Ultrazvočno-encimska hidroliza olja
- Olja, bogata z diacilglicerolom (DAG), so dragocena sestavina živilskih, farmacevtskih in kozmetičnih izdelkov.
- Diacilglicerol je mogoče proizvesti s hidrolizo palmovega olja ob uporabi komercialno dostopne lipaze kot katalizatorja med sonikacijo.
- Z ultrazvočno-encimsko hidrolizo je mogoče DAG proizvajati v velikih količinah, z nizkimi stroški in v kratkem času.
Ultrazvočno-encimska proizvodnja diacilglicerola
Olja, bogata z diacilglicerolom (DAG), se uporabljajo v živilstvu, farmaciji in kozmetiki. Veliko zanimanja so vzbudila zaradi svoje visoke hranilne vrednosti, saj se prebavljajo in presnavljajo na način, ki znatno zmanjšuje telesno maso.
Z ultrazvočno podprto biokatalizirano hidrolizo je mogoče običajna rastlinska olja pretvoriti v jedilna olja, bogata z DAG. Ultrazvočno-encimska hidroliza omogoča visok izkoristek olja, bogatega z diacilglicerolom, v kratkem reakcijskem času in pri blagih pogojih.
S kombinacijo ultrazvoka in encimske katalize je mogoče izboljšati običajna olja, npr. palmovo olje, tako da nastane olje z visoko vsebnostjo diacilglicerola. Visoka vsebnost diacilglicerola daje olju visoko hranilno vrednost.
Prednosti ultrazvoka:
- fino emulgiranje
- povečan prenos snovi
- visoka pretvorba
- blagi pogoji
- kratek čas procesa
- nadzorovana temperatura
- proizvodnja v pretočnem sistemu
Kemijska struktura diacilglicerola (DAG)
Sonikator za emulgiranje v pretočnem sistemu
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Raziskave in rezultati
Awadallak in sod. (2013) so raziskovali ultrazvočno podprto hidrolizo palmovega olja z uporabo Lipozyme RM IM kot biokatalizatorja. Pri dvostopenjski reakciji se ultrazvok uporablja za spodbujanje emulgiranja olja in vode. V drugi stopnji se dodajo encimi za katalitično pretvorbo.
Slika na desni prikazuje ultrazvočno postavitev, uporabljeno v raziskavi Awadallaka: ultrazvočno napravo s sondo UP200S (200W, 24kHz) s stekleno pretočno celico za neprekinjeno sonikacijo pri nadzorovanih pogojih.
Protokol
Raziskovalna skupina je ugotovila, da naslednji dvostopenjski postopek daje najboljše rezultate: reakcija je potekala v ultrazvočni stekleni pretočni celici s prostornino 60ml (glejte sliko na desni) pri 55°C, in sicer 24 h. V reaktor so dodali palmovo olje (15 g) in vodo (1,5 g). Ultrazvočna sonda sonikatorja UP200S je bila vstavljena v sistem voda/olje do globine približno 10mm, moč je bila nastavljena na 80W, sonda pa vključena za 3 min, da se je sistem emulgiral, nato pa odstranjena. Zatem je bil dodan encim (1,36 wt.% glede na maso vode + olja), medtem ko so raztopino mešali z magnetnim mešalom (300 rpm).
Tako so z ultrazvočno podprto biokatalizo po reakcijskem času 12h pridobili olje DAG s koncentracijo 34,17 wt.%. Sama stopnja sonikacije je bila zelo kratka in je trajala le 1,2 min.
Rezultati
V predstavljenih poskusih so po 12 h reakcije pridobili olje DAG s koncentracijo 34,17 wt.%. Stopnja sonikacije je trajala le 1,2 min.
Ultrazvočno-encimska kataliza prepriča z velikimi prednostmi za proizvodnjo v velikem obsegu, saj so njeni stroški energije zelo nizki, kratek čas emulgiranja pa omogoča uporabo reducirane ultrazvočne opreme za neprekinjeno delovanje za dovajanje v velike reaktorje za hidrolizo. [Awadallak et al. 2013]
Ultrazvočna naprava s sondo UP200S s steklenim reaktorjem
Literatura/viri
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Encimsko katalizirana sinteza in kinetika ultrazvočno podprte proizvodnje biodizla iz odpadnega loja. 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): Encimsko katalizirana hidroliza palmovega olja pri ultrazvočnem obsevanju: sinteza diacilglicerola. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Prehranski učinki gorčičnega olja, bogatega z diacilglicerolom, na lipidni profil normoholesterolemičnih in hiperholesterolemičnih podgan. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678–86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Prehranski učinki čistega olja riževih otrobov in olja riževih otrobov, bogatega z diacilglicerolom, na vzorec rasti in lipidni profil podgan. 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): Hidroliza palmovega olja, katalizirana z lipazami, pri ultrazvočnem obsevanju – uporaba načrtovanja poskusov kot orodja za vrednotenje spremenljivk. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Z lipazo katalizirana proizvodnja diacilglicerola pri sonokemičnem obsevanju.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Diacilglicerol v prehrani v primerjavi s triacilglicerolom zavira kopičenje telesne maščobe pri moških v dvojno slepem kontroliranem preskušanju. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
Dejstva, ki jih je dobro poznati
O diacilglicerolih
Diacilgliceroli (DAG) se običajno uporabljajo v različnih stopnjah čistosti kot dodatki za povečanje plastičnosti maščob ali kot osnove za živilsko, farmacevtsko in kozmetično industrijo. DAG se uporabljajo tudi kot olja estranger za ločevanje materialov od kalupov in kot sredstva za uravnavanje kristalov maščob, kot prekurzorji za organsko sintezo izdelkov, kot so fosfolipidi, glikolipidi, lipoproteini, predzdravila, kot je klorambucil, konjugiran z DAG, za zdravljenje limfoma, (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) za zdravljenje Parkinsonove bolezni, in številnih drugih. V novejšem času se olje, bogato z DAG, uporablja kot funkcionalno olje za kuhanje z vsebnostjo najmanj 80% 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Diacilglicerol (DAG) je mogoče proizvesti z delno hidrolizo, esterifikacijo ali glicerolizo s kemijsko ali encimsko katalizo. Encimska kataliza je prednostna metoda, saj jo je mogoče izvajati pri najblažjih pogojih (najnižji temperaturi in tlaku).