Ултразвучно-ензимска хидролиза уља
- Уља богата диацилглицеролом (DAG) вредан су састојак прехрамбених, фармацеутских и козметичких производа.
- Диацилглицерол се може произвести хидролизом палминог уља уз употребу комерцијалне липазе као катализатора под дејством ултразвука.
- Ултразвучно-ензимском хидролизом диацилглицероли се могу производити у великим количинама, уз ниске трошкове и за кратко време.
Ултразвучно-ензимска производња диацилглицерола
Уља богата диацилглицеролом (DAG) користе се у прехрамбене, фармацеутске и козметичке сврхе. Привукла су велико интересовање због своје високе нутритивне вредности, јер се варе и метаболишу на начин који значајно смањује телесну масу.
Биокатализованом хидролизом потпомогнутом ултразвуком стандардна биљна уља могу се претворити у јестива уља богата диацилглицеролом. Ултразвучно-ензимска хидролиза даје висок принос уља богатог диацилглицеролом за кратко време реакције и под благим условима.
Комбинација ултразвука и ензимске катализе може се користити за побољшање уобичајених уља, нпр. палминог уља, претварањем у уље са високим садржајем диацилглицерола. Висок садржај диацилглицерола даје уљу високу нутритивну вредност.
Предности ултразвука:
- фино емулговање
- повећан пренос масе
- висок степен конверзије
- благи услови
- кратко трајање процеса
- контролисана температура
- производња у протоку
Хемијска структура диацилглицерола (DAG)
Соникатор за емулговање у протоку
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Истраживање и резултати
Awadallak и сар. (2013) истраживали су хидролизу палминог уља потпомогнуту ултразвуком, користећи Lipozyme RM IM као биокатализатор. У реакцији која се одвија у два корака, ултразвук се користи за поспешивање емулговања уља и воде. У другом кораку додају се ензими за каталитичку конверзију.
Слика десно приказује ултразвучну поставку коришћену у истраживању Awadallak-а: ултразвучни уређај са сондом UP200S (200W, 24kHz) са стакленом проточном ћелијом за континуирану соникацију под контролисаним условима.
Протокол
Истраживачка група је утврдила да следећи поступак у два корака даје најбоље резултате: реакција је извођена у ултразвучној стакленој проточној ћелији запремине 60ml (видети слику десно) на 55°C током 24 h. Палмино уље (15 g) и вода (1,5 g) додати су у реактор. Ултразвучна сонда ултразвучног уређаја UP200S убачена је у систем вода/уље до дубине од око 10mm, снага је подешена на 80W и уређај је укључен на 3 min ради емулговања система пре уклањања сонде, а затим је додат ензим (1,36 мас.% укупне масе воде + уља) уз мешање раствора магнетном мешалицом (300 rpm).
Тако је биокатализом потпомогнутом ултразвуком добијено уље са концентрацијом DAG од 34,17 мас.% након 12h реакције. Сам корак соникације био је веома кратак и трајао је само 1,2 min.
Резултати
У приказаним испитивањима добијено је уље са концентрацијом DAG од 34,17 мас.% након 12 h реакције. Корак соникације трајао је само 1,2 min.
Ултразвучно-ензимска катализа има велике предности за производњу у великим размерама, јер су њени трошкови енергије веома ниски, а кратко време емулговања омогућава употребу мање ултразвучне опреме за континуирани рад за напајање великих реактора за хидролизу. [Awadallak et al. 2013]
Ултразвучни уређај са сондом UP200S са стакленим реактором
Литература/референце
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Ензимски катализована синтеза и кинетика производње биодизела из отпадног лоја потпомогнуте ултразвуком. 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): Ензимски катализована хидролиза палминог уља под дејством ултразвучног зрачења: синтеза диацилглицерола. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Утицај уља горушице богатог диацилглицеролом у исхрани на липидни профил нормохолестеролемичних и хиперхолестеролемичних пацова. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Утицај чистог уља пиринчаних мекиња и уља пиринчаних мекиња богатог диацилглицеролом у исхрани на образац раста и липидни профил пацова. 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): Хидролиза палминог уља катализована липазама под дејством ултразвучног зрачења – Примена планирања експеримената као алата за процену променљивих. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Производња диацилглицерола катализована липазом под дејством сонохемијског зрачења.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Диацилглицерол у исхрани сузбија накупљање телесне масти у поређењу са триацилглицеролом код мушкараца у двоструко слепом контролисаном испитивању. Journal of Nutrition 130, 2000. 792-797.
Чињенице које вреди знати
О диацилглицеролима
Диацилглицероли (DAG) се уобичајено користе у различитим степенима чистоће као адитиви за повећање пластичности масти или као базе за прехрамбену, фармацеутску и козметичку индустрију. DAG се такође користе као уља за одвајање материјала од калупа и као регулатори кристала масти, прекурсори за органску синтезу производа као што су фосфолипиди, гликолипиди, липопротеини, пролекови попут хлорамбуцила конјугованог са DAG за лечење лимфома, (S)-(3,4-дихидроксифенил)аланин (LDOPA) за лечење Паркинсонове болести и многи други. У новије време уље богато диацилглицеролом користи се као функционално уље за припрему хране, са садржајем 1,3-DAG од најмање 80%. [Nagao et al., 2000]
Диацилглицерол (DAG) може се произвести делимичном хидролизом, естерификацијом или глицеролизом, уз хемијску или ензимску катализу. Ензимска катализа је пожељнија метода јер се може изводити под најблажим условима (најнижа температура и притисак).