Ultrazvukovo-enzymatická hydrolýza oleja
- Oleje bohaté na diacylglycerol (DAG) sú cennou zložkou potravinárskych, farmaceutických a kozmetických výrobkov.
- Diacylglycerol sa môže vyrábať hydrolýzou palmového oleja pomocou komerčnej lipázy ako katalyzátora pri ultrazvuku.
- Ultrazvukovo-enzymatickou hydrolýzou je možné DAG vyrábať vo veľkých objemoch pri nízkych nákladoch a v krátkom čase.
Ultrazvukovo-enzymatická produkcia diacylglycerolu
Oleje bohaté na diacylglycerol (DAG) sa používajú v potravinárskych, farmaceutických a kozmetických aplikáciách. Majú veľký záujem vďaka svojej vysokej nutričnej hodnote, pretože sú trávené a metabolizované spôsobom, ktorý výrazne znižuje telesnú hmotnosť.
Ultrazvukom podporovanou biokatalyzovanou hydrolýzou je možné štandardné rastlinné oleje premeniť na jedlé oleje bohaté na DAG. Ultrazvukovo-enzymatická hydrolýza vedie k vysokému výťažku oleja bohatého na diacylglycerol v krátkych reakčných časoch a za miernych podmienok.
Kombinácia ultrazvuku a enzymatickej katalýzy sa môže použiť na vylepšenie bežných olejov, napr. palmového oleja, na olej s vysokým obsahom diacylglycerolu. Vysoký obsah diacylglycerolu dodáva oleju vysokú nutričnú hodnotu.
Výhody ultrazvuku:
- jemná emulgácia
- Zvýšený prenos hmoty
- vysoká konverzia
- Mierne podmienky
- krátky čas procesu
- Riadená teplota
- Inline výroba
Chemická štruktúra diacylglycerolu (DAG)
Ultrazvukový sklenený reaktor, napr. na emulgáciu
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
výskum & Výsledky
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.
Obrázok vpravo ukazuje ultrazvukové nastavenie, ako sa používa pri výskume Awadallak: ultrazvukové snímacie zariadenie UP200S (200 W, 24 kHz) so sklenenou prietokovou bunkou pre nepretržitú sonikaciu za kontrolovaných podmienok.
protokol
Výskumná skupina zistila, že nasledujúci dvojstupňový proces vedie k najlepším výsledkom: Reakcia sa uskutočnila v ultrazvukovej sklenenej prietokovej cele s objemom 60 ml (pozri obrázok vpravo) pri 55 °C počas 24 hodín. Do reaktora bol pridaný palmový olej (15 g) a voda (1,5 g). Ultrazvuková sonda ultrazvuku UP200S bol vložený 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.).
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.
Výsledky
V prezentovaných štúdiách sa po 12 hodinách reakcie získal DAG olej s koncentráciou 34,17 hm. %. Ultrazvukový krok trval len 1,2 minúty.
Ultrazvukovo-enzymatická katalýza presvedčí svojimi veľkými výhodami pre výrobu vo veľkom meradle, pretože jej náklady na energiu sú veľmi nízke a jej krátky čas emulgácie umožňuje použitie redukovaného kontinuálneho ultrazvukového zariadenia na napájanie veľkých hydrolytických reaktorov. [Awadallak a kol. 2013]
Ultrazvukové snímacie zariadenie UP200S so skleneným reaktorom
Literatúra/Referencie
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Syntéza katalyzovaná enzýmami a kinetika ultrazvukovej výroby bionafty z odpadového loja. Ultrazvuková sonochémia 27; 2015. 1-9.
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatická katalyzovaná hydrolýza palmového oleja pri ultrazvukovom ožarovaní: syntéza diacylglycerolu. ultrazvuková sonochémia 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Diétne účinky horčičného oleja bohatého na diacylglycerol na lipidový profil normocholesterolemických a hypercholesterolemických potkanov. Časopis potravinárskej technológie 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Diétne účinky čistého oleja z ryžových otrúb bohatého na diacylglycerol na rastový vzorec a lipidový profil potkanov. Časopis 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): Hydrolýza palmového oleja katalyzovaná lipázami pri ultrazvukovom ožarovaní – Použitie experimentálneho dizajnu ako nástroja na hodnotenie premenných. ultrazvuková sonochémia 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Výroba diacylglycerolu katalyzovaná lipázou pri sonochemickom ožarovaní.
- Nagao T.; Watanabe H.; Choď na N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Diétny diacylglycerol potláča hromadenie telesného tuku v porovnaní s triacylglycerolom u mužov v dvojito zaslepenej kontrolovanej štúdii. Časopis výživy 130, 2000. 792-797.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
O diacylglyceroloch
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. [Nagao a kol., 2000]
Diacylglycerol (DAG) sa môže vyrábať čiastočnou hydrolýzou, esterifikáciou alebo glycerolýzou chemickou alebo enzymatickou katalýzou. Uprednostňovanou metódou je enzymatická katalýza, ktorá sa môže vykonávať za najmiernejších podmienok (najnižšia teplota a tlak).