KR100891711B1

KR100891711B1 - 어유의 정제 방법 및 정제 어유의 보관 방법

Info

Publication number: KR100891711B1
Application number: KR1020070069484A
Authority: KR
Inventors: 박정현; 지호석
Original assignee: 주식회사동우산업
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-04-03
Also published as: KR20090006293A

Abstract

본 발명은 어유로부터 산화안정성 및 저장안정성이 높은 정제 어유를 제조하기 위한 정제 방법에 관한 것으로서, 어유를 유기산으로 탈검 처리하는 단계, 어유를 흡착제로 탈색시키는 단계, 어유를 진공 탈취시키는 단계, 및 어유에 항산화제를 첨가하는 단계를 포함하는 어유의 정제 방법 및 이로부터 제조된 정제 어유의 보관 방법에 관한 것이다.

정제 어유, 유기산, 항산화제, 과산화물가, TBA가, 고도불포화지방산

Description

어유의 정제 방법 및 정제 어유의 보관 방법 {A PROCESS FOR REFINING FISH OIL AND A PROCESS TO DEPOSIT THE REFINED FISH OIL}

본 발명은 산화안정성이 우수한 정제 어유를 제조하기 위한 어유의 정제 방법 및 정제 어유의 보관 방법에 관한 것이다.

국내 건강기능식품 시장 중 EPA/DHA 함유 정제 어유 시장은 2000년도에 수입을 포함하여 약 250억 규모였으며 건강기능식품 시장의 성장과 더불어 증가추세에 있다. 그런데, 이 중 수입품이 약 150 억원을 차지하여 국내 시장의 60%를 점하고 있을 뿐만 아니라 그 비율이 더욱 증가할 것으로 예상된다.

수입산 정제 어유는 주로 일본을 비롯하여 노르웨이, 독일, 칠레 등지에서 수입되고 있는데 특히, 일본산 수입품은 EPA/DHA 함량이 45% 내외로 비교적 높고 어취와 산화안정성 면에서 높은 품질 수준을 갖는 것으로 알려져 있어 국내에서도 수요가 큰 실정이다. 또한, 기타 수입품들은 가격이 비교적 저렴하여 국내 시장 점유율을 점차 높여가고 있다.

이에 따라, 국내산 정제 어유 및 제조업의 입지가 점차 좁아지고 있어 수입산 특히, 일본산 제품에 필적하는 우수 품질의 정제 어유를 제조하기 위한 독자적 기술개발이 시급하다.

일반적으로, 어유의 정제 방법은 탈검, 탈산, 탈색, 냉침 및 탈취 공정으로 이루어 진다. 탈검 공정에서 인지질 등 검질을 온수 및 인산을 사용하여 침전, 제거하였고 탈색과정에서는 활성탄이나 산성백토, 활성백토 등을 사용하여 색소를 제거하였으며 탈취과정에는 이미, 이취 성분을 수증기를 이용하여 고진공 탈취관에서 일정온도와 일정시간 동안 탈취하였다. 그러나, 상기 탈검 공정에서 인산을 사용할 경우 인 성분이 오일에 유지될 수 있고, 인산의 경우에 과다 노출시 호흡기, 눈, 피부 염증의 요인이 될 우려가 있으며, 또한, 종래의 방법으로는 산화안정성과 관능적 품질이 우수한 정제 어유를 얻기가 여의치 않았다.

특히, 고도불포화지방산(polyunsaturated fatty acids ; PUFA) 등의 유지로서 DHA와 EPA와 같은 오메가-3 지방산을 다량 함유하는 정제 어유는 산화 안정성이 약해 이들 소재의 제품화 및 안정적 유통을 위해 산화 안정성을 제고시키는 방안이 중요한 선결과제가 되고 있다.

따라서, 본 발명은 산화안정성이 우수하며, 저장안정성 및 관능적 품질이 우수한 정제 어유를 제조하는 정제 방법 및 보관방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 어유를 유기산으로 탈검 처리하는 단계, 어유를 흡착제로 탈색시키는 단계, 어유를 진공 탈취시키는 단계, 및 어유에 항산화제를 첨가하는 단계를 포함하는 어유의 정제 방법을 제공한다.

본 발명은 또한,

i) 어유를 유기산으로 탈검 처리하는 단계,

ii) 상기 탈검 처리된 어유를 수용성 알카리로 탈산 처리하는 단계,

iii) 상기 탈산 처리된 어유를 흡착제로 탈색시키는 단계,

iv) 상기 탈색 처리된 어유로부터 포화지방산을 냉침시키는 단계,

v) 상기 냉침 처리된 어유를 진공 탈취시키는 단계, 및

vi) 상기 탈취 처리된 어유에 항산화제를 첨가하는 단계를 포함하는 어유의 정제 방법을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 정제 방법에 의해 제조되는 정제된 어유를 산화안정성이 우수한 상태로 유지하는 정제 어유의 보관 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 어유의 정제 방법은 기본적으로 탈검, 탈색, 탈취 공정, 및 항산화제 첨가 단계를 포함하는 것으로 구성되며, 탈검 공정에서 인지질 등 검질을 유기산을 사용하여 침전, 제거하는 것을 하나의 특징으로 한다.

본 발명의 탈검 공정에서 사용 가능한 유기산은 인산 등과 같은 무기산 이외의 일반적인 유기산은 모두 사용 가능하며, 대부분의 카르복실산은 모두 사용할 수 있고, 일 예로, 구연산(Citric acid), 젖산(Lactic acid), 말레산(Maleic acid), 또는 주석산(Tartaric acid)등 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기산은 물에 대 한 가용성, 용해성, 활성, 유해성 및 경제성 측면에서 구연산일 수 있다.

특히, 유기산은 인체에 해가 없으면서 물과 에탄올에 쉽게 녹아 어유 중의 인지질을 물층으로 분리하는데 보다 용이할 뿐 아니라 Ca² ⁺, Fe³ ⁺ 등, 어유의 산화를 촉진할 수 있는 금속 이온과 킬레이트(chelate)를 형성하여 함께 제거할 수 있으므로 인지질 제거와 항산화 효과를 함께 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 유기산은 경제적인 측면에서도 기존의 인산 대비 약 1/3 정도로 저렴하여 산업상 적용 효과가 매우 유리하다.

본 발명에서 유기산은 어유 100 중량%에 대하여 0.3 내지 1.0 중량%로, 바람직하게는 0.4 내지 0.6 중량%로 사용할 수 있으며, 필요에 따라, 다양한 농도의 용액상으로 사용할 수 있으며 수용액 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 수용액의 농도는 20 내지 50% 용액으로, 더욱 바람직하게는 25 내지 35% 용액으로 사용할 수 있다. 상기 유기산의 함량이 0.3 중량% 미만인 경우 인지질 등의 검질 침전 및 제거가 충분치 않고, 적정량을 초과하는 경우에는 탈검 공정 후에 얻어진 탈검유가 과량의 산 첨가로 유효성분의 층이동이 커질 수 있고 경제성 면에서 바람직하지 못하다.

본 발명의 탈검 공정은 바람직하게는 반응조의 온도를 80 내지 90 ℃로 유지하고, 좀더 바람직하게는 83 내지 87 ℃로 유지할 수 있으며, 상기 온도범위로 유지하는 것이 에너지 대비 탈검 효율 측면에서 바람직하다. 또한, 20 내지 30 rpm 정도로 약하게 교반하며 진행하는 것이 바람직하며, 교반을 강하게 할 경우 표면적 이 늘어나 산화 위험이 있고 반응효율도 오히려 낮아질 수 있다.

또한, 본 발명의 탈검 공정에서는 상기 유기산 첨가하고, 반응조 온도를 고려하여 80 ℃ 이상의 온수를 원유 대비 1 내지 3 %(v/v)로 추가하여 교반한 후에 원심분리하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 탈검 공정을 수행한 후에는, 바람직하게는 수용성 알카리를 이용하여 탈산 처리 및 수세 공정을 수행할 수 있다. 상기 탈산 처리후에, 수세 공정은 80 ℃ 이상의 온수를 이용하여 페놀프탈레인 등으로 측정하여 중성상태를 확인할 때까지 반복 수행할 수 있다.

본 발명에서 탈산 처리 공정을 수행하는 경우, 일반적으로 알려진 수용성 알카리를 사용할 수 있으며, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 등을 사용할 수 있다. 상기 수용성 알카리는 탈검 공정후의 탈검유의 산가(acid value)에 따라 그 투입량을 조절하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 다양한 농도의 수용액상으로 사용할 수 있다.

상기 탈산, 탈검 공정은 원유의 산가가 높을 경우 탈산을 먼저하고 탈검할 수도 있으며, 탈검을 먼저하고 탈산공정을 연이어 수행할 수 있다. 탈산공정에서 산가를 충분히 낮출 수 있으므로 탈산 및 탈검 공정의 순서는 충분히 조정하여 수행할 수 있다.

상기 탈산 공정은 발열반응이므로 바람직하게는 반응조의 온도를 60 내지 70 ℃로 유지하고, 좀더 바람직하게는 63 내지 67 ℃로 유지할 수 있으며, 10 내지 20 rpm 정도로 약하게 교반하며 진행하는 것이 반응효율을 높이고 산화 위험을 최소화 한다는 측면에서 바람직하다.

또한, 본 발명은 어유를 흡착제로 탈색시키는 단계를 포함하는데, 바람직하게는 탈검 공정, 탈산 처리, 및 수세 공정을 수행한 후에 수행할 수 있다. 상기 흡착제는 통상적으로 어유 정제 및 오일, 유지 정제에 사용 가능한 흡착제일 수 있다. 탈색 공정의 효율, 활성 및 경제성을 고려하면, 상기 흡착제는 바람직하게는 규산마그네슘, 활성 백토 및 활성탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 될 수 있고, 더욱 바람직하게는 규산마그네슘이 될 수 있다. 또한, 상기 흡착제는 어유 100 중량%에 대하여 3 내지 10 중량%로, 바람직하게는 4 내지 6 중량%로 사용할 수 있으며, 상기 흡착제의 함량이 2 중량% 미만인 경우 탈색효과가 충분치 않고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 효율 대비 경제성 측면 등으로 바람직하지 못할 수 있다.

본 발명의 탈색 공정에서는 바람직하게는 반응조의 온도를 80 내지 90 ℃로 유지하고, 좀더 바람직하게는 83 내지 87 ℃로 유지로 하는 것이 최적 활성을 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 흡착제와 어유 중 색소성분의 반응효율을 높일 수 있도록 100 내지 120 rpm 정도로 격렬하게 교반하며 진행하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 탈색 공정 후, 바람직하게는 냉침 공정을 수행할 수 있다. 냉각조를 이용한 냉침 공정을 통해 포화지방산을 냉침시킬 수 있으며, 냉침공정후 고진공의 탈취조를 이용한 탈취 공정을 통해 산화안정성이 우수한 정제 어유를 확보할 수 있다.

상기 냉침 공정에서는 바람직하게는 반응조의 온도를 5 내지 15 ℃로 유지하 고, 좀더 바람직하게는 8 내지 12 ℃로 유지할 수 있으며, 10 ℃ 이하가 분리효율 측면에서 더욱 바람직하다. 또한, 충분한 시간을 두고 침전시키는 것이 바람직하므로, 4 내지 8 rpm 정도로 약하게 교반하며 진행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 어유를 진공 탈취시키는 단계를 포함하며, 상기 탈취 공정은 바람직하게는 탈색 공정 및 냉침 공정을 수행한 다음에 진행할 수 있다. 상기 탈취 공정의 반응조의 온도는 바람직하게는 170 내지 190 ℃로 유지하고, 좀더 바람직하게는 175 내지 185 ℃로 유지할 수 있으며, 반응조의 압력은 2.5 내지 3.7 torr 로 유지하고, 좀더 바람직하게는 2.7 내지 3.5 torr로 유지하며, 질소 분위기 하에서 수행하는 것이 탈취효율 측면에서 바람직하다.

전술한 바와 같은, 본 발명의 탈취 단계까지의 어유의 정제 방법에 대한 바람직한 일례를 들면 다음과 같다.

[탈검공정]

1) 멸치유(참치유, 정어리유, 오징어유 등) 원유 90 kg을 반응조에 투입한다.

2) 약하게 교반(30～40 rpm)하여 80～90 ℃까지 가열한다.

3) 구연산(30% solution) 0.5～1%을 첨가하고 20～30분간 교반한다.

4) 80℃이상의 증류수를 원유대비 2% 첨가한 후 15～30분간 교반한다.

5) 원심 분리한다.

[탈산공정]

1) 반응조의 온도를 60～70 ℃로 맞춘다.

2) 탈검유의 산가로 NaOH액 투입량을 계산하여 교반(10～20 rpm)하면서 투입한다.

3) 10～20 분간 교반한 후 불용분(foot's)이 완전히 침전될 때까지 정치한다.

4) 반응조 밑의 콕을 열어 불용분(foot's)을 빼낸다.

[수세공정]

1) 반응조의 온도를 70～90 ℃로 맞춘다.

2) 80 ℃ 이상의 증류수를 원유대비 10% 첨가하고 10～20분간 교반(30 rpm)한다.

3) 10～30 분간 정치 후 콕을 열어 분리된 물을 빼낸다.

4) 반복을 통해 비누분을 완전 세정한 후 페놀프탈레인으로 완료 여부를 확인한다.

[탈색공정]

1) 반응조의 온도를 80～90 ℃로 맞춘다.

2) 규산마그네슘(마그네졸)을 원유대비 5～10%를 첨가한다.

3) 30～40 분간 격렬히 교반(120 rpm)한 다음 10～20 분간 정치한다.

4) 여과기로 여과한다.

[냉침공정]

1) 탈색유를 냉침조에 넣는다.

2) 교반기를 연결하여 11～13 ℃까지 서서히 낮추면서 서서히 교반(6 rpm)한다.

3) 12 시간 이상 냉침 한 후 여과기로 여과한다.

[탈취공정]

1) 냉침유를 탈취조에 투입한다.

2) 진공펌프로 진공을 걸어 탈취조와 오일 중의 공기(air)를 제거한다.

3) 질소가스를 투입함과 동시에 오일 온도를 170～190 ℃까지 서서히 올린다.

4) 압력은 2.7～3.5 torr로 조절하면서 24시간 이하로 탈취한다.

본원발명의 정제방법은 상기 탈검 단계, 탈색 단계, 탈취 단계와 함께 항산화제 첨가 단계를 포함하며, 탈취 공정 수행 후 또는 여과 후 단계에서 수행할 수 있으며, 경우에 따라 여과 후 및 포장 전에 별도로 어유에 첨가할 수 있다. 또한, 활성 최적 조건 등을 감안하여 가능한 가열조건이 없는 단계에서 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 항산화제는 일반적으로 어유 및 식품 산화 방지 등에 사용 가능한 것으로 알려진 것을 의미하며, 구체적으로 크릴(Krill)오일, 자몽종자추출물 A, 자몽종자추출물 B, 자몽종자추출물 C, 서리태 에탄올추출물, 아스타잔틴, 녹차추출물, 결명자 에탄올추출물, 솔잎 에탄올추출물, 까마중 에탄올 추출물, 로즈마리추출물, 토코페롤, 참기름, 들기름, 호두기름, 우슬 에탄올 추출물 및 대두 레시틴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 자몽종자추출물 A, B, C는 자몽종자추출물 및 글리세롤 함량 범위를 달리한 것으로, 자몽종자추출물 A는 자몽종자추출물 45~55 중량%와 글리세롤 45~55 중량%를 포함하는 혼합물이고, 자몽종자추출물 A는 자몽종자추출물 65~75 중량%와 글리세롤 25~35 중량%를 포함하는 혼합물이고, 자몽종자추출물 C는 자몽종자추출물 45~55 중량%, 글리세롤 0.1~1 중량%, 구연산이나 사과산 등의 유기산 25~35중량%, 및 잔량의 정제수를 포함하는 혼합물이다.

상기 항산화제는 바람직하게는 크릴(Krill)오일, 자몽종자추출물 C, 자몽종자추출물 B, 서리태 에탄올추출물, 아스타잔틴, Gtox(녹차추출물), Greenaonx (녹 차추출물), 결명자 에탄올추출물, 자몽종자추출물 A 및 솔잎 에탄올추출물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 크릴(Krill)오일, 자몽종자추출물 C, 자몽종자추출물 B, 및 아스타잔틴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 항산화제는 정제 어유 100 중량%에 대하여 항산화제 0.01 내지 0.1 중량%로, 바람직하게는 0.01 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있도록 하여 사용할 수 있다. 0.1 중량%를 초과한 과량의 항산화제 첨가는 오히려 항산화 효과가 없거나 산화 촉진효과를 초래할 수도 있는 것으로 나타나 경제성과 효과를 감안하여 상기와 같이 적절한 농도 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명에 따라 탈검 단계, 탈색 단계, 탈취 단계, 및 흡착제 첨가 단계를 통해 제조된 정제 어유는 매우 우수한 산화안정성, 및 저장안정성과 관능적 품질을 나타낸다.

일반적으로, 유지의 주요 산화지표로서 과산화물가(Peroxide value ; POV)와 TBA가(Thiobarbituric acid value ; TBA) 등이 사용되는데, 과산화물가는 건강기능식품공전(2006)에 의한 방법으로 측정되는 값이며, TBA가는 일반적인 식품분석법에 의한 방법으로 측정되는 값이다. 오일상이나 분말상 등의 형태로 제형이 가능하고, 산업상으로 이용이 가능한 정제 어유의 경우, 과산화물가는 15 이하(건식공전 기준) 를 유지해야 하는 것으로 알려져 있으며 (바람직하게는 5.0이하, 당 발명에 따른 POV는 3.0 이하 수준임), TBA가는 5.0 이하, 바람직하게는 3.0이하 수준을 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 제조된 정제 오일의 경우, 과산화물가는 1.0 내지 5.0 정도, 바람직하게는 3.0 이하 정도를 유지하고, TBA가 또한 1.0 내지 5.0 정도, 바람직하게는 3.0 이하 정도를 유지함으로써, 매우 우수한 산화안정을 갖는 것임을 알 수 있다. 또한, 이러한 산화안정성이 보관하는 동안 큰 차이 없이 유지되어 저장안정성 또한 우수한 것임을 알 수 있다. 특히, 본 발명의 정제 어유는 탈취 직후의 POV가 1.0 내지 3.0이고, TBA가도 1.0 내지 3.0으로 매우 우수한 화학적 품질을 갖는 것이다.

특히, 본 발명의 경우 상기 과산화물가(Peroxide value; POV)와 TBA가(Thiobarbituric acid value; TBA)에 대하여 정제 어유의 저장조건(항산화제 성분 및 첨가량, 유지시 보관 온도 등)의 영향을 반응표면분석(Response Surface Methodology; RSM)에 의한 통계적 방법으로 최적화함으로써 산화안정성이 높은 정제 어유를 확보할 수 있다.

RSM(Response Surface Methodology)은 반응에 영향을 주는 요인변수로서 X1, X2,… 등으로 놓고 이를 독립변수라 한다. 이러한 독립변수들에 영향을 받는 종속변수로서 Y1, Y2,… 등으로 놓은 다음 각 독립변수의 조건에 따라 무작위로 실험하여 측정한 종속변수의 값들을 RSM에 의한 통계적 기법을 이용하여 최적의 종속변수 Y1 과 Y2를 갖는 조건에서의 독립변수 X1과 X2를 결정하는 방법이며 이는 보다 과학적이고 합리적 방법으로 각 공정의 최적조건을 설정하는데 응용되고 있다. 본 발명에서는 저장온도와 항산화소재 첨가농도를 각각 X1, X2로 놓고 이에 따른 저장 중 정제 어유의 POV와 TBA가를 각각 Y1, Y2로 두고 산화안정성에 따른 품질측면에 서 Y1, Y2 모두 낮은 값을 보이는 조건에서의 X1, X2를 최적조건으로 설정하여 산화안정성이 높은 정제 어유를 확보할 수 있는 최적 공정 조건을 확인할 수 있었다.

본 발명에서 과산화물가(Peroxide value, POV)는 유지의 초기 산패 정도를 측정하는 지표로 사용되는 것이며, TBA가(Thiobarbituric acid number)도 POV와 마찬가지로 유지의 산패도를 나타내는 데 사용되고 것으로, 같은 시료유지에 한해 산패 진행에 따라 그 값은 계속 증가하며 POV처럼 산화가 고도로 진행됨에 따라 그 값이 다시 감소되는 일은 없는 것으로 알려져 있으며 TBA가는 1 kg의 유지에 함유되는 말론알데하이드(malonaldehyde)의 mg수로 표시(mg/kg)된다.

상기 RSM에 의한 통계적 방법을 통해 1차적으로 최적화하고 구체적인 실험을 통해 확보한 정제 어유의 최적 유지 조건 사항으로는 항산화제 첨가량 및 정제 어유의 보관 온도 등을 들 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 정제 방법에 따라 정제된 어유를 10 내지 20 ℃로, 바람직하게는 15 ℃ 이하 냉장 보관하는 것이 정제 어유의 저장안정성을 높이는 최적방법임을 제공한다. 상기 정제 어유를 10 ℃ 미만으로 보관하는 경우 저온에 따른 혼탁(clouding)의 가능성 측면에서 바람직하지 못하고, 실온(25 ℃) 이상에서 유지하는 경우 온도에 의한 산패 가능성 측면에서 바람직하지 못하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 어유로부터 탈검, 탈색, 탈취, 및 흡착제 처리 공정을 통해 산화안정성이 높은 정제 어유를 제조하고 여기에 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 정제 어유의 항산화 최적조건을 설정하여 산화안정성을 제고시 키고 보관 기간 동안 이같이 우수한 산화안정성을 유지할 수 있도록 하는 어유의 정제 방법 및 보관방법을 제공하며, 이렇게 제조된 정제 어유는 유통 및 섭취의 안전성과 편의성을 높인 고품질 정제 어유로서 수입품을 대체하고 산화안정성이 높아 오일(oil)상은 물론 분말상 등으로 정제 어유의 활용도를 높일 수 있어 건강기능식품 시장의 확대와 함께 예상 수익이 매우 클 것이다. 아울러, 고품질 정제 어유 생산기술의 독자 확립으로 해양생물자원의 고부가가치화 기술기반 구축과 유사 분야 산업기술에 대한 파급효과 또한 매우 크다 하겠다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

멸치유(㈜ 한진, 대한민국) 원유 90 kg을 반응조에서 투입하고, 35 rpm으로 약하게 교반하여 85 ℃까지 상승 가열하고, 여기에 상기 원유 100 중량%에 대해 0.5(v/v)%가 될 수 있도록 구연산(30% 수용액)을 0.5%(v/v)를 첨가하여 25 분간 교반한 후, 80 ℃ 이상의 증류수를 상기 원유 대비 2%(v/v)로 첨가한 다음 20 분간 교반하여 원심 분리하며 탈검 공정을 수행하였다.

상기 탈검 공정 후에 반응조의 온도를 65 ℃로 맞추고, 상기 탈검 공정 후에 얻어진 탈검유의 산가를 측정하고, 수용성 알카리로서 15% NaOH 수용액 51.7 L를 첨가한 다음 반응조를 15 rpm으로 교반해주면서 투입하여 탈산 공정을 수행하였다. NaOH 수용액을 모두 투입하고, 약 15 분 동안 추가로 교반한 후에 불용분(foot's)이 완전히 침전될 때까지 정치시키고, 반응조 하단의 콕을 열어 불용분(foot's)을 제거하였다.

상기 탈산 공정 후에 반응조의 온도를 80 ℃로 맞추고, 80 ℃ 이상의 증류수를 탈산유 대비 10%(v/v) 함량으로 첨가하고 15분간 30 rpm으로 교반한 후에, 약 20 분간 정치시키고 콕을 열어 분리된 물층을 제거하였다. 이러한 수세 과정을 2 회 이상 반복하여 생성된 비누분을 완전 세정한 후 페놀프탈레인으로 완료 여부를 확인하였다.

상기 수세 과정을 통해 얻어진 수세유를 온도가 85 ℃로 맞춰진 반응조에 투입하고, 규산마그네슘을 수세유 대비 5%(w/v)를 첨가하여 약 35 분간 격렬히 교반한 다음 15 분간 정치시키고, 필터로 여과하여 탈색공정을 수행하였다.

상기 탈색 공정을 통해 얻어진 탈색유를 냉침조에 넣고, 교반기를 연결하여 10 ℃까지 서서히 온도를 낮추면서 6 rpm 정도로 서서히 교반한 다음, 12 시간 이상 동안 10 ℃로 유지하며 정치시켜 포화지방산을 냉침시킨 후에 필터로 여과하였다.

상기 냉침 공정에서 얻어진 냉침유를 탈취조에 투입하고. 진공펌프를 이용하여 진공을 걸어 탈취조와 오일에 존재하는 공기(air)를 제거한 후에, 질소가스를 투입함과 동시에 오일 온도를 180 ℃까지 서서히 올리고, 압력은 3.0 torr로 조절하면서 탈취를 시작하여, 24 시간 이내에 50 ℃ 이하로 감온하여 탈취 공정을 완료하였다.

상기 실시예 1에 따라 정제한 정제 어유의 원유 대비 물성을 측정하여 다음 표 1에 나타내었으며, 정제후 DHA및 EPA 등의 손실 없이 산가 및 과산화물가 등이 현저히 저하되었음을 알 수 있다.

구분	원유(멸치유)	정제유
산가 (AV, mq KOH/g)	5.05	0.17
과산화물가 (POV, meq/kg)	5.27	0.86
티비에이가 (TBA, mg/kg)	6.20	0.54
D.H.A. (C₂₂ _:6)	15.09	14.17
E.P.A. (C₂₀ _:5)	15.84	15.72
어취 (TMA, ppm)	993.9	225.7

실시예 2

원유로서 멸치유 대신에 오징어유(㈜ 동우산업, 대한민국)를 사용한 것으로 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 정제공정을 수행하고, 정제된 정제 어유의 원유 대비 물성을 측정하여 다음 표 2에 나타내었다.

구분	원유(오징어유)	정제유
산가 (AV, mq KOH/g)	18.7	0.5
과산화물가 (POV, meq/kg)	2.4	2.0
티비에이가 (TBA, mg/kg)	5.5	0.6
D.H.A. (C₂₂ _:6)	21.7	24.2
E.P.A. (C₂₀ _:5)	10.0	12.0
어취 (TMA, ppm)	893	91.1

실시예 3~20

상기 실시예 1과 같은 제조 방법에 따라 제조된 정제 어유를 시간 차이를 두고 몇 개 그룹으로 나누어, 각 실시예별로 항산화제를 첨가하지 않은 경우와 첨가한 경우에 대하여 산화안정성 정도를 측정하였다. 단, 실험시기 차이에 따른 초기 POV값이 다르므로 각 항산화제별 상대적 활성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 상기 정제 어유 100 중량%에 대하여, 다음 표 3에 나타낸 바와 같은 함량 및 성분으로 17 가지 항산화제를 각각 추가로 첨가하여 30 ℃로 유지, 보관하여 저장 10 일차에 각각의 과산화물가(POV)를 측정하여 다음 표 3에 나타내었다.

하기 표 3에서 크릴오일은 캐나다 NEPTUNE사 제품이며 자몽종자추출물 C는 ㈜팜클 제품을 시료로 받아 사용하였고, 자몽종자추출물 A와 B는 FA Bank㈜사 제품을 시료로 받아 사용하였다. 레시틴은 ㈜ 다인네추럴, 아스타잔틴은 ㈜ MPT에서 지원받았으며 기타 천연물은 서울 경동시장에서 구입하여 에탄올 추출물로 사용하였다.

구분	항산화제	함량 (중량%,w/w)	과산화물가(POV, meq/Kg)		상대 항산화 활성²⁾ (%)
구분	항산화제	함량 (중량%,w/w)	정제 어유¹ ⁾	항산화제 첨가후	상대 항산화 활성²⁾ (%)
실시예 3	크릴(Krill)오일	0.05	27.6	22	25.5
실시예 4	자몽종자추출물 C	0.05	15.7	12.7	23.6
실시예 5	자몽종자추출물 B	0.05	15.7	12.9	21.7
실시예 6	서리태 에탄올추출물	0.05	14.4	11.9	21
실시예 7	아스타잔틴	0.05	5.4	4.9	10.2
실시예 8	Gtox(녹차추출물)	0.05	24.4	22.4	8.9
실시예 9	Greenaonx(녹차추출물)	0.05	26.8	24.8	8.1
실시예 10	결명자 에탄올추출물	0.05	14.4	14	2.9
실시예 11	자몽종자추출물 A	0.05	15.7	15.5	1.3
실시예 12	솔잎 에탄올추출물	0.05	14.4	14.3	0.7
실시예 13	까마중 에탄올추출물	0.05	14.4	14.5	-0.7
실시예 14	Antox(로즈마리추출물)	0.05	24.4	25	-2.4
실시예 15	토코페롤	0.05	26.8	29.1	-7.9
실시예 16	참기름	0.05	23.4	25.7	-8.9
실시예 17	들기름	0.05	23.4	26.3	-11
실시예 18	호두기름	0.05	23.4	27.1	-13.7
실시예 19	우슬 에탄올추출물	0.05	14.4	16.9	-14.8
실시예 20	대두레시틴	0.05	5.4	8.5	-36.5

1) 정제 어유 100%

2) (항산화제 첨가 후 POV - 정제 어유 100%의 POV)/정제 어유 100%의 POV × 100

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 항산화제 첨가후 과산화물가(POV) 측정 결과, 특히 실시예 3 내지 12에서와 같이 크릴오일, 자몽종자추출물 C 및 B, 및 아스타잔틴 등의 항산화제를 사용한 경우 비교적 높은 활성을 나타냄을 알 수 있었다.

본 발명의 실시예 5, 6, 및 12에서 자몽종자추출물 A, B, C는 각각 자몽종자추출물 50%와 글리세롤 50%, 자몽종자추출물 70%와 글리세롤 30% 및 자몽종자추출물 51%, 구연산 27%, 사과산 3%, 글리세롤 0.19%와 정제수 18.81%를 혼합한 방법으로 제조한 것으로 자몽종자추출물의 구성성분에서 차이를 갖는 것이며, 본 발명의 실시예 9 및 10의 녹차추출물 Gtox 및 Greenaonx는 각각 향원㈜ 및 영원켐㈜의 제품을 시료로 한 점에서 차이를 갖는 것으로, 추출방법 및 추출물 특성에 따라 항산화 성능이 차이가 나게 됨을 알 수 있다.

실시예 21

상기 실시예 1에 따라 제조된 정제 어유 100 중량%에 항산화제로서 토코페롤과 자몽종자추출물 B 및 C를 1 (v/v)%로 첨가하여, 라디칼소거활성을 측정하였다.

라디칼 소거활성은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl)에 대한 전자공여능으로 측정하였다. 즉, 1%(v/v, DMSO에 용해)시험용액 3 mL와 100 uM(99.9% 에탄올에 용해) DPPH 3 mL를 혼합하고 37 ℃에서 30 분간 반응시킨 다음 516 nm에서 흡광도를 측정하였다. 라디칼 소거활성은 % = [(1-(A/B))x 100이며 A와 B는 각각 시험구와 대조구의 흡광도이다.

라디칼 소거 활성 측정 결과, 토코페롤은 30.7%을 보인 반면, 자몽종자추출물 B 및 C는 각각 85.1 및 95.3%로 상당히 높은 수준의 라디칼 소거 활성을 보였다.

유효항산화제의 항산화 메커니즘(mechanism)는 항산화제 첨가에 따른 POV와 라디칼 소거활성과의 상관관계로 추정할 수 있으며 그 내용은 아래에 기술된 바와 같다.

또한, 이들 항산화제의 POV 및 라디칼 소거 활성 사이의 상관성을 확인하였다. 즉, 항산화 활성은 각 항산화제를 0.05%(v/w) 첨가한 정제 어유의 저장시 항산화제를 포함하지 않는 경우 대비 항산화제를 포함하는 경우의 POV 감소율로 나타내었으며 저장 8일 이후 10일까지 활성의 평균으로 계산하였다. 한편, 라디칼 소거 활성은 이들 항산화제의 1%(v/v 또는 w/v, DMSO 용매하에서) 농도에서 측정하였다.

상기 실시예 3 내지 21의 측정 결과, 항산화 활성과 라디칼 소거 활성 모두 자몽종자추출물 C > 아스타잔틴 > 자몽종자추출물 B의 순이었으며 이들 소재의 두 활성간 상관식은 Y = 3.5454X + 20.3260 (R2: 0.9330)이었다(도 1 참조). 결국, 이들 항산화제의 라디칼 소거 활성이 정제 어유에 대한 항산화 활성 메카니즘의 주요 요인임을 확인하였다.

이로부터, 항산화제를 첨가함으로써 산화안정성이 높은 정제 어유를 제조할 수 있으며 항산화소재(자몽종자추출물 B, C 및 아스타잔틴)의 라디칼 소거활성이 정제 어유의 산화안정성에 주요 요인으로 작용함을 확인할 수 있었다.

실시예 22. 정제 어유 항산화 조건의 최적화

반응표면분석(RSM)을 이용하여 정제 어유의 산화안정성 제고를 위한 최적조건을 설정하고자 중심합성(central composite)법으로 실험계획 하였다. 즉, 정제 멸치유의 산화안정성을 측정하기 위한 척도로서의 반응변수는 유지 산화의 주요 지표로서 POV(Y1)와 TBA(Y2)로 하였으며 이들 반응변수에 영향을 주는 독립변수로는 저장온도(X1)와 항산화제로서 자몽종자추출물 C의 첨가농도(X2)로 하여 입방체점(factorial point), 축점(axial point) 및 중심점(center point)에 해당하는 각 독립변수들의 조건에서 총 11회 무작위 시험으로 정제 어유의 저장 중 POV 및 TBA를 측정하고 이를 RSM으로 통계 처리하였다.

그 결과, POV 및 TBA에 대한 저장온도와 자몽종자추출물의 이차방정식은 각각 표 4 및 표 5와 같다.

POV와 TBA 모두에 해당하는 최적조건을 구함으로써 정제 어유의 산화안정성을 보다 효과적으로 제고(提高)하기 위하여 두 항목의 등고선 플롯을 통하여 POV와 TBA를 모두 억제할 수 있는, 최적조건을 결정하였다(도 2). 즉, 저장 중 POV와 TBA를 모두 억제함으로써 정제 어유의 산화안정성 제고를 위한 최적 저장 온도는 10 내지 20 ℃, 바람직하게는 13 내지 17 ℃ 내외였으며 이때 정제 어유의 저장안정성에 대한 자몽종자추출물 C의 영향은 시험한 농도범위 내에서는 거의 없는 것으로 나타났다.

결국, 정제 어유의 최적 항산화 조건은 기본적으로 무산소 하에서, 저장 온도 10 내지 20 ℃, 바람직하게는 13 내지 17 ℃ 내외가 가장 적합하였다. 단, 흔히 25 ℃ 내외의 실온이나 그 이상의 온도에서 보존함을 감안할 때, 항산화제로서 자몽종자추출물을 첨가하는 것이 좋을 것이며 이때의 적정 첨가량은 0.01% 내지 0.05% 수준이 적합한 것임을 확인할 수 있다.

실시예 23

갈색병에 상기 실시예 1에 따라 제조된 정제 멸치유를 100g씩 담아 head space를 전체 용량의 25%(v/v)되도록 한 다음, 자몽종자추출물을 농도별로 0.01, 0.03, 0.05, 0.07%(v/w) 각각 첨가하여 항산화제를 포함하지 않은 정제 멸치유와 함께 15℃에서 7일간 저장하고, POV및 TBA값을 측정하여 다음 표 6에 나타내었다.

분석항목	자몽종자추출물 C의 첨가 농도 (%)
분석항목	0	0.01	0.03	0.05	0.07
POV(meq/Kg)	10.8±0.7	10.8±0.1	8.5±2.3	8.5±0.2	8.6±2.3
TBA(mg/kg)	0.60±0.13	0.52±0.07	0.54±0.20	0.57±0.31	0.60±0.43

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 시험구별로 2개씩 총 POV의 경우, 자몽추출물을 첨가하지 않은 경우(0%, 대조구)와 자몽종자추출물 0.01% 첨가한 경우에서는 약 10.8 정도의 POV를 나타낸 반면에, 각각 0.03%, 0.05% 및 0.07%를 첨가한 경우에서는 약 8.5 내지 8.6이었다. 단, 상기 자몽추출물을 첨가하지 않은 경우(0%, 대조구)에 정제 어유의 초기 POV가 4.96으로, 자몽종자추출물을 농도별(0.01%, 0.03%, 0.05% 및 0.07%)로 첨가한 경우의 정제 여유 초기 POV 7.25보다 2.3 정도 낮았다. 이점을 감안한다면 항산화제로서 자몽종자추출물을 첨가함으로써 산화안정성이 현저히 향상됨을 알 수 있다. 아울러, 자몽종자추출물 C의 첨가농도 중 POV와 TBA 모두 안정적인 수준으로 유지할 수 있는 적정 첨가량은 0.03% 내외임을 확인하였다.

결론적으로, 상기 표 1 내지 3에서와 같이 본 발명에 의한 정제 어유는 화학적 품질이 우수하였으며 또한 정제 어유에 천연항산화소재를 첨가하는 것이 저장 중 산화안정성을 제고에 효과적임을 확인하였다. 산소가 공존할 경우의 정제 어유의 항산화 최적 조건은 저장온도는 15℃ 내외, 항산화제로서 자몽종자추출물의 첨가농도는 0.03%(v/w) 내외였으며 최적조건에서의 반복시험을 통해 RSM에 의한 최적조건 설정이 합당하였음을 확인하였다.

실시예 24

본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 정제 어유의 산화안정성을 확인하고자 자몽종자추출물을 0.03%(w/w) 첨가하여 50℃에서 3개월간 저장하면서 가온 실험을 한 결과, 저장 중 POV값이 일정한 수준을 유지하는 경향을 보여 본 발명에 의한 정제 어유의 우수한 산화안정성을 확인하였다(도 3).

또한, 본 발명에 의한 정제 어유와 수입산 정제 어유와의 품질비교를 한 결과, POV값이 2.0수준이며 어취의 대표 성분인 TMA함량도 91.1로 나타나 일본산 정제 어유에 필적하는 수준을 보임으로써(표 7) 관능적 품질과 산화안정성이 우수하였다.

항목	정제 어유(일본, 마루하㈜)			정제 어유 (실시예 1)	정제 어유　 (노르웨이)	정제 어유　 (칠레)
항목	DHA 27	DHA 46	DHA 70	정제 어유 (실시예 1)	정제 어유　 (노르웨이)	정제 어유　 (칠레)
TMA (ppm)	34.1	111.5	82.6	91.1	278.6	855.8
POV (meq/kg)	2.17	1.96	2.38	2.05	3.25	3.75

이상 바람직한 일례를 들어 본 발명의 실시예로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들을 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

도 1은 천연항산화소재의 POV 억제능 및 라디칼소거활성의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

도 2는 반응표면분석(RSM)에 의한, POV와 TBA에 대한 정제 어유의 항산화 최적 조건을 나타낸 그래프로서, 저장온도 및 자몽종자추출물 첨가농도에 따른 정제 어유의 POV 및 TBA가에 대한 등고선도를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 정제 어유의 과산화물가 변위 도표이다(50℃ 가혹실험 조건).

Claims

어유를 유기산으로 탈검 처리하는 단계,

어유를 흡착제로 탈색시키는 단계,

어유를 진공 탈취시키는 단계, 및

어유에 크릴(Krill)오일, 자몽종자추출물 C, 자몽종자추출물 B, 서리태 에탄올추출물, 아스타잔틴, 및 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 항산화제를 첨가하는 단계

를 포함하는 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 수용성 알카리로 어유를 탈산 처리하는 단계, 및 어유로부터 포화지방산을 냉침시키는 단계를 추가로 포함하는 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기산은 구연산인 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기산은 어유 100 중량%에 대하여 0.3 내지 1.0 중량%로 첨가하는 것인 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 흡착제가 규산마그네슘, 활성 백토, 및 활성탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 흡착제는 어유 100중량%에 대하여 3 내지 10 중량%로 첨가하는 것인 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 어유 100 중량%에 대하여 항산화제 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하는 것인 어유의 정제 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 어유 100 중량%에 대하여 항산화제 0.01 내지 0.1 중량%를 첨가하는 것인 어유의 정제 방법.
제 1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 정제 방법에 의해 제조된 정제된 어유를 10 내지 20 ℃로 유지하면서 보관하는 정제 어유의 보관 방법.
i) 어유를 유기산으로 탈검 처리하는 단계,

ii) 상기 탈검 처리된 어유를 수용성 알카리로 탈산 처리하는 단계,

iii) 상기 탈산 처리된 어유를 흡착제로 탈색시키는 단계,

iv) 상기 탈색 처리된 어유로부터 포화지방산을 냉침시키는 단계,

v) 상기 냉침 처리된 어유를 진공 탈취시키는 단계, 및

vi) 상기 탈취 처리된 어유에 크릴(Krill)오일, 자몽종자추출물 C, 자몽종자추출물 B, 서리태 에탄올추출물, 아스타잔틴, 및 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 항산화제를 첨가하는 단계

를 포함하는 어유의 정제 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 어유 100중량%에 대하여 항산화제 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하는 것인 어유의 정제 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 어유 100중량%에 대하여 항산화제 0.01 내지 0.1 중량%를 첨가하는 것인 어유의 정제 방법.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 정제 방법에 의해 제조된 정제된 어유를 10 내지 20 ℃로 유지하면서 보관하는 정제 어유의 보관 방법.