Ultraljud-enzymatisk oljehydrolys
- Diacylglycerololjor (DAG) är en värdefull ingrediens i livsmedel, läkemedel och kosmetiska produkter.
- Diacylglycerol kan framställas genom hydrolys av palmolja med hjälp av ett kommersiellt lipas som katalysator under ultraljud.
- Genom ultraljudsenzymatisk hydrolys kan DAG:er produceras i stora volymer till låg kostnad och på kort tid.
Ultraljud-enzymatisk diacylglycerol produktion
Diacylglycerololjor (DAG) används för livsmedel, läkemedel och kosmetiska tillämpningar. De har fått mycket intresse på grund av sitt höga näringsvärde eftersom de smälts och metaboliseras på ett sätt som avsevärt minskar kroppsvikten.
Genom en ultraljudsassisterad biokatalyserad hydrolys kan vanliga vegetabiliska oljor omvandlas till DAG-rika ätbara oljor. Den ultraljudsenzymatiska hydrolysen resulterar i ett högt utbyte av en diacylglycerolrik olja i korta reaktionstider och under milda förhållanden.
En kombination av ultraljud och enzymatisk katalys kan användas för att uppgradera 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 konvertering
- Milda förhållanden
- Kort processtid
- Temperaturkontrollerad
- Kontinuerlig produktion
Kemisk struktur av diacylglycerol (DAG)
Ultraljudsglasreaktor, t.ex. för emulgering
Kontakta oss! / Fråga oss!
forskning & Resultat
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.
Bilden till höger visar ultraljudsuppställningen som användes i forskningen om Awadallak: ultraljudssonden UPP 200-TALET (200W, 24kHz) med glasflödescell för en kontinuerlig ultraljudsbehandling under kontrollerade förhållanden.
protokoll
Forskargruppen fann att följande tvåstegsprocess resulterar i de bästa resultaten: Reaktionen utfördes i en ultraljudsflödescell av glas med 60ml volym (se bild till höger) vid 55°C i 24 timmar. Palmolja (15 g) och vatten (1,5 g) tillsattes till reaktorn. Ultraljudssonden av ultraljudsapparaten UPP 200-TALET sattes in till ett djup av ca 10 mm i vatten/oljesystemet, effekten justerades till 80W och slogs på i 3 minuter för att emulgera systemet innan det togs bort, och sedan tillsattes enzymet (1,36 viktprocent vatten + oljemassa) medan lösningen blandades genom magnetisk omrörning (300 rpm).
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.
Resultat
I de presenterade försöken erhölls DAG-olja med en koncentration på 34,17 viktprocent efter 12 timmars reaktion. Ultraljudsbehandlingen steg tog bara 1,2 min.
Den ultraljudsenzymatiska katalysen övertygar med sina stora fördelar för storskalig produktion, eftersom dess energikostnader är mycket låga och dess korta emulgeringstid gör det möjligt att använda reducerad kontinuerlig ultraljudsutrustning för att mata stora hydrolysreaktorer. [Awadallak et al. 2013]
Enhet för ultraljudssond UPP 200-TALET med glasreaktor
Litteratur/Referenser
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Enzymkatalyserad syntes och kinetik för ultraljudsassisterad biodieselproduktion från avfallstalg. Ultraljud Sonokemi 27; 2015. 1-9.
- Awadallak, Jamal A.; Voll, Fernando; Ribas, Marielen C.; da Silva, Camila da; Filho, Lucio Cardozo; da Silva, Edson A. (2013): Enzymatisk katalyserad hydrolys av palmolja under ultraljudsbestrålning: Diacylglycerolsyntes. Ultraljud Sonokemi 20; 2013. 1002-1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Kosteffekter av diacylglycerolrik senapsolja på lipidprofilen hos normokolesterolemiska och hyperkolesterolemiska råttor. Tidskrift för livsmedelsvetenskap, teknik, 50(4); 2013. 678-86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Kosteffekter av ren och diacylglycerolrik riskliolja på tillväxtmönster och lipidprofil hos råttor. Tidskrift för 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): Palmoljehydrolys katalyserad av lipaser under ultraljudsbestrålning - Användningen av experimentell design som ett verktyg för variabelutvärdering. Ultraljud Sonokemi 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Produktion av lipaskatalyserad diacylglycerol under sonokemisk bestrålning.
- Nagao T.; Watanabe, H.; Gå till N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Diacylglycerol i kosten undertrycker ackumulering av kroppsfett jämfört med triacylglycerol hos män i en dubbelblind kontrollerad studie. Tidskrift för näring 130, 2000. 792-797.
Fakta som är värda att veta
Om 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. [Nagao et al., 2000]
Diacylglycerol (DAG) kan framställas genom partiell hydrolys, förestring eller glycerolys genom kemisk eller enzymatisk katalys. Den enzymatiska katalysen är att föredra eftersom den kan utföras under de mildaste förhållandena (lägsta temperatur och tryck).