Ultradźwiękowo-enzymatyczna hydroliza oleju
- Oleje bogate w diacyloglicerole (DAG) są cennym składnikiem produktów spożywczych, farmaceutycznych i kosmetycznych.
- Diacyloglicerol może być wytwarzany przez hydrolizę oleju palmowego przy użyciu komercyjnej lipazy jako katalizatora pod wpływem ultradźwięków.
- Dzięki hydrolizie ultradźwiękowo-enzymatycznej DAG mogą być produkowane w dużych ilościach przy niskich kosztach i w krótkim czasie.
Ultradźwiękowo-enzymatyczna produkcja diacylogliceroli
Oleje bogate w diacyloglicerole (DAG) są wykorzystywane w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym. Cieszą się one dużym zainteresowaniem ze względu na ich wysoką wartość odżywczą, ponieważ są trawione i metabolizowane w sposób, który znacznie zmniejsza masę ciała.
Dzięki wspomaganej ultradźwiękami biokatalizowanej hydrolizie standardowe oleje roślinne mogą być przekształcane w oleje jadalne bogate w DAG. Hydroliza ultradźwiękowo-enzymatyczna skutkuje wysoką wydajnością oleju bogatego w diacyloglicerole w krótkich czasach reakcji i w łagodnych warunkach.
Połączenie ultradźwięków i katalizy enzymatycznej może być wykorzystane do ulepszenia zwykłych olejów, np. oleju palmowego, do oleju o wysokiej zawartości diacylogliceroli. Wysoka zawartość diacylogliceroli nadaje olejowi wysoką wartość odżywczą.
Korzyści ze stosowania ultradźwięków:
- dokładna emulgacja
- Zwiększony transfer masy
- wysoka konwersja
- Łagodne warunki
- Krótki czas procesu
- kontrolowana temperatura
- produkcja inline
Struktura chemiczna diacyloglicerolu (DAG)
Ultradźwiękowy reaktor szklany, np. do emulgowania
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
badania & Wyniki
Awadallak et al. (2013) zbadali ultradźwiękowo wspomaganą hydrolizę oleju palmowego przy użyciu Lipozyme RM IM jako biokatalizatora. W dwuetapowej reakcji ultradźwięki są wykorzystywane do promowania emulgowania oleju i wody. W drugim etapie, enzymy są dodawane do konwersji katalitycznej.
Zdjęcie po prawej stronie przedstawia konfigurację ultradźwiękową używaną w badaniach Awadallak: urządzenie z sondą ultradźwiękową UP200S (200W, 24kHz) ze szklaną komorą przepływową do ciągłej sonikacji w kontrolowanych warunkach.
protokół
Grupa badawcza stwierdziła, że najlepsze wyniki daje proces dwuetapowy: Reakcję przeprowadzono w ultradźwiękowej szklanej celi przepływowej o objętości 60 ml (patrz rysunek po prawej) w temperaturze 55 ° C przez 24 h. Do reaktora dodano olej palmowy (15 g) i wodę (1,5 g). Sonda ultradźwiękowa ultrasonicator UP200S został wprowadzony na głębokość około 10 mm do układu woda/olej, moc została ustawiona na 80 W i włączona na 3 minuty w celu zemulgowania układu przed usunięciem, a następnie dodano enzym (1,36% mas. wody + oleju), podczas gdy roztwór mieszano magnetycznie (300 obr./min).
W ten sposób wspomagana ultradźwiękami biokataliza dała olej DAG o stężeniu 34,17% mas. po 12-godzinnym czasie reakcji. Sam etap sonikacji był bardzo krótki i trwał zaledwie 1,2 min.
Wyniki
W prezentowanych próbach olej DAG o stężeniu 34,17% mas. uzyskano po 12 godzinach reakcji. Etap sonikacji trwał zaledwie 1,2 min.
Kataliza ultradźwiękowo-enzymatyczna przekonuje swoimi ogromnymi zaletami w produkcji na dużą skalę, ponieważ jej koszty energii są bardzo niskie, a krótki czas emulgowania pozwala na użycie zredukowanego ciągłego sprzętu ultradźwiękowego do zasilania dużych reaktorów hydrolizy. [Awadallak et al. 2013].
Urządzenie z sondą ultradźwiękową UP200S z reaktorem szklanym
Literatura/Referencje
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Katalizowana enzymatycznie synteza i kinetyka wspomaganej ultradźwiękami produkcji biodiesla z odpadowego łoju. 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): Enzymatycznie katalizowana hydroliza oleju palmowego pod wpływem promieniowania ultradźwiękowego: Synteza diacylogliceroli. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietetyczny wpływ oleju musztardowego bogatego w diacyloglicerole na profil lipidowy szczurów normocholesterolemicznych i hipercholesterolemicznych. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Dietetyczny wpływ czystego i bogatego w diacyloglicerole oleju z otrębów ryżowych na wzorzec wzrostu i profil lipidowy szczurów. 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): Hydroliza oleju palmowego katalizowana przez lipazy pod wpływem promieniowania ultradźwiękowego - Zastosowanie projektu eksperymentalnego jako narzędzia do oceny zmiennych. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232-236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C: Katalizowana lipazą produkcja diacyloglicerolu pod wpływem napromieniowania sonochemicznego.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Dietary diacylglycerol suppresses accumulation of body fat compared to triacylglycerol in men in a double-blind controlled trial. Journal of Nutrition 130, 2000. 792-797.
Fakty, które warto znać
Informacje o diacyloglicerolach
Diacyloglicerole (DAG) są powszechnie stosowane w różnych stopniach czystości jako dodatki zwiększające plastyczność tłuszczów lub jako bazy dla przemysłu spożywczego, medycznego i kosmetycznego. DAG są również stosowane jako oleje estrowe do oddzielania materiałów od form i jako regulator kryształów tłuszczu, prekursory do syntezy organicznej produktów takich jak fosfolipidy, glikolipidy, lipoproteiny, pro-leki, takie jak chlorambucyl sprzężony z DAG w leczeniu chłoniaka, (S)-(3,4-dihydroksyfenylo)alanina (LDOPA) w leczeniu choroby Parkinsona i wiele innych. Niedawno olej bogaty w DAG został wykorzystany jako funkcjonalny olej do gotowania, z zawartością co najmniej 80% 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000].
Diacyloglicerole (DAG) mogą być wytwarzane poprzez częściową hydrolizę, estryfikację lub glicerolizę na drodze katalizy chemicznej lub enzymatycznej. Kataliza enzymatyczna jest preferowaną metodą, ponieważ można ją przeprowadzić w najłagodniejszych warunkach (najniższa temperatura i ciśnienie).