Ultraljudsenzymatisk hydrolys av olja
- Oljor rika på diacylglycerol (DAG) är en värdefull ingrediens i livsmedel, läkemedel och kosmetiska produkter.
- Diacylglycerol kan framställas genom hydrolys av palmolja med ett kommersiellt lipas som katalysator under ultraljudsbehandling.
- Genom ultraljudsenzymatisk hydrolys kan DAG framställas i stora volymer till låg kostnad och på kort tid.
Ultraljudsenzymatisk framställning av diacylglycerol
Oljor rika på diacylglycerol (DAG) används inom livsmedels-, läkemedels- och kosmetikområdet. De har väckt stort intresse på grund av sitt höga näringsvärde eftersom de spjälkas och metaboliseras på ett sätt som avsevärt minskar kroppsvikten.
Genom ultraljudsassisterad biokatalyserad hydrolys kan vanliga vegetabiliska oljor omvandlas till DAG-rika matoljor. Den ultraljudsenzymatiska hydrolysen ger ett högt utbyte av en diacylglycerolrik olja med korta reaktionstider och under milda förhållanden.
En kombination av ultraljud och enzymatisk katalys kan användas för att förädla vanliga oljor, t.ex. palmolja, till olja med hög diacylglycerolhalt. En hög diacylglycerolhalt ger oljan ett högt näringsvärde.
Fördelarna med ultraljud:
- fin emulgering
- ökad massöverföring
- hög omsättningsgrad
- milda förhållanden
- kort processtid
- temperaturkontrollerad
- inlineproduktion
Kemisk struktur för diacylglycerol (DAG)
Ultraljudsapparat för inlineemulgering
Kontakta oss! / Fråga oss!
Forskning och resultat
Awadallak et al. (2013) har undersökt ultraljudsassisterad hydrolys av palmolja med Lipozyme RM IM som biokatalysator. I tvåstegsreaktionen används ultraljud för att främja emulgeringen av olja och vatten. I det andra steget tillsätts enzymerna för den katalytiska omvandlingen.
Bilden till höger visar den ultraljudsuppställning som användes i Awadallaks forskning: ultraljudsapparaten med sond UP200S (200W, 24kHz) med glasflödescell för kontinuerlig ultraljudsbehandling under kontrollerade förhållanden.
Protokoll
Forskargruppen fann att följande tvåstegsprocess ger de bästa resultaten: Reaktionen utfördes i en glasflödescell för ultraljud med en volym på 60ml (se bilden till höger) vid 55°C under 24 h. Palmolja (15 g) och vatten (1,5 g) tillsattes i reaktorn. Ultraljudssonden på ultraljudsapparaten UP200S fördes in till ett djup av cirka 10mm i vatten/oljesystemet, effekten ställdes in på 80W och ultraljudet slogs på under 3 min för att emulgera systemet innan sonden togs bort. Därefter tillsattes enzymet (1,36 viktprocent av massan av vatten + olja) medan lösningen blandades med magnetomrörning (300 rpm).
Den ultraljudsassisterade biokatalysen gav därmed DAG-olja med en koncentration på 34,17 viktprocent efter 12h reaktionstid. Själva ultraljudssteget var mycket kort och varade bara 1,2 min.
Resultat
I de presenterade försöken erhölls DAG-olja med en koncentration på 34,17 viktprocent efter 12 h reaktion. Ultraljudssteget tog bara 1,2 min.
Den ultraljudsenzymatiska katalysen övertygar genom sina stora fördelar för storskalig produktion, eftersom energikostnaderna är mycket låga och den korta emulgeringstiden gör det möjligt att använda mindre utrustning för kontinuerlig ultraljudsbehandling för att mata stora hydrolysreaktorer. [Awadallak et al. 2013]
Ultraljudsapparat med sond UP200S med glasreaktor
Litteratur/referenser
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzymkatalyserad syntes och kinetik vid ultraljudsassisterad biodieselproduktion från avfallstalg. 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): Enzymkatalyserad hydrolys av palmolja under ultraljudsbestrålning: syntes av diacylglycerol. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Effekter av diacylglycerolrik senapsolja i kosten på lipidprofilen hos normokolesterolemiska och hyperkolesterolemiska råttor. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678–86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Effekter av ren och diacylglycerolrik riskliolja i kosten på råttors tillväxtmönster och lipidprofil. 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): Hydrolys av palmolja katalyserad av lipaser under ultraljudsbestrålning – användning av försöksplanering som verktyg för utvärdering av variabler. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Lipaskatalyserad framställning av diacylglycerol under sonokemisk bestrålning.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Diacylglycerol i kosten hämmar ansamling av kroppsfett jämfört med triacylglycerol hos män i en dubbelblind kontrollerad studie. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
Värt att veta
Om diacylglyceroler
Diacylglyceroler (DAG) används vanligen i olika renhetsgrader som tillsatser för att förbättra fetters plasticitet eller som baser för livsmedels-, läkemedels- och kosmetikindustrin. DAG används också som formsläppoljor för att skilja material från formar och som modifierare av fettkristaller, som prekursorer för organisk syntes av produkter såsom fosfolipider, glykolipider, lipoproteiner, proläkemedel såsom DAG-konjugerat 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 funktionell matolja med en halt av minst 80% 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Diacylglycerol (DAG) kan framställas genom partiell hydrolys, förestring eller glycerolys med kemisk eller enzymatisk katalys. Enzymatisk katalys är den föredragna metoden eftersom den kan utföras under de mildaste förhållandena (lägsta temperatur och tryck).