Ultrazvukovo-enzymatická produkcia diacylglycerolu
Oleje bohaté na diacylglyceroly (DAG) majú vysokú výživovú hodnotu, pretože sa trávia a metabolizujú spôsobom, ktorý výrazne znižuje telesnú hmotnosť. Diacylglycerol sa môže vyrábať hydrolýzou palmového oleja s použitím komerčnej lipázy ako katalyzátora pri ultrazvuku. Ultrazvukovo-enzymatickou hydrolýzou sa DAG môžu vyrábať vo veľkých objemoch pri veľmi nízkych spracovateľských nákladoch.
Ultrazvukom asistovanou biokatalyzovanou hydrolýzou je možné štandardné rastlinné oleje premeniť na jedlé oleje bohaté na DAG s vysokou nutričnou hodnotou. Ultrazvukovo-enzymatická hydrolýza poskytuje dobrý výťažok oleja bohatého na diacylglycerol v kratších reakčných časoch a za miernych podmienok.
Výhody ultrazvukovej hydrolýzy:
- jemná emulgácia
- Zvýšený prenos hmoty
- Mierne podmienky
- krátky čas procesu
- Riadená teplota
- Inline výroba
Ultrazvuková sklenená prietoková bunka na emulgovanie
výskum & Výsledky ultrazvukovej syntézy diacylglycerolov
Awadallak a kol. (2013) skúmali ultrazvukom asistovanú hydrolýzu palmového oleja pomocou Lipozyme RM IM ako biokatalyzátora. Pri dvojstupňovej reakcii sa ultrazvuk používa na podporu emulgácie oleja a vody. V druhom kroku sa pridajú enzýmy na katalytickú konverziu.
Ultrazvukové nastavenie používané pri výskume Awadallaka: Sonikátor UP200St so sklenenou prietokovou bunkou (pozri obrázok vľavo).
Výskumná skupina zistila, že nasledujúci dvojstupňový proces vedie k najlepším výsledkom: ultrazvuková sonda bola vložená do hĺbky asi 10 mm do systému voda/olej, výkon bol nastavený na 80 W a zapnutý na 3 minúty, aby sa systém emulgoval pred odstránením, a potom sa pridal enzým (1,36 hm. % vody + olejová hmota), zatiaľ čo roztok sa miešal magnetickým miešaním (300 ot./min.).
Liečba ultrazvukom bola vykonaná pomocou výkonného ultrazvukového sonátora Hielscher UP200St s výkonom 200 W.
Ultrazvukom asistovanou biokatalýzou sa tak po 12-hodinovom reakčnom čase dostal DAG olej s koncentráciou 34,17 hm. %. Samotný krok sonikácie bol veľmi krátky a trval len 1,2 minúty.
Keďže sonikácia sa aplikuje ako prvý krok na získanie jemnej ultrazvukovej emulzie, tento dvojstupňový proces má výhody pre výrobu vo veľkom meradle: Jeho náklady na energiu sú veľmi nízke a jeho krátky čas emulgácie umožňuje použitie zníženého kontinuálneho ultrazvukového zariadenia na napájanie veľkých hydrolýznych reaktorov.
Viacfázový kavitátor: Ultrazvuková prietoková bunka MPC48 zlepšuje emulgačné procesy
Ultrazvukové zariadenie pre pilota & výroba
Hielscher Ultrasonics je váš dlhoročný skúsený partner pre ultrazvukové procesy vrátane účinnej syntézy diacylglycerolov. Vyrábame výkonné a spoľahlivé ultrazvukové systémy pre akýkoľvek objem. Ako dodávateľ pre farmaceutický a potravinársky priemysel sa špecializujeme na výrobu ultrazvukových zariadení, ako aj na poradenstvo pre ultrazvukové procesy a ich implementáciu do výrobných tokov.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje informácie o spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov.
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Ultrazvukový multifázový kavitátor Hielscher
Spoločnosť Hielscher vyvinula jedinečnú vložku prietokovej bunky Viacfázový kavitátor MPC48. Vložka MPC48 (viď obrázok vpravo) je vybavená 48 jemnými kanylami, cez ktoré sa vstrekuje druhá fáza ako veľmi jemný prúd kvapaliny s priemerom 0,3 mm až 1,2 mm (v závislosti od veľkosti kanyly). Keďže druhá fáza sa vstrekuje už veľmi jemne priamo do ultrazvukovej kavitačnej zóny, sonikáciou sa vytvára mikro- alebo nanoemulzia. Vložka MPC48 je určená pre reaktory s prietokovými článkami Hielscher a môže byť použitá na dávkové a kontinuálne spracovanie.
Kliknite sem a dozviete sa viac o MultiPhaseCavitator!
Sonicator UIP2000hdT s reaktorom na výrobu diacylglycerolu
Literatúra/Referencie
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatic catalyzed palm oil hydrolysis under ultrasound irradiation: Diacylglycerol synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Dietary effects of diacylglycerol rich mustard oil on lipid profile of normocholesterolemic and hypercholesterolemic rats. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Goncalves, Karen M.; Sutili, Felipe K.; Leite,Selma G.F.; de Souza, Rodrigo O.M.A.; Ramos Leal, Ivana Correa (2012): Palm oil hydrolysis catalyzed by lipases under ultrasound irradiation – The use of experimental design as a tool for variables evaluation. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
Čo sú diacylglyceroly?
Diacylglyceroly (DAG) sa bežne používajú v rôznych stupňoch čistoty ako prísady na zvýšenie plasticity tukov alebo ako základy pre potravinársky, medicínsky a kozmetický priemysel. DAG sa tiež používajú ako odcudzovacie oleje na oddelenie materiálov od plesní a ako úprava tukových kryštálov, prekurzory pre organickú syntézu produktov, ako sú fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteíny, pro-liečivá, ako je DAG-konjugovaný chlorambucil na liečbu lymfómu, (S)-(3,4-dihydroxyfenyl)alanín (LDOPA) na liečbu Parkinsonovej choroby a mnoho ďalších. V poslednej dobe sa olej bohatý na DAG používa ako funkčný olej na varenie s obsahom najmenej 80 % 1,3-DAG.
Diacylglycerol (DAG) sa môže vyrábať čiastočnou hydrolýzou, esterifikáciou alebo glycerolýzou chemickou alebo enzymatickou katalýzou. Bolo dokázané, že sonikácia drasticky zintenzívňuje enzymatickú katalýzu diacylglycerolov. Ultrazvukovo-enzymatická hydrolýza umožňuje vyššie výťažky vysoko kvalitných DAG vo veľmi krátkom čase procesu.