Ultrasoon-enzymatische hydrolyse van olie

• Oliën die rijk zijn aan diacylglycerol (DAG) zijn een waardevol ingrediënt voor voedingsmiddelen, farmaceutische producten en cosmetische producten.
• Diacylglycerol kan worden geproduceerd door hydrolyse van palmolie met een commercieel verkrijgbare lipase als katalysator onder ultrasone behandeling.
• Door ultrasoon-enzymatische hydrolyse kunnen DAG’s in grote hoeveelheden, tegen lage kosten en in korte tijd worden geproduceerd.

Ultrasoon-enzymatische productie van diacylglycerol

Oliën die rijk zijn aan diacylglycerol (DAG) worden gebruikt voor toepassingen in voeding, farmaceutische producten en cosmetica. Ze hebben veel belangstelling gekregen vanwege hun hoge voedingswaarde, aangezien ze worden verteerd en gemetaboliseerd op een manier die het lichaamsgewicht aanzienlijk vermindert.
Door ultrasoon ondersteunde, biogekatalyseerde hydrolyse kunnen standaard plantaardige oliën worden omgezet in DAG-rijke eetbare oliën. De ultrasoon-enzymatische hydrolyse levert een hoge opbrengst aan diacylglycerolrijke olie op bij korte reactietijden en onder milde omstandigheden.
Een combinatie van ultrageluid en enzymatische katalyse kan worden gebruikt om gangbare oliën, bijvoorbeeld palmolie, op te waarderen tot olie met een hoog diacylglycerolgehalte. Een hoog diacylglycerolgehalte geeft de olie een hoge voedingswaarde.

De voordelen van ultrageluid:

• fijne emulgering
• verhoogde massaoverdracht
• hoge omzetting
• milde omstandigheden
• korte procestijd
• temperatuurgecontroleerd
• inlineproductie

Chemische structuur van diacylglycerol (DAG)

Onderzoek & resultaten

Awadallak et al. (2013) hebben de ultrasoon ondersteunde hydrolyse van palmolie met Lipozyme RM IM als biokatalysator onderzocht. In de reactie in twee stappen wordt ultrageluid gebruikt om de emulgering van olie en water te bevorderen. In de tweede stap worden de enzymen toegevoegd voor de katalytische omzetting.
De afbeelding rechts toont de ultrasone opstelling zoals gebruikt in het onderzoek van Awadallak: het ultrasone sondeapparaat UP200S (200W, 24kHz) met glazen doorstroomcel voor continue sonicatie onder gecontroleerde omstandigheden.

Protocol

De onderzoeksgroep stelde vast dat het volgende proces in twee stappen de beste resultaten oplevert: de reactie werd uitgevoerd in een ultrasone glazen doorstroomcel met een volume van 60ml (zie afbeelding rechts) bij 55°C gedurende 24 h. Palmolie (15 g) en water (1,5 g) werden aan de reactor toegevoegd. De ultrasone sonde van de sonicator UP200S werd tot een diepte van ongeveer 10mm in het water-oliesysteem ingebracht, het vermogen werd ingesteld op 80W en de sonde werd gedurende 3 min ingeschakeld om het systeem te emulgeren voordat de sonde werd verwijderd. Vervolgens werd het enzym (1,36 wt.% van de massa van water + olie) toegevoegd terwijl de oplossing met een magneetroerder werd gemengd (300 rpm).
Zo leverde ultrasoon ondersteunde biokatalyse DAG-olie met een concentratie van 34,17 wt.% op na een reactietijd van 12h. De sonicatiestap zelf was zeer kort, met een duur van slechts 1,2 min.

Resultaten

In de gepresenteerde proeven werd DAG-olie met een concentratie van 34,17 wt.% verkregen na 12 h reactie. De sonicatiestap duurde slechts 1,2 min.
De ultrasoon-enzymatische katalyse overtuigt door haar grote voordelen voor grootschalige productie, aangezien de energiekosten zeer laag zijn en de korte emulgeertijd het gebruik van gereduceerde, continu werkende ultrasone apparatuur mogelijk maakt om grote hydrolysereactoren te voeden. [Awadallak et al. 2013]