Ultraljud-enzymatisk diacylglycerol produktion
Diacylglycerol (DAG) rika oljor har visat sig ha ett högt näringsvärde eftersom de smälts och metaboliseras på ett sätt som avsevärt minskar kroppsvikten. Diacylglycerol kan framställas genom hydrolys av palmolja med användning av ett kommersiellt lipas som katalysator under ultraljudsbehandling. Genom den ultraljud-enzymatiska hydrolysen kan DAGs produceras i höga volymer till mycket låga bearbetningskostnader.
Genom en ultraljudsassisterad biokatalyserad hydrolys kan vanliga vegetabiliska oljor omvandlas till DAG-rika ätbara oljor med högt näringsvärde. Den ultraljudsenzymatiska hydrolysen ger ett bra utbyte av en diacylglycerolrik olja i kortare reaktionstider och under milda förhållanden.
Fördelarna med ultraljudshydrolys:
- Fin emulgering
- Ökad massöverföring
- Milda förhållanden
- Kort processtid
- Temperaturkontrollerad
- Kontinuerlig produktion
Flödescell av glas med ultraljud för emulgering
forskning & Resultat i ultraljudssyntes av diacylglycerol
Awadallak et al. (2013) har undersökt ultraljudsassisterad hydrolys av palmolja med hjälp av Lipozyme RM IM som biokatalysator. I tvåstegsreaktionen används ultraljud för att främja emulgering av olja och vatten. I det andra steget tillsätts enzymerna för den katalytiska omvandlingen.
Ultraljud setup som används i forskningen av Awadallak: Ultraljudsbehandling UP200St med flödescell i glas (se bild till vänster).
Forskargruppen fann att följande tvåstegsprocess ger de bästa resultaten: ultraljudssonden sattes in till ett djup av cirka 10 mm i vatten/oljesystemet, effekten justerades till 80 W och slogs på i 3 minuter för att emulgera systemet innan den avlägsnades, och sedan tillsattes enzymet (1,36 viktprocent vatten + oljemassa) medan lösningen blandades genom magnetomrörning (300 rpm).
Ultraljudsbehandlingen utfördes med hjälp av Hielscher 200watts kraftfull ultraljudssond typ sonicator UP200St.
Således gav ultraljudsassisterad biokatalys DAG-olja med en koncentration på 34,17 viktprocent efter 12 timmars reaktionstid. Ultraljudsbehandlingen steget i sig var mycket kort med en varaktighet på bara 1,2 min.
Eftersom ultraljudsbehandling tillämpas som första steg för att erhålla en fin storlek ultraljud emulsion, har denna tvåstegsprocess fördelar för storskalig produktion: Dess energikostnader är mycket låga och dess korta emulgeringstid gör det möjligt att använda reducerad kontinuerlig ultraljudsutrustning för att mata stora hydrolysreaktorer.
MultiPhaseCavitator: Ultraljudsflödescellinsatsen MPC48 förbättrar emulgeringsprocesser
Ultraljudsutrustning för piloter & produktion
Hielscher Ultrasonics är din långvariga erfarna partner för ultraljudsprocesser inklusive en effektiv diacylglycerolsyntes. Vi tillverkar kraftfulla och pålitliga ultraljudssystem för alla volymer. Som leverantör till läkemedels- och livsmedelsindustrin är vi specialiserade på tillverkning av ultraljudsutrustning samt på rådgivning för ultraljudsprocesser och deras implementering i produktionsflöden.
Tabellen nedan ger dig en indikation på bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater.
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000 |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Hielscher Ultraljud MultiPhaseCavitator
Hielscher har utvecklat den unika flödescellsinsatsen MultiPhaseCavitator MPC48. Insatsen MPC48 (se bilden till höger) är utrustad med 48 fina kanyler, genom vilka den andra fasen injiceras som en mycket fin vätskeström med en diameter på 0,3 mm till 1,2 mm (beroende på kanylstorlek). Eftersom den andra fasen injiceras redan mycket fin direkt i ultraljudskavitationszonen, produceras en mikro- eller nano-emulsion genom ultraljudsbehandling. MPC48-insatsen är designad för Hielscher flödescellsreaktorer och kan användas för batchvis och kontinuerlig bearbetning.
Klicka här för att lära dig mer om MultiPhaseCavitator!
Ultraljudsbehandling UIP2000hdT med reaktor för framställning av diacylglycerol
Litteratur/Referenser
- 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.
Vad är diacylglyceroler?
Diacylglyceroler (DAG) används ofta i olika renhetsgrader som tillsatser för att förbättra plasticiteten hos fetter eller som baser för livsmedels-, medicin- och kosmetikindustrin. DAG används också som främmande oljor för att separera material från mögel och som justerare av fettkristaller, prekursorer för organisk syntes av produkter som fosfolipider, glykolipider, lipoproteiner, prodroger som DAG-konjugerad klorambucil för behandling av lymfom, (S)-(3,4-dihydroxifenyl)alanin (LDOPA) för behandling av Parkinsons sjukdom och många andra. På senare tid har DAG-rik olja använts som en funktionell matolja, med ett innehåll på minst 80 % 1,3-DAG.
Diacylglycerol (DAG) kan framställas genom partiell hydrolys, förestring eller glycerolys genom kemisk eller enzymatisk katalys. Ultraljudsbehandling har visat sig intensifiera den enzymatiska katalysen av diacylglyceroler drastiskt. Den ultraljudsenzymatiska hydrolysen möjliggör högre utbyten av högkvalitativa DAG:er på en mycket kort processtid.