Optimierung der lipasekatalysierten Synthese von Diglyceriden

Transkript

1 Optimierung der lipasekatalysierten Synthese von Diglyceriden Praxisrelevanz

2 Referrent: Herr Prof. Dr. W. Hillebrandt in Zusammenarbeit mit dem Bundesinstitut für Lipidforschung in Münster

3 Wissenschaftlicher Kontext Öle und Fette sind die wichtigsten nachwachsende Rohstoffe für die chemische Industrie Aus Ihnen lässt sich eine Vielzahl von Produkten mit attraktiven Anwendungen herstellen Daraus ergeben sich eine Reihe von Innovationsmöglichkeiten für die Lebensmittelbranche (z.b. Milchindustrie, Babynahrung, NEM, functional food etc.)

4 Chemischer Hintergrund Gezielter Eingriff in die chemische Struktur von Speisefetten (überwiegend Triglyceriden) Einbau, Austausch, Umesterung, Entfernung oder Verknüpfung von Fettsäuren, um ein Produkt mit gewünschte Eigenschaften zu erhalten Eingriffe in die Molekularstruktur können prinzipiell rein chemisch erfolgen (Hitze, Druck, Katalysatoren etc.) oder biochemisch mit Hilfe von Enzymen (Biokatalysatoren)

5 Lipasen sind Enzyme, die wasserunlösliche Triglyceride an der Grenzfläche Wasser/Öl hydrolysieren sind je nach Reaktionsbedingungen ebenso für Estersynthesen geeignet sind besonders vielfältig einsetzbar, weil sie: in organischen Lösungsmitteln stabil sind eine breite Substratspezifität aufweisen hohe Enantio- und Regioselektivität besitzen weit verbreitet sind.

6 Konkrete Anwendungsbeispiele: Caprenin (Procter & Gamble): MLM-TAG mit verbesserter Resorptionsrate Betapol (Unichema): leicht verdauliches Diätfett für frühgeborene Kinder Salatrim: kalorienreduziertes Speiseöl Benefat:kalorienreduziertes Speiseöl Olestra (Procter & Gamble): Fettersatzstoff Enova Öl: Diacylglyceridöl, neuartiges Lebensmittel zur Fettreduktion

7 Enova Oil Aus Raps- und Sojaöl enzymatisch synthetisiertes Speiseöl > 80 % DAG-Gehalt In Japan und den USA seit einigen Jahren im Handel erhältlich Seit Oktober 2006 auch in der EU als neuartiges LM zugelassen (VO 258/97)

8 Alumni-Tagung April 2008 Dipl.- Oecotroph. Jörn Schneider

9 Alumni-Tagung April 2008 Dipl.- Oecotroph. Jörn Schneider

10 Ernährungsphysiologische Eigenschaften von DAG-Öl Erhöhter Energieverbrauch durch: Gesteigerte nahrungsinduzierte Thermogeneserate Erhöhte postprandiale Lipidoxidation Positiver Einfluss auf: Postprandialen Serumtriglyceridspiegel HDL-Konzentration LDL-Partikelgröße Fazit: DAG-Öl könnte bei regelmäßigem Verzehr einen Beitrag zur Verringerung von Übergewicht und mit Übergewicht assoziierten Krankheiten leisten.

11 Aufgabenstellung der Diplomarbeit: Einfluss von Temperatur, Druck und Substratzusammensetzung auf die DAG - Synthesegeschwindigkeit

12 Lipase: Lipozym RM IM auf einem Ionenaustauscherharz immobilisierte Schimmelpilz-Lipase gehört zur Gruppe der α/β - Faltungsmotiv-Enzyme 1,3-regioselektiv wird seit längerem für die Käseherstellung und zur beschleunigten Käsereifung eingesetzt

13 Herstellung eines Diglycerids mit einer 1,3-regioselektiven Lipase OH HO + OH COOH COOH 1,3-regioselektive Lipase HO O O O O

14 Mögliche Substrate für die DAG-Synthese Triglyceride + Glycerin Diglyceride Monoglyceride + Fettsäuren Freie Fettsäuren + Glycerin Equimolares Gemisch aus Mono- und Triglyceriden

15 Einflussgrößen der lipasekatalysierten Diglyceridsynthese Enzymmenge Temperatur Druck Substrat (Art, Menge, Verhältnis)

16 Verwendete Substrate: Rapsölhydrolysat Kokosfett-Fettsäuremischung Sonnenblumenöl-Fettsäuremischung

17 Vorgehensweise: Herstellung der freien Fettsäuren und gaschromatographische Bestimmung der Fettsäurezusammensetzung Reveresterung von 30 mmol FS mit 15 mmol Glycerin unter Verwendung des Enzyms Lipozym RM IM für 6-10 h bei verschiedenen Druck und Temperaturbedingungen Regelmäßige Probenentnahme und gaschromatographische Bestimmung der Probenzusammensetzung

18 Rapsölhydrolyse und anschließende Aufreinigung zur Herstellung freier Fettsäuren

19 Ergebnisse: Maximaler DAG Gehalt von 73,2 % nach 8 Stunden bei 7 mbar und 50 C unter Verwendung von Rapsölhydrolysat als Ausgangsstoff DAG Gehalt unter Verwendung von SB-FS bei 68,0 % Bei Verwendung von Kokosfett-FS lediglich 16,8 % DAG-Konzentration nach 8 Stunden

20 Fazit: Die Kettenlänge der Fettsäuren ist eine entscheidende Einflussgröße für die DAG- Synthesegeschwindigkeit unter Verwendung des Enzyms Lipozym RM IM 50 C ist das Temperaturoptimum für die Lipase Lipozym RM IM Eine Gleichgewichtsverschiebung durch möglichst starke Druckerniedrigung wirkt sich positiv auf die DAG-Synthesegeschwindigkeit aus.

21 Ende der Präsentation Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!