Ultrasoon-Enzymatische Oliehydrolyse

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

Ultrasoon-enzymatische productie van diacylglycerol

Diacylglycerol (DAG) rijke oliën worden gebruikt voor voedings-, farmaceutische en cosmetische toepassingen. Ze staan in de belangstelling vanwege hun hoge voedingswaarde, omdat ze verteerd en gemetaboliseerd worden op een manier die het lichaamsgewicht aanzienlijk vermindert.
Door middel van ultrasoon geassisteerde biokatalyse kunnen standaard plantaardige oliën worden omgezet in DAG-rijke eetbare oliën. De ultrasoon-enzymatische hydrolyse resulteert in een hoge opbrengst van een diacylglycerolrijke olie in korte reactietijden en onder milde omstandigheden.
Een combinatie van ultrasoon geluid en enzymatische katalyse kan worden gebruikt om gewone oliën, zoals palmolie, op te waarderen tot olie met een hoog gehalte aan diacylglycerol. Een hoog gehalte aan diacylglycerol geeft de olie een hoge voedingswaarde.

De voordelen van ultrageluid:

• fijne emulsificatie
• Verhoogde massaoverdracht
• hoge conversie
• Milde omstandigheden
• korte procestijd
• temperatuurgeregeld
• inline productie

Chemische structuur van diacylglycerol (DAG)

onderzoek & Resultaten

Awadallak et al. (2013) hebben de ultrasoon ondersteunde hydrolyse van palmolie onderzocht met Lipozyme RM IM als biokatalysator. In de tweestapsreactie wordt ultrageluid gebruikt om de emulsificatie van olie en water te bevorderen. In de tweede stap worden 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 stromingscel voor een continue sonicatie onder gecontroleerde omstandigheden.

protocol

De onderzoeksgroep ontdekte dat het volgende proces in twee stappen de beste resultaten oplevert: De reactie werd uitgevoerd in een ultrasone glazen doorstroomcel met een volume van 60 ml (zie afbeelding rechts) bij 55°C gedurende 24 uur. Palmolie (15 g) en water (1,5 g) werden aan de reactor toegevoegd. De ultrageluidsonde van de ultrasone UP200S werd tot een diepte van ongeveer 10 mm in het water/oliesysteem ingebracht, het vermogen werd ingesteld op 80 W en gedurende 3 minuten aangezet om het systeem te emulgeren voordat het werd verwijderd, en vervolgens werd het enzym (1,36 wt.% water + oliemassa) toegevoegd terwijl de oplossing werd gemengd door magnetisch roeren (300 rpm).
Zo leverde ultrasoon geassisteerde biokatalyse DAG-olie op met een concentratie van 34,17 wt.% na 12 uur reactietijd. De sonicatiestap zelf was erg 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 uur reactie. De sonicatiestap duurde slechts 1,2 min.
De ultrasoon-enzymatische katalyse overtuigt door zijn grote voordelen voor grootschalige productie, aangezien de energiekosten zeer laag zijn en de korte emulgatietijd het gebruik van gereduceerde continue ultrasone apparatuur mogelijk maakt om grote hydrolysereactoren te voeden. [Awadallak et al. 2013]