KR100808806B1 - 다종효소의 동시 투입에 의한 유채유의 가수분해방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다종효소의 동시 투입에 의한 유채유의 가수분해방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 지방산 가수분해효소로 분해하기 어려운 45 중량% 이상 함량의 에루신산 성분을 포함하는 유채유를 기질로 하여 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.) 유래의 리파제, 캔디다 루고사(Candida rugosa) 유래의 리파제 및 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래의 리파제 중 2종 이상을 특정량 혼합 사용하여 가수분해 반응시킴으로써 45 중량% 이상의 에루신산(erucic acid)을 함유하는 유채유의 지방산을 90 중량% 이상 분리하는 새로운 유채유의 가수분해방법에 관한 것이다.

유채유, 에루신산, 알칼리제네스 속, 리파제, 캔디다 루고사, 아스퍼질러스 오리재

Description

다종효소의 동시 투입에 의한 유채유의 가수분해방법{Enzymatic process for the isolation of fatty acid from high erucic acid rapeseed oils}

도 1은 알칼리제네스 속 유래의 리파제 0.01 중량부 ＋ 캔디다 루고사 유래의 리파제 0.01 중량부 ＋ 아스퍼질러스 오리재 유래의 리파제 0.15 중량부(-■-), 캔디다 루고사 유래의 리파제 0.01 중량부 ＋ 아스퍼질러스 오리재 유래의 리파제 0.10 중량부(-◆-)의 투입조건과 캔디다 루고사 유래의 리파제 0.03 중량부 단독 사용(-▲-) 및 아스퍼질러스 오리재 유래의 리파제 0.03 중량부 단독 사용(-*-)의 투입 조건에, 반응온도 45 ℃, 교반속도 500 rpm과 물과 유채유의 중량비를 1:1로 하였을 때의 가수분해결과를 비교한 그래프이다.

도 2는 본 발명에서 사용한 에루신산을 함유한 유채유의 지방산 조성을 나타낸 것이다.

도 3은 가수분해반응전의 유채유의 지방산의 탄소수에 따른 분포와 가수분해반응 후(90% 이상 분해율을 보인 본 발명의 가수분해반응의 평균값과 50% 이하 분해율을 보인 종래의 효소적 방법에 의한 가수분해반응의 평균값의 비교)의 지방산의 탄소수에 따른 분포를 나타낸 것이다.

본 발명은 다종효소의 동시투입에 의한 유채유의 가수분해방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 지방산 가수분해효소로 분해하기 어려운 45 중량% 이상 함량의 에루신산 성분을 포함하는 유채유를 기질로 하여 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.) 유래의 리파제, 캔디다 루고사(Candida rugosa) 유래의 리파제 및 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래의 리파제 중 2종 이상을 특정량 혼합 사용하여 가수분해 반응시킴으로써 45 중량% 이상의 에루신산(erucic acid)을 포함하는 유채유의 지방산을 90 중량% 이상 분해하는 새로운 유채유의 가수분해방법에 관한 것이다.

유지를 가수분해하면 지방산과 글리세롤이 생성된다. 이들은 비누, 계면활성제, 의약, 섬유, 페인트, 식품, 폭약, 화장품 공업에 필수적인 원료로 사용되고 있다. 현재 유지를 가수분해하는 방법에는 고온고압법, 알칼리 분해법, 알콜리시스법, 효소가수분해법 등이 알려져 있다.

고온고압법의 경우에는 운전조건이 190 ℃, 14 atm에서 9 ~ 10 시간 반응 시 지방산 생산수율이 약 90% 정도이나 여러 가지 면에서 많은 조건이 필요하다. 즉, 고온 및 고압에 견딜 수 있는 재질의 설비가 필요하고, 장치가 대형이므로 많은 부지가 소요되며, 생성된 지방산이 고온에 의해 변질되어 황색화 및 냄새로 인한 품질의 저하가 따르고, 공정상 저급 지방산의 유출로 인한 폐수문제가 대두된 다.

알칼리분해법 역시 회분식이나 연속식에 상관없이 상당량의 에너지가 소모되며, 생성비누를 산성화 처리하여 지방산과 글리세롤을 얻는 방법으로서 수율 또한 낮다.

알콜리시스법 또한 설비와 장치가 대형이고 복잡하여 넓은 부지가 소요되며 알콜을 재회수하는 장치까지 필요하여 상당한 에너지가 소모됨은 물론 심지어 폭발의 위험까지 수반된다.

이에 비하여 효소를 이용한 가수분해방법은 상기 공정과 달리 온화한 조건과 간단한 장치설비로 운전되어, 에너지 비용이 현저하게 절감되며, 설비가 간단하여 설비비 및 부지확보 비용이 적게 소요되며, 고품질의 지방산과 글리세롤을 얻을 수 있고, 작업환경 및 환경공해에 유리하다.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고 지방산을 제조하는 대부분의 기업이 효소를 이용한 가수분해방법을 실제로 산업화 공정에 응용하지 못하는 이유는 사용하는 효소인 리파제는 전량이 수입에 의존하고 있어서 가격이 고가이고, 사용하는 유지도 종류에 따라 가수분해 경향이 달라서 그 범위가 한정되며, 원만한 반응속도로 장시간이 소요되고 또한, 고정화시키지 않은 일반 효소는 가수분해율은 높으나 1회사용으로 한정되어 있으며, 고정화효소는 수차례 사용할 수 있으나 유지와의 접촉면적과 그 접촉 빈도가 적어 가수분해율이 급격히 감소하는 문제를 가지고 있기 때문이다.

또한, 종래의 효소 가수분해법에서 적용된 사례는 거의 올레인산에 편중되어 있어 고에루신산에의 분해에는 적합하지 않는 단점도 있다.

에루신산(erucic acid)은 십자화과(Brassicaceae)의 식물의 트리글리세리드결합에서 자연적으로 생성되는 탄소 22개와 1개의 이중결합으로 구성된 지방산이다. 유채는 이 십자화과의 식물이며 넓은 지역에 분포되어 있으며 산업용 기름종자로 사용되기도 한다. 이 산업용 유채유는 최소 40% 이상의 에루신산 성분을 포함하고 있어 매우 유용한 오일이다.

에루신산은 고온분별증류나 저온에서의 혼합용매의 사용을 통한 재결정화법으로 유채유의 에스테르결합에서 분리되어진다[Stage. H., Fette Seifen Anstrichm. 1975. Vol. 77, p. 165~204].

분별증류법의 경우에 반응온도가 255 ℃를 넘어서야 하며, 부생성물의 처리와 고온으로 인한 에루신산의 변색과 변질이 발생하는 문제점이 있으며[Stage. H., World Conference on Oleochemicals into the 21st Century. T. H. Applewhite. ed. 1990. American Oil Chemists Society. p. 142~160], 저온 재결정법도 수율이 낮고 분해속도가 매우 낮은 문제점이 알려져 있다.

따라서, 높은 수율과 간단한 정제를 통해 고순도의 에루신산을 분해하는 방법으로, 효소를 적용하여 저온에서 유채유를 가수분해하여 에루신산을 분리하는 방법이 관심의 대상이 되어왔다.

대부분의 유채유에서 분해되어 나오는 지방산은 올레인산과 에루신산이 90 중량% 이상을 차지한다. 이들 효소를 이용한 가수분해반응은 최종적으로 올레인산과 에루신산을 효율적으로 분해하여 추출하는 것이라고 볼 수 있다.

미국 특허 제 5,633,151호에서 보면 유채유내의 에루신산 성분을 슈도모나스 세파시아(Pseudomonas cepacia)의 리파제로 1차 가수분해반응을 하여 97%의 가수분해반응이 진행이 되어서 유리지방산 혼합물을 만들어낸 후, 이 유리지방산 혼합물을 지오트리쿰 캔디둠(Geotrichum candidum)의 리파제로 탄소수 18개 이하의 지방산은 87%를 에스테르화시키고, 필요한 탄소수 22개의 에루신산을 85%까지 분리하는 2단계 효소 가수분해반응을 발명하였다. 이 기술은 올레인산 등의 성분은 에스테르화시켜 에루신산은 분리해내기 쉬우나 산업적으로 사용이 가능한 올레인산 성분 등 유채유내에 포함되어 있는 50% 가량의 지방산을 다시 에스테르화시키기 때문에 추후 다시 가수분해 반응하여 올레인산 등을 분리해야 한다는 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과, 특정 리파제 2 ~ 3종을 특정의 혼합비율로 적용하고 적절한 반응온도, 가수분해시간, 물의 적용비율, 교반 등 최적의 반응조건을 확립하여 45 중량% 이상의 에루신산을 함유하는 유채유로부터 지방산 90 중량% 이상을 가수분해함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.) 유래의 리파제, 캔디다 루고사(Candida rugosa) 유래의 리파제 및 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래의 리파제 중에서 선택된 2종 이상으로 45 중량% 이상의 에루신산을 함유하는 유채유를 가수분해하여 90 중량% 이상의 지방산을 생산하는 새로운 가수 분해방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 유채유를 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.) 유래의 리파제, 캔디다 루고사(Candida rugosa) 유래의 리파제 및 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래의 리파제 중에서 선택된 2종 이상의 리파제 혼합물로 가수분해 반응시켜 45 중량% 이상의 에루신산(erucic acid)을 함유하는 유채유의 지방산을 90 중량% 이상 지방산으로 분해하는 새로운 유채유의 가수분해방법을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 얻어진, 에루신산의 함량이 45 중량% 이상을 함유하는 지방산을 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 종래의 지방산 가수분해효소로 분해하기 어려운 45 중량% 이상 함량의 에루신산 성분을 포함하는 유채유를 기질로 하여 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.) 유래의 리파제, 캔디다 루고사(Candida rugosa) 유래의 리파제 및 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래의 리파제 중 2종 이상을 특정량 혼합 사용하여 가수분해 반응시킴으로써 90 중량% 이상의 에루신산을 분리하는 새로운 유채유의 가수분해방법에 관한 것이다.

에루신산은 유지화학 산업에서 중요하게 다루어지는 지방산으로, 일반적으로 45 중량% 이상 에루신산 성분을 함유한 유채유로부터 생산되어지는 주요한 산업의 근간이 되는 식물성 유지의 한 성분이다. 에루신산을 제조하는 현재의 화학적 가수분해방법은 비용이 많이 들고, 최종생산물인 에루신산을 얻기 위한 반응에서 에루신산 외에도 필요치 않은 부산물이 생성되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 고품질의 에루신산을 함유하는 유채유를 효율적으로 분해하는 진보된 방법을 필요로 하고 있다.

현재까지 개발된 효과적인 효소가수분해는 올레인산 제조에 대한 경우가 대부분이며, 이전까지 적용되었던 방법들도 45 중량% 이상 에루신산 성분을 함유하는 오일의 분해에는 높은 수율을 달성할 수 없었다.

본 발명은 기존의 뛰어난 분해율의 유지 가수분해효소를 사용하여도 50%의 분해율도 달성할 수 없는 45 중량% 이상 에루신산 성분을 함유하는 유채유를 복합효소를 적용하여 분해하는 방법으로 구성된다. 에루신산 함유 유채유 가수분해에 특성있는 알칼리제네스 속 유래의 리파제와 특이적 가수분해효소로서 뛰어난 분해율을 보이는 캔디다 루고사 유래의 리파제, 그리고 1,3-특이적 가수분해효소로 잘 알려진 아스퍼질러스 오리재 유래의 리파제, 이들 중 2종 이상의 효소를 혼합하여 적용할 경우, 거의 정량적인 오일의 가수분해 효율을 달성할 수 있었다.

알칼리제네스 속(A. sp. 로 명명)에서 추출한 리파제는 1,3-특이적 가수분해 효소로 에루신산 성분을 특성있게 분해하는 성질을 가지고 있는 효소이다.

캔디다 루고사(C. rugosa 로 명명)에서 추출한 리파제는 트리글리세리드오일의 팔미트산과 올레인산을 매우 잘 분해하는 효소이다[Lie and Lambertson, Fette Seifen Anstrichm. 1986. vol. 88, p. 365~367 ; Hosino et al., Agric. Biol. Chem. 1990. vol. 54, p. 1459~1467].

아스퍼질러스 오리재(A. oryzae 로 명명)에서 유래된 리파제는 트리글리세리드를 1,3-특이적으로 가수분해하는 효소이다.

상기 리파제 효소를 본 발명에서는 동시에 혼합 투입함에 있어, 투입량이 매우 중요한 변수로 사용된다.

본 발명에서 사용한 상기 리파제의 바람직한 사용량은 상기 유채유 1 중량부에 대하여,

1) 알칼리제네스 속 유래 리파제 0 ~ 0.06 중량부, 캔디다 루고사 유래 리파제 0.005 ~ 0.03 중량부 및 아스퍼질러스 오리재 유래 리파제 0.05 ~ 0.3 중량부; 2) 알칼리제네스 속 유래 리파제 0.005 ~ 0.06 중량부, 캔디다 루고사 유래 리파제 0 ~ 0.03 중량부 및 아스퍼질러스 오리재 유래 리파제 0.05 ~ 0.3 중량부; 또는

3) 알칼리제네스 속 유래 리파제 0.005 ~ 0.06 중량부, 캔디다 루고사 유래 리파제 0.005 ~ 0.03 중량부 및 아스퍼질러스 오리재 유래 리파제 0 ~ 0.3 중량부를 사용한다. 더욱 바람직하기로는 상기 유채유 1 중량부에 대하여, 알칼리제네스 속 유래 리파제 0.005 ~ 0.06 중량부, 캔디다 루고사 유래 리파제 0.005 ~ 0.03 중량부 및 아스퍼질러스 오리재 유래 리파제 0.05 ~ 0.3 중량부 중에서 선택된 2종 이상의 리파제 혼합물로 가수분해 반응시킨다. 만일 효소의 사용량이 적은 경우에는 반응속도가 느려지고, 사용량이 많은 경우에는 효소의 적용비용이 증가하여 경제성이 감소하는 문제가 있다. 가장 바람직하게는 알칼리제네스 속 유래 리파제 0.008 ~ 0.03 중량부, 캔디다 루고사 유래 리파제 0.01 ~ 0.02 중량부, 아스퍼질러스 오리재 유래 리파제 0.1 ~ 0.2 중량부가 적절하며, 효소 투입량 은 가수분해속도를 증가시키고, 생성물의 수율을 향상시키는데 매우 중요하다.

본 발명의 가수분해 반응온도는 10 ~ 80 ℃의 범위로 적용될 수 있으나, 최종제품의 순도와 수율을 증가시키기 위하여 40 ~ 50 ℃의 범위로 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 유채유에 대한 물의 사용량은 1 : 0.5 ~ 2의 중량비가 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 1 : 0.8 ~ 1.2의 범위 내에서 선택적으로 적용될 수 있다. 만일 물의 사용량이 상기 범위보다 적을 경우, 가수분해반응의 부생성물인 글리세린의 농도가 증가함에 따라 역반응의 우려가 있고, 물의 사용량이 상기 범위보다 많을 경우, 효소의 오일에 대한 접촉빈도가 현저히 줄어 가수분해반응이 원활히 일어나지 않는다.

본 발명에서는 교반 등의 물리적 변수도 매우 중요하며, 최적의 교반속도를 유지하는 것이 중요하므로 교반속도는 150 ~ 500 rpm를 유지하는 것이 바람직하다. 교반속도가 너무 빠른 경우에는 교반기에 의한 전단력의 작용으로 효소의 성능이 감소할 수 있으며, 너무 느린 경우에는 반응물이 충분하게 접촉하지 못하여 가수분해속도가 감소할 수 있기 때문이다.

상기와 같이, 2 ~ 3종의 특정 리파제를 특정함량 혼합 사용하고 40 ~ 50 ℃에서 150 ~ 500 rpm으로 교반하여 가수분해반응을 수행함으로써 45 중량% 이상의 에루신산이 포함된 지방산을 90% 이상 분리할 수 있다.

또한, 상기의 가수분해방법으로 얻어진 45 중량% 이상의 에루신산을 함유하는 지방산은 샴푸, 린스 및 윤활제 등에 적용되어 화장품, 합성수지 및 도료 등의 분야에 유용하게 사용되리라 기대된다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

알칼리제네스 속(A. sp.) 유래의 리파제[Lipase QLM, MEITO SANGYO사], 캔디다 루고사(C. rugosa) 유래의 리파제[Lipase OF, MEITO SANGYO사] 및 아스퍼질러스 오리재(A. oryzae) 유래의 리파제[Lipozyme TL 100L, NOVOENZYME사]를 혼합 동시 적용하여 에루신산 46 중량% 함유 유채유[제주산 유채유, (주)KCI]의 가수분해반응을 진행하였다. 5 ㎏ 용량의 원형 플라스크에 유채유와 물을 각기 1 ㎏씩 투입하여 다음 표 1의 효소를 비율대로 동시 혼합 투입하여 가수분해반응을 진행하였으며, 반응온도 45 ℃, 교반속도는 150 rpm이었다. 상기 리파제의 투입량은 유채유 1 중량부를 기준으로 하였다.

가수분해 반응 후 물과 오일을 4000 rpm으로 15분간 원심분리하여 상층의 오일을 분리하고, 산가와 검화가를 측정하여 가수분해율을 다음 수학식 1로 측정하였다.

다음 표 1은 3종의 리파제 효소의 혼합으로 가수분해반응을 한 결과이다.

효소 투입량	A. sp. 0.01 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.15 중량부	A. sp. 0.02 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.15 중량부	A. sp. 0.03 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.15 중량부	A. sp. 0.04 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.15 중량부	A. sp. 0.05 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.15 중량부
24시간 가수분해율	89.3%	90.2%	89.9%	94.2%	98.7%
48시간 가수분해율	97.5%	96.5%	97.0%	98.7%	98.1%

상기 표 1에서와 같이, 24 ~ 48시간 반응 시 에루신산은 최저 96 %에서 최대 99%에 가까운 분해율을 보였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법을 적용하되, A. sp. 유래의 리파제 0.01 중량부와 C. rugosa의 리파제 0.01 중량부, 그리고 A. oryzae 유래의 리파제 0.15 중량부%의 투입량에 교반속도만 150 rpm에서 500 rpm으로 상승시켜 가수분해반응을 수행하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

효소투입량과 교반속도	A. sp. 0.01 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.15 중량부
	150 rpm	500 rpm
24시간 가수분해율	89.3%	97.0%
48시간 가수분해율	97.5%	98.9%

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 교반속도를 상승시켜 500 rpm으로 하면 150 rpm에서의 48시간 가수분해 반응결과인 97.5%에 근접한 24시간 반응에 97.0%까지 가수분해를 진행시킬 수 있다. 48시간 반응 시 99%에 가까운 분해율을 보이고 있다.

실시예 3

상기 실시예 1의 조건에 A. oryzae 유래의 리파제 투입량을 0.15 중량부에서 0.09 중량부로 줄이고, C. rugosa 유래의 리파제 투입량을 0.01 중량부에서 0.02 중량부로 늘려 가수분해반응을 진행하였다. 그 결과는 다음 표 3과 같다.

효소 투입량	A. sp. 0.01 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부 ＋ A. oryzae 0.09 중량부	A. sp. 0.02 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부 ＋ A. oryzae 0.09 중량부	A. sp. 0.03 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부 ＋ A. oryzae 0.09 중량부	A. sp. 0.04 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부 ＋ A. oryzae 0.09 중량부	A. sp. 0.05 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부 ＋ A. oryzae 0.09 중량부
24시간 가수분해율	88.8%	89.9%	90.4%	92.5%	97.1%
48시간 가수분해율	96.7%	97.0%	97.0%	97.6%	97.4%

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 24 ~ 48시간 반응 시 에루신산은 96 ~ 98%의 가수분해율을 확인하였다.

실시예 4

상기 실시예 1의 반응조건에 3종 효소의 투입량을 조절하여 가수분해반응을 실험하였다. 그 결과는 다음 표 4와 같다.

효소 투입량	A. sp. 0.01 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.10 중량부	A. sp. 0.01 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.08 중량부	A. sp. 0.01 중량부 ＋ C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.05 중량부
24시간 가수분해율	89.0%	90.6%	89.2%
48시간 가수분해율	96.0%	94.1%	94.4%

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 48시간 반응시 94 ~ 96%의 분해율을 보였다.

실시예 5

상기 실시예 1의 반응조건에 A. sp 유래의 리파제와 C. rugosa 유래의 리파제의 혼합효소로 동시 투입, 가수분해반응을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 5와 같다.

효소 투입량	A. sp. 0.06 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부	A. sp. 0.04 중량부 ＋ C. rugosa 0.03 중량부	A. sp. 0.04 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부	A. sp. 0.03 중량부 ＋ C. rugosa 0.03 중량부
24시간 가수분해율	89.2%	85.4%	83.6%	83.6%
48시간 가수분해율	96.3%	92.4%	90.4%	90.1%

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 두 효소를 혼합한 경우에 48시간 가수분해반응시 혼합비율별로 최저 90%에서 최대 96%까지의 가수분해율을 보였으며 A. sp. 유래의 리파제의 투입량이 유채유의 가수분해율에 미치는 영향이 큼을 알 수 있다.

실시예 6

A. sp. 유래의 리파제 0.06 중량부와 C. rugosa 유래의 리파제 0.02 중량부의 혼합효소로 물과 유채유의 비율을 조절하여 가수분해반응을 실험한 후 그 분해율을 확인하였다. 물과 유채유의 비율을 제외한 반응조건은 상기 실시예 5와 동일하며, 그 결과는 다음 표 6과 같다.

물과 유채유의 혼합비(중량) (물 : 유채유)	1 : 1	2 : 3
24시간 가수분해율	90.1%	88.9%
48시간 가수분해율	95.7%	93.5%

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 물과 유채유의 비율이 1 : 1인 경우 가장 분해율이 좋았다.

실시예 7

A. sp. 유래의 리파제와 A. oryzae 유래의 리파제의 2가지 효소로 가수분해반응을 진행하였으며 반응조건은 상기 실시예 1과 동일하다. 그 결과는 다음 표 7과 같다.

효소 투입량	A. sp. 0.06 중량부 ＋ A. oryzae 0.20 중량부	A. sp. 0.06 중량부 ＋ A. oryzae 0.10 중량부	A. sp. 0.04 중량부 ＋ A. oryzae 0.20 중량부	A. sp. 0.04 중량부 ＋ A. oryzae 0.10 중량부
24시간 가수분해율	94.5%	92.6%	92.9%	91.7%
48시간 가수분해율	95.8%	93.0%	94.2%	91.9%

상기 표 7에 나타낸 바와 같이, 두 효소의 혼합 동시 투입으로도 가수분해율은 90%를 상회하는 결과를 보여주었다.

실시예 8

상기 실시예 1의 반응조건에 2가지 효소, C. rugosa 유래의 리파제와 A. oryzae 유래의 리파제 혼합효소로 가수분해반응을 실시하였다. 그 결과는 다음 표 8과 같다.

효소 투입량	C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.30 중량부	C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.20 중량부	C. rugosa 0.01 중량부 ＋ A. oryzae 0.10 중량부
24시간 가수분해율	96.1%	96.6%	92.0%
48시간 가수분해율	96.7%	97.7%	95.6%

실시예 9

상기 실시예 8의 효소 최저 투입량인 C. rugosa 유래의 리파제 0.01 중량부와 A. oryzae유래의 리파제 0.10 중량부의 혼합효소로 상기 실시예 1의 반응조건에 교반속도만 100 ~ 500 rpm으로 가수분해반응을 진행하여 교반속도에 따른 변화를 확인하였다. 그 결과는 다음 표 9와 같다.

교반 속도	100 rpm	200 rpm	300 rpm	400 rpm	500 rpm
24시간 가수분해율	72.8%	92.7%	93.1%	92.5%	96.3%
48시간 가수분해율	81.3%	96.1%	96.1%	96.6%	96.8%

비교예 1

유지의 가수분해능이 일반적으로 가장 뛰어나다고 알려진 Candida rugosa 유래의 리파제로 올레인산 함량이 90 중량% 이상인 캐나다산 유채유(백토정제)[CARGILL사]와 시중에 판매중인 채종유[신동방], 올리브유[신동방]로 실제 상기 효소의 가수분해효율을 검증하였다. 효소투입농도는 0.02%, 반응온도는 해당 리파제가 최적 활성을 나타내는 범위인 30 ~40 ℃에서 35 ℃로 하였으며, 교반속도 150 rpm, 물과 오일의 비율은 1:1로 하였다[Yamane, T., M. Mozammel. Hoq., I. Sumiyo. and S. Shoichi., (1986), Glycerolysis of Fat by Lipase, J. Jpn. Oil Chem. Soc., 35, 625~631].

오일 종류	캐나다산 유채유	채종유	올리브유
24시간 가수분해율	87.2%	63.2%	62.2%
48시간 가수분해율	93.8%	81.9%	82.0%

상기 표 10에 나타낸 바와 같이, C. rugosa 유래의 리파제의 최대 활성능인 올레인산 함유 유지에 대한 94 ~ 95%에 가까운 올레인산 가수분해율이 충분히 나오는 것으로 검증이 되었다.

비교예 2

비교예 1에서의 실험 결과에 따라 유지의 가수분해능이 매우 뛰어난 Candida rugosa 유래의 리파제로 45 중량% 이상 함량의 에루신산 유채유에 대한 가수분해실험을 진행하였다. 본 실험은 유지에 대한 가수분해능이 매우 뛰어난 것으로 알려진 이 리파제[Yamane, T., M. Mozammel. Hoq., I. Sumiyo. and S. Shoichi., (1986), Glycerolysis of Fat by Lipase, J. Jpn. Oil Chem. Soc., 35, 625~631]가 에루신산 함량이 45 ~ 50% 정도인 유채유에 대한 가수분해효율을 확인하기 위한 것이다. 반응매질인 물과 기질인 유채유의 비율은 1:1로 하였으며 교반속도는 500 rpm이었으며 반응온도는 35 ℃에서 진행하였다.

효소 투입량	백토정제 유채유		탈산, 탈검 유채유
	C. rugosa 0.02%	C. rugosa 0.03%	C. rugosa 0.02%	C. rugosa 0.03%
24시간 가수분해율	3.0%	4.7%	38.2%	40.2%
48시간 가수분해율	3.4%	9.3%	38.6%	40.5%

상기 표 11에 나타낸 바와 같이, 45 중량% 이상 함량의 에루신산 유채유에 대한 비특이적 가수분해효소인 Candida rugosa 유래의 리파제의 분해능은 아주 미약한 것으로 확인이 되었다.

비교예 3

비특이적 가수분해효소인 C. rugosa 유래의 리파제와 달리 1,3-특이적 가수분해효소인 A. oryzae의 리파제로 본 유채유의 가수분해반응을 진행하였다. A. oryzae의 리파제는 유지에 대한 가수분해능이 60 ~ 70% 가량 되는 것으로 검증되어있는 효소이다. 반응조건은 상기 비교예 1 및 2와 동일하다.

효소 투입량	백토정제 유채유		탈산, 탈검 유채유
	A. oryzae 0.02%	A. oryzae 0.03%	A. oryzae 0.02%	A. oryzae 0.03%
24시간 가수분해율	1.7%	1.9%	10.5%	12.6%
48시간 가수분해율	3.0%	4.8%	18.0%	23.1%

상기 표 12에 나타낸 바와 같이, 비특이적 가수분해효소인 C. rugosa의 리파제보다 1,3-특이적 가수분해효소인 A. oryzae의 리파제의 가수분해능은 확실히 떨어지는 것으로 확인이 되었으며 45 중량% 이상 함량의 에루신산을 함유하는 유채유에 대해서는 각각 단독의 사용이 불가능하다는 것을 알 수 있다.

비교예 4

상기 비교예 2, 3의 결과에 따라 신규효소에 대한 적용이 필요하다고 판단되어 에루신산 성분을 분해할 수 있는 A. sp. 유래의 새로운 리파제 1종(이후 Lipase I)과 실시예에서 테스트한 같은 A. sp. 유래의 리파제(이후 A. sp)로 테스트를 진행하였다.

다음 표 13은 Lipase I와 실시예에서 검증한 A. sp 유래의 리파제의 단독적용, 그리고 C. rugosa 유래의 리파제와의 혼합 적용 실험결과이다.

반응조건의 위 실험과 동일조건인 물과 오일의 비율 1:1, 반응온도 45 ℃, 교반속도는 150 rpm이었으며 유채유는 반응성이 좋은 탈산, 탈검유를 사용하였다.

효소 투입량	Lipase I 0.02 중량부	A. sp. 0.02 중량부	Lipase I 0.02 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부	A. sp 0.02 중량부 ＋ C. rugosa 0.02 중량부
24시간 가수분해율	7.4%	32.2%	37.0%	48.0%
48시간 가수분해율	12.4%	35.3%	37.2%	50.5%

상기 표 13에 나타낸 바와 같이, C. rugosa 유래의 리파제의 단독 사용시 보다 분해율은 올라갔으나 그리 큰 효과를 보이지는 못하는 것으로 확인되었다. 하지만 A. sp. 유래의 리파제와 C. rugosa 유래 리파제의 혼합효소는 48시간에 50%가 넘는 분해율을 보였다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 효소 가수분해방법, 즉 비특이적 가수분해효소와 1,3-특이적 가수분해효소 등의 사용으로 올레인산 성분을 함 유하는 오일의 가수분해는 90% 이상 가능하였으나, 45 중량% 이상 함량의 에루신산 성분을 함유하는 유채유의 가수분해는 50 중량% 이상 분리되지 않는 점을 특정의 2 ~3종 리파제 투입량 조절 및 반응조건의 확립으로 45 중량% 이상 에루신산 성분을 함유하는 유채유의 가수분해를 90% 이상 달성할 수 있었다. 차후 에루신산 성분을 높게 함유하는 유지의 가수분해반응에 본 발명의 방법이 적용되어 에루신산의 상업적 제조에 활용될 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 유채유를, 유채유 1 중량부에 대하여 알칼리제네스 속(Alcaligenes sp.) 유래 리파제 0.005 ~ 0.06 중량부, 캔디다 루고사(Candida rugosa) 유래 리파제 0.005 ~ 0.03 중량부 및 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래 리파제 0.05 ~ 0.3 중량부의 리파제 혼합물로 가수분해 반응시켜 에루신 산(erucic acid)이 45 ~ 66.7 중량% 포함된 지방산을 제조하는 것을 특징으로 하는 유채유의 가수분해방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 유채유는 에루신산의 함량이 45 ~ 60 중량%인 것을 특징으로 하는 유채유의 가수분해방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 가수분해 반응은 유채유와 물을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 수행하는 것을 특징으로 하는 유채유의 가수분해방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 가수분해 반응은 40 ~ 50 ℃에서 교반속도 150 ~ 500 rpm 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 가수분해방법.
7. 삭제

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