Ultrasonik-Enzimatik Yağ Hidrolizi
- Diasilgliserol (DAG) bakımından zengin yağlar, gıda, ilaç ve kozmetik ürünleri için değerli bir bileşendir.
- Diasilgliserol, ultrasonikasyon altında katalizör olarak ticari bir lipaz kullanılarak palm yağının hidroliziyle üretilebilir.
- Ultrasonik-enzimatik hidroliz yoluyla DAG’ler yüksek miktarlarda, düşük maliyetle ve kısa sürede üretilebilir.
Ultrasonik-Enzimatik Diasilgliserol Üretimi
Diasilgliserol (DAG) bakımından zengin yağlar, gıda, ilaç ve kozmetik uygulamalarında kullanılır. Vücut ağırlığını önemli ölçüde azaltan bir şekilde sindirilip metabolize edildikleri için yüksek besin değerleriyle büyük ilgi görmüşlerdir.
Ultrason destekli biyokatalitik hidroliz yoluyla standart bitkisel yağlar, DAG bakımından zengin yenilebilir yağlara dönüştürülebilir. Ultrasonik-enzimatik hidroliz, kısa reaksiyon sürelerinde ve ılımlı koşullarda diasilgliserol bakımından zengin yağın yüksek verimle elde edilmesini sağlar.
Ultrason ve enzimatik kataliz kombinasyonu, palm yağı gibi yaygın yağları yüksek diasilgliserol içerikli yağlara dönüştürerek değerlerini artırmak için kullanılabilir. Yüksek diasilgliserol içeriği, yağa yüksek besin değeri kazandırır.
Ultrasonun avantajları:
- ince emülsifikasyon
- artırılmış kütle transferi
- yüksek dönüşüm
- ılımlı koşullar
- kısa işlem süresi
- sıcaklık kontrollü
- hat içi üretim
Diasilgliserolün (DAG) kimyasal yapısı
Hat içi emülsifikasyon için sonikatör
Bize Ulaşın! / Bize Sorun!
Araştırma ve Sonuçlar
Awadallak ve arkadaşları (2013), biyokatalizör olarak Lipozyme RM IM kullanarak palm yağının ultrason destekli hidrolizini araştırmıştır. İki aşamalı reaksiyonda ultrason, yağ ve suyun emülsifikasyonunu desteklemek için kullanılır. İkinci aşamada, katalitik dönüşüm için enzimler eklenir.
Sağdaki resim, Awadallak’ın araştırmasında kullanılan ultrasonik düzeneği göstermektedir: UP200S (200W, 24kHz) ultrasonik prob cihazı, kontrollü koşullarda sürekli sonikasyon için cam akış hücresiyle donatılmıştır.
Protokol
Araştırma grubu, aşağıdaki iki aşamalı işlemin en iyi sonuçları verdiğini belirlemiştir: Reaksiyon, 60ml hacimli bir ultrasonik cam akış hücresinde (sağdaki resme bakın), 55°C sıcaklıkta 24 h boyunca gerçekleştirilmiştir. Reaktöre palm yağı (15 g) ve su (1,5 g) eklenmiştir. UP200S sonikatörünün ultrason probu, su/yağ sistemine yaklaşık 10mm derinliğe yerleştirilmiş, güç 80W olarak ayarlanmış ve prob çıkarılmadan önce sistemi emülsifiye etmek için 3 min boyunca çalıştırılmıştır; ardından çözelti manyetik karıştırmayla (300 rpm) karıştırılırken enzim (su + yağ kütlesinin 1,36 wt.% oranında) eklenmiştir.
Böylece ultrason destekli biyokataliz, 12h reaksiyon süresinin ardından 34,17 wt.% konsantrasyonda DAG yağı sağlamıştır. Sonikasyon aşamasının kendisi, yalnızca 1,2 min süresiyle çok kısa sürmüştür.
Sonuçlar
Sunulan deneylerde, 12 h reaksiyonun ardından 34,17 wt.% konsantrasyonda DAG yağı elde edilmiştir. Sonikasyon aşaması yalnızca 1,2 min sürmüştür.
Ultrasonik-enzimatik kataliz, enerji maliyetlerinin çok düşük olması ve kısa emülsifikasyon süresinin büyük hidroliz reaktörlerini beslemek için azaltılmış, sürekli çalışan ultrasonik ekipman kullanımına olanak tanıması sayesinde büyük ölçekli üretimde sunduğu önemli avantajlarla ikna edicidir. [Awadallak et al. 2013]
Cam reaktörlü UP200S ultrasonik prob cihazı
Literatür/Kaynaklar
- Adewale, Peter; Dumont, Marie-Josée; Ngadi, Michael (2015): Atık iç yağından ultrason destekli biyodizel üretiminin enzim katalizli sentezi ve kinetiği. 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): Ultrason ışınımı altında enzim katalizli palm yağı hidrolizi: Diasilgliserol sentezi. Ultrasonics Sonochemistry 20; 2013. 1002–1007.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2013): Diasilgliserol bakımından zengin hardal yağının normokolesterolemik ve hiperkolesterolemik sıçanların lipid profili üzerindeki beslenmeye bağlı etkileri. Journal of Food Science Technology 50(4); 2013. 678–86.
- Dhara R.; Dhar P.; Ghosh M. (2012): Saf ve diasilgliserol bakımından zengin pirinç kepeği yağının sıçanların büyüme örüntüsü ve lipid profili üzerindeki beslenmeye bağlı etkileri. 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): Ultrason ışınımı altında lipazlarla katalize edilen palm yağı hidrolizi – Değişkenlerin değerlendirilmesinde bir araç olarak deney tasarımının kullanılması. Ultrasonics Sonochemistry 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Sonokimyasal Işınım Altında Lipaz Katalizli Diasilgliserol Üretimi.
- Nagao T.; Watanabe H.; Goto N.; Onizawa K.; Taguchi H.; Matsuo N.; Yasukawa T.; Tsushima R.; Shimasaki H.; Itakura H. (2000): Çift kör kontrollü bir çalışmada, besinlerle alınan diasilgliserol erkeklerde triasilgliserole kıyasla vücut yağı birikimini baskılar. Journal of Nutrition 130, 2000. 792–797.
Bilinmesi Gerekenler
Diasilgliseroller Hakkında
Diasilgliseroller (DAG), farklı saflık derecelerinde, yağların plastisitesini artıran katkı maddeleri veya gıda, ilaç ve kozmetik endüstrileri için bazlar olarak yaygın biçimde kullanılır. DAG’ler ayrıca malzemeleri kalıplardan ayırmak için estranger yağları olarak, yağ kristallerini düzenleyici olarak ve fosfolipidler, glikolipidler, lipoproteinler, lenfoma tedavisi için DAG ile konjuge klorambusil gibi ön ilaçlar, Parkinson hastalığının tedavisi için (S)-(3,4-dihidroksifenil)alanin (LDOPA) ve daha birçok ürünün organik sentezinde öncüller olarak kullanılır. Daha yakın dönemde, DAG bakımından zengin yağ, en az %80 oranında 1,3-DAG içeren fonksiyonel bir yemeklik yağ olarak kullanılmaya başlanmıştır. [Nagao et al., 2000]
Diasilgliserol (DAG’ler), kimyasal veya enzimatik kataliz yoluyla kısmi hidroliz, esterifikasyon veya gliseroliz ile üretilebilir. Enzimatik kataliz, en ılımlı koşullarda (en düşük sıcaklık ve basınçta) gerçekleştirilebildiği için tercih edilen yöntemdir.