Hidrólise ultrassónica e enzimática de óleos

• Os óleos ricos em diacilglicerol (DAG) são um ingrediente valioso para produtos alimentares, farmacêuticos e cosméticos.
• O diacilglicerol pode ser produzido por hidrólise do óleo de palma, utilizando uma lipase comercial como catalisador sob sonicação.
• A hidrólise ultrassónica e enzimática permite produzir DAG em grandes volumes, a baixo custo e em pouco tempo.

Produção ultrassónica e enzimática de diacilglicerol

Os óleos ricos em diacilglicerol (DAG) são utilizados em aplicações alimentares, farmacêuticas e cosméticas. Têm despertado muito interesse devido ao seu elevado valor nutricional, uma vez que são digeridos e metabolizados de uma forma que reduz significativamente o peso corporal.
Através de uma hidrólise biocatalisada assistida por ultrassons, os óleos vegetais convencionais podem ser transformados em óleos comestíveis ricos em DAG. A hidrólise ultrassónica e enzimática proporciona um elevado rendimento de óleo rico em diacilglicerol, com tempos de reação curtos e em condições suaves.
Uma combinação de ultrassons e catálise enzimática pode ser utilizada para valorizar óleos comuns, por exemplo, o óleo de palma, transformando-os em óleos com um elevado teor de diacilglicerol. Um elevado teor de diacilglicerol confere ao óleo um elevado valor nutricional.

As vantagens dos ultrassons:

• emulsificação fina
• maior transferência de massa
• elevada conversão
• condições suaves
• tempo de processamento curto
• temperatura controlada
• produção em linha

Estrutura química do diacilglicerol (DAG)

Investigação e resultados

Awadallak et al. (2013) investigaram a hidrólise do óleo de palma assistida por ultrassons, utilizando Lipozyme RM IM como biocatalisador. Na reação em duas etapas, os ultrassons são utilizados para promover a emulsificação do óleo e da água. Na segunda etapa, as enzimas são adicionadas para a conversão catalítica.
A imagem à direita mostra a configuração ultrassónica utilizada na investigação de Awadallak: o aparelho ultrassónico de sonda UP200S (200W, 24kHz) com célula de fluxo de vidro para sonicação contínua em condições controladas.

Protocolo

O grupo de investigação constatou que o seguinte processo em duas etapas proporciona os melhores resultados: a reação foi realizada numa célula de fluxo ultrassónica de vidro com um volume de 60ml (ver imagem à direita), a 55°C, durante 24 h. Foram adicionados ao reator óleo de palma (15 g) e água (1,5 g). A sonda ultrassónica do sonicador UP200S foi introduzida até uma profundidade de cerca de 10mm no sistema água/óleo; a potência foi ajustada para 80W e o aparelho foi ligado durante 3 min para emulsificar o sistema antes de a sonda ser retirada. Em seguida, a enzima (1,36 wt.% da massa de água + óleo) foi adicionada enquanto a solução era misturada por agitação magnética (300 rpm).
Assim, a biocatálise assistida por ultrassons produziu óleo DAG com uma concentração de 34,17 wt.% após um tempo de reação de 12h. A própria etapa de sonicação foi muito curta, com uma duração de apenas 1,2 min.

Resultados

Nos ensaios apresentados, foi obtido óleo DAG com uma concentração de 34,17 wt.% após 12 h de reação. A etapa de sonicação demorou apenas 1,2 min.
A catálise ultrassónica e enzimática destaca-se pelas suas grandes vantagens para a produção em larga escala, uma vez que os seus custos energéticos são muito baixos e o seu curto tempo de emulsificação permite utilizar equipamentos ultrassónicos reduzidos, de funcionamento contínuo, para alimentar grandes reatores de hidrólise. [Awadallak et al. 2013]