Ультразвуково-ферментативний гідроліз олії
- Олії, багаті на діацилгліцерол (DAG), є цінним інгредієнтом для харчових, фармацевтичних і косметичних продуктів.
- Діацилгліцерол можна виробляти шляхом гідролізу пальмової олії з використанням комерційної ліпази як каталізатора під час ультразвукової обробки.
- За допомогою ультразвуково-ферментативного гідролізу DAG можна виробляти у великих обсягах, з низькою вартістю та за короткий час.
Ультразвуково-ферментативне виробництво діацилгліцеролу
Олії, багаті на діацилгліцерол (DAG), використовуються для харчових, фармацевтичних і косметичних застосувань. Вони викликають великий інтерес завдяки своїй високій харчовій цінності, оскільки вони перетравлюються та метаболізуються таким чином, що значно знижує масу тіла.
За допомогою ультразвуково-асистованого біокаталізованого гідролізу стандартні рослинні олії можна перетворити на харчові олії, багаті на DAG. Ультразвуково-ферментативний гідроліз забезпечує високий вихід олії, багатої на діацилгліцерол, за короткий час реакції та в м’яких умовах.
Поєднання ультразвуку та ферментативного каталізу можна використовувати для покращення звичайних олій, наприклад, пальмової олії, до олії з високим вмістом діацилгліцеролу. Високий вміст діацилгліцеролу надає олії високу харчову цінність.
Переваги ультразвуку:
- тонка емульсифікація
- посилений масоперенос
- висока конверсія
- м’які умови
- короткий час процесу
- контрольована температура
- вбудоване виробництво
Хімічна структура діацилгліцеролу (DAG)
Соникатор для вбудованої емульсифікації
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Дослідження та результати
Awadallak et al. (2013) досліджували ультразвуково-асистований гідроліз пальмової олії з використанням Lipozyme RM IM як біокаталізатора. У двостадійній реакції ультразвук використовується для сприяння емульсифікації олії та води. На другій стадії ферменти додаються для каталітичного перетворення.
Зображення праворуч показує ультразвукову установку, використану в дослідженні Awadallak: ультразвуковий зондовий пристрій UP200S (200W, 24kHz) з проточною скляною коміркою для безперервної ультразвукової обробки в контрольованих умовах.
Протокол
Дослідницька група виявила, що наступний двостадійний процес дає найкращі результати: реакція проводилася в ультразвуковій скляній проточній комірці об’ємом 60ml (див. зображення праворуч) при 55°C протягом 24 h. Пальмова олія (15 g) та вода (1,5 g) були додані до реактора. Ультразвуковий зонд соникатора UP200S був вставлений на глибину близько 10mm у систему вода/олія, потужність була налаштована на 80W і увімкнена на 3 min для емульсифікації системи перед тим, як її вийняли, а потім фермент (1,36 wt.% маси води + олії) був доданий, тоді як розчин змішувався магнітним перемішуванням (300 rpm).
Таким чином, ультразвуково-асистований біокаталіз дав DAG олію з концентрацією 34,17 wt.% після 12h часу реакції. Сама стадія ультразвукової обробки була дуже короткою, тривалістю всього 1,2 min.
Результати
У представлених випробуваннях DAG олія з концентрацією 34,17 wt.% була отримана після 12 h реакції. Стадія ультразвукової обробки тривала всього 1,2 min.
Ультразвуково-ферментативний каталіз переконує своїми великими перевагами для великомасштабного виробництва, оскільки його енерговитрати дуже низькі, а короткий час емульсифікації дозволяє використовувати зменшене безперервне ультразвукове обладнання для живлення великих реакторів гідролізу. [Awadallak et al. 2013]
Ультразвуковий зондовий пристрій UP200S зі скляним реактором
Література / Посилання
- Адевале, Петро; Дюмон, Марі-Жозе; Нгаді, Майкл (2015): Каталізований ферментами синтез і кінетика виробництва біодизеля за допомогою ультразвуку з відходів жиру. Ультразвукова сонохімія 27; 2015. 1-9.
- 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.
- Дхара Р.; Дхар П.; Гош М. (2013): Дієтичний вплив гірчичної олії, багатої діацилгліцерином, на ліпідний профіль нормохолестеринемічних та гіперхолестеринемічних щурів. Журнал технології харчових наук 50(4); 2013. 678-86.
- Дхара Р.; Дхар П.; Гош М. (2012): Дієтичний вплив чистої та багатої діацилгліцерином олії рисових висівок на характер росту та ліпідний профіль щурів. Журнал Oleo Science 61(7); 2012. 369-75.
- Гонсалвес, Карен М.; Сутілі, Феліпе К.; Лейте, Сельма Г.Ф.; де Соуза, Родріго О.М.А.; Рамос Леал, Івана Корреа (2012): Гідроліз пальмової олії, що каталізується ліпазами під ультразвуковим опроміненням – використання експериментального дизайну як інструменту для оцінки змінних. Ультразвукова сонохімія 19; 2012: 232–236.
- Souza, Rodrigo O. M. A.; Babicz, Ivelize; Leite, Selma G. F.; Antunes, Octavio A. C.: Lipase-Catalyzed Diacylglycerol Production Under Sonochemical Irradiation.
- Нагао Т.; Ватанабе Х.; Ґото Н.; Онізава К.; Тагучі Х.; Мацуо Н.; Ясукава Т.; Цусіма Р.; Шімасакі Х.; Itakura H. (2000): Дієтичний діацилгліцерол пригнічує накопичення жиру в організмі порівняно з триацилгліцерином у чоловіків у подвійному сліпому контрольованому дослідженні. Журнал харчування 130, 2000. 792-797.
Факти, які варто знати
Про діацилгліцероли
Діацилгліцероли (DAG) зазвичай використовуються в різних ступенях чистоти як добавки для підвищення пластичності жирів або як основи для харчової, медичної та косметичної промисловості. DAG також використовуються як estranger oils для відділення матеріалів від форм і як регулятор кристалів жирів, прекурсори для органічного синтезу продуктів, таких як фосфоліпіди, гліколіпіди, ліпопротеїни, про-ліки, такі як DAG-кон’югований хлорамбуцил для лікування лімфоми, (S)-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (LDOPA) для лікування хвороби Паркінсона та багато інших. Нещодавно олія, багата на DAG, використовувалася як функціональна олія для приготування їжі, з вмістом щонайменше 80% 1,3-DAG. [Nagao et al., 2000]
Діацилгліцерол (DAGs) можна виробляти шляхом часткового гідролізу, естерифікації або гліцеролізу через хімічний або ферментативний каталіз. Ферментативний каталіз є переважним методом, оскільки його можна проводити в найм’якших умовах (найнижча температура та тиск).