Ultraskaņas un enzīmu veicināta eļļas hidrolīze
- Ar diacilglicerīnu (DAG) bagātas eļļas ir vērtīga pārtikas, farmācijas un kosmētikas produktu sastāvdaļa.
- Diacilglicerīnu var iegūt palmu eļļas hidrolīzē, apstrādājot to ar ultraskaņu un kā katalizatoru izmantojot komerciāli pieejamu lipāzi.
- Ar ultraskaņas un enzīmu veicinātu hidrolīzi DAG var ražot lielos apjomos, ar zemām izmaksām un īsā laikā.
Ultraskaņas un enzīmu veicināta diacilglicerīna ražošana
Ar diacilglicerīnu (DAG) bagātas eļļas izmanto pārtikā, farmācijā un kosmētikā. Tās ir piesaistījušas lielu interesi savas augstās uzturvērtības dēļ, jo tās tiek sagremotas un metabolizētas tādā veidā, kas ievērojami samazina ķermeņa masu.
Ar ultraskaņas veicinātu biokatalītisku hidrolīzi parastās augu eļļas var pārveidot par pārtikas eļļām ar augstu DAG saturu. Ultraskaņas un enzīmu veicināta hidrolīze nodrošina augstu ar diacilglicerīnu bagātas eļļas iznākumu īsā reakcijas laikā un maigos apstākļos.
Ultraskaņas un enzimātiskās katalīzes kombināciju var izmantot, lai uzlabotu parastās eļļas, piemēram, palmu eļļu, pārveidojot tās par eļļu ar augstu diacilglicerīna saturu. Augsts diacilglicerīna saturs piešķir eļļai augstu uzturvērtību.
Ultraskaņas priekšrocības:
- smalkas emulsijas veidošana
- uzlabota masas pārnese
- augsta konversijas pakāpe
- maigi apstākļi
- īss procesa laiks
- kontrolēta temperatūra
- ražošana plūsmā
Diacilglicerīna (DAG) ķīmiskā struktūra
Ultraskaņas iekārta emulģēšanai plūsmā
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Pētījumi un rezultāti
Awadallak un līdzautori (2013) pētīja ultraskaņas veicinātu palmu eļļas hidrolīzi, izmantojot Lipozyme RM IM kā biokatalizatoru. Divpakāpju reakcijā ultraskaņu izmanto, lai veicinātu eļļas un ūdens emulģēšanu. Otrajā posmā pievieno enzīmus katalītiskajai pārveidei.
Attēlā pa labi redzama Awadallak pētījumā izmantotā ultraskaņas sistēma: ultraskaņas zondes ierīce UP200S (200W, 24kHz) ar stikla plūsmas šūnu nepārtrauktai apstrādei ar ultraskaņu kontrolētos apstākļos.
Protokols
Pētnieku grupa konstatēja, ka vislabākos rezultātus nodrošina šāds divpakāpju process: reakciju veica ultraskaņas stikla plūsmas šūnā ar 60ml tilpumu (skatīt attēlu pa labi) 55°C temperatūrā 24 h. Reaktorā pievienoja palmu eļļu (15 g) un ūdeni (1,5 g). Ultraskaņas iekārtas UP200S ultraskaņas zondi ievietoja ūdens/eļļas sistēmā aptuveni 10mm dziļumā, jaudu iestatīja uz 80W un ieslēdza uz 3 min, lai emulģētu sistēmu, pēc tam zondi izņēma un pievienoja enzīmu (1,36 wt.% no ūdens un eļļas kopējās masas), vienlaikus šķīdumu maisot ar magnētisko maisītāju (300 rpm).
Tādējādi ultraskaņas veicināta biokatalīze pēc 12h ilgas reakcijas deva DAG eļļu ar 34,17 wt.% koncentrāciju. Pats apstrādes ar ultraskaņu posms bija ļoti īss un ilga tikai 1,2 min.
Rezultāti
Aprakstītajos izmēģinājumos DAG eļļu ar 34,17 wt.% koncentrāciju ieguva pēc 12 h ilgas reakcijas. Apstrādes ar ultraskaņu posms ilga tikai 1,2 min.
Ultraskaņas un enzīmu veicinātā katalīze pārliecina ar ievērojamām priekšrocībām liela mēroga ražošanā, jo tās enerģijas izmaksas ir ļoti zemas un īsais emulģēšanas laiks ļauj izmantot mazāka izmēra nepārtrauktas darbības ultraskaņas iekārtas lielu hidrolīzes reaktoru padeves nodrošināšanai. [Awadallak et al. 2013]
Ultraskaņas zondes ierīce UP200S ar stikla reaktoru
Literatūra un atsauces
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzīmu katalizēta sintēze un kinētika ultraskaņas veicinātā biodīzeļdegvielas ražošanā no dzīvnieku tauku atkritumiem. 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): Enzīmu katalizēta palmu eļļas hidrolīze ultraskaņas iedarbībā: diacilglicerīna sintēze. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Ar diacilglicerīnu bagātas sinepju eļļas ietekme uzturā uz lipīdu profilu žurkām ar normālu un paaugstinātu holesterīna līmeni. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Tīras un ar diacilglicerīnu bagātas rīsu kliju eļļas ietekme uzturā uz žurku augšanas dinamiku un lipīdu profilu. 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): Lipāžu katalizēta palmu eļļas hidrolīze ultraskaņas iedarbībā – eksperimentu plānošanas izmantošana mainīgo lielumu izvērtēšanai. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Lipāzes katalizēta diacilglicerīna ražošana sonoķīmiskas iedarbības apstākļos.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Uzturā lietots diacilglicerīns salīdzinājumā ar triacilglicerīnu kavē ķermeņa tauku uzkrāšanos vīriešiem dubultmaskētā kontrolētā pētījumā. Journal of Nutrition 130, 2000. 792-797.
Noderīgi fakti
Par diacilglicerīniem
Dažādas tīrības pakāpes diacilglicerīnus (DAG) plaši izmanto kā piedevas tauku plastiskuma uzlabošanai vai kā bāzes pārtikas, medicīnas un kosmētikas nozarē. DAG izmanto arī kā veidņu atdalīšanas eļļas materiālu atdalīšanai no veidnēm un kā tauku kristālu regulētājus, prekursorus tādu produktu organiskajai sintēzei kā fosfolipīdi, glikolipīdi, lipoproteīni, priekšzāles, piemēram, ar DAG konjugēts hlorambucils limfomas ārstēšanai, (S)-(3,4-dihidroksifenil)alanīns (LDOPA) Parkinsona slimības ārstēšanai un daudzi citi. Pēdējā laikā ar DAG bagāta eļļa tiek izmantota kā funkcionāla pārtikas eļļa, kurā 1,3-DAG saturs ir vismaz 80%. [Nagao et al., 2000]
Diacilglicerīnu (DAGs) var ražot ar daļēju hidrolīzi, esterifikāciju vai glicerolīzi, izmantojot ķīmisko vai enzimātisko katalīzi. Enzimātiskā katalīze ir vēlamā metode, jo to var veikt vismaigākajos apstākļos (zemākajā temperatūrā un spiedienā).