프로브를 물/오일계에 약 10mm 깊이로 삽입하고 출력을 80W로 조정한 다음, 3 min 동안 작동시켜 유화한 후 프로브를 제거했습니다. 이어서 용액을 자기 교반(300 rpm)으로 혼합하면서 효소(물 + 오일 질량의 1.36 wt.%)를 첨가했습니다.
이와 같이 초음파 보조 생체촉매 반응으로 12h의 반응 시간 후 농도가 34.17 wt.%인 DAG 오일을 얻었습니다. 초음파 처리 단계 자체는 단 1.2 min으로 매우 짧았습니다.

결과

제시된 실험에서는 12 h의 반응 후 농도가 34.17 wt.%인 DAG 오일을 얻었습니다. 초음파 처리 단계에는 단 1.2 min이 소요되었습니다.
초음파–효소 촉매 작용은 에너지 비용이 매우 낮고 유화 시간이 짧아 대형 가수분해 반응기에 공급하는 데 소형 연속식 초음파 장비를 사용할 수 있으므로 대규모 생산에서 큰 이점을 제공합니다. [Awadallak et al. 2013]