KR101055646B1 - 포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물 - Google Patents

포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101055646B1
KR101055646B1 KR1020090061561A KR20090061561A KR101055646B1 KR 101055646 B1 KR101055646 B1 KR 101055646B1 KR 1020090061561 A KR1020090061561 A KR 1020090061561A KR 20090061561 A KR20090061561 A KR 20090061561A KR 101055646 B1 KR101055646 B1 KR 101055646B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fatty acid
saturated fatty
oil
palm oil
fat
Prior art date
Application number
KR1020090061561A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110003993A (ko
Inventor
박수현
김인환
김훈중
Original Assignee
주식회사농심
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사농심 filed Critical 주식회사농심
Priority to KR1020090061561A priority Critical patent/KR101055646B1/ko
Publication of KR20110003993A publication Critical patent/KR20110003993A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101055646B1 publication Critical patent/KR101055646B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L5/00—Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/20—Removal of unwanted matter, e.g. deodorisation or detoxification
    • A23L5/25—Removal of unwanted matter, e.g. deodorisation or detoxification using enzymes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10—Cereal-derived products
    • A23L7/109—Types of pasta, e.g. macaroni or noodles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14—Hydrolases (3)
    • C12N9/16—Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • C12N9/18—Carboxylic ester hydrolases (3.1.1)
    • C12N9/20—Triglyceride splitting, e.g. by means of lipase

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)

Abstract

본 발명은 팜유류와 같이 포화지방함량이 절반 이상(약 51%)인 유지의 지방산을 sn-1,3 위치 특이성 효소를 이용하여 에탄올분해시켜 탄소수가 18개 이하인 포화지방산만이 분리된 부분 다이글리세라이드(diglyceride)가 함유된 팜유 조성물을 얻을 수 있다. 또한 에탄올 분해로부터 제거되는 지방산을 재활용하여 팜유의 포화지방산 저감화에 기여할 수 있는 유지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면 포화지방산의 에탄올분해(ethanolysis) 방법에 의해 포화지방산을 부분적으로 효소를 이용하여 sn-1,3 특이적으로 분해시켜 다이글리세라이드가 부분 함유된 팜유로 유탕면을 제조하였을 경우 유탕면의 포화지방 함량 저감화 효과가 크며, 또한 반응 중 부산물로 나오는 포화지방산 및 불포화지방산을 수거하여 효소적으로 재조합함으로써 불포화지방산 함량이 높은 유지 조성물 제조가 가능하고 이를 팜유에 일정비율 희석했을 때 팜유의 포화지방 역시 저감화하는 효과가 크다. 또한 현재 다이어트 유지로 각광을 받고 있는 다이글리세라이드를 일정비율로 함유함으로써 다이글리세라이드 100%사용할 때 발생되는 산가의 상승 및 유탕 안정성 문제 해결 그리고 다이어트 유지로 부수적인 기능을 가질 수 있다.

Description

포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물{Method for reducing saturated fat acid and oil compound reduced saturated fat acid}
본 발명은 에탄올(무수주정 및 발효주정)을 활용한 유지의 지방산 위치특이적 분해에 의해 포화지방산류를 제거하여 저포화지방산 함량을 가지는 유지를 제조하는 방법과 관련된다.
본 발명은 흔히 가수분해에 사용되는 물 대신에 에탄올(무수주정 99.5%, 발효주정 95%)을 기본 용매로 하여 효소로 Lipozyme RM IM(Rhizomucor miehei) 또는 Novozym 435(Candida Antarctica B) 중 1종의 효소를 투입 또는 혼합하여 포화지방산 함량이 높은 유지류(팜유, 팜올레인유, 레드팜유, 레드팜올레인유, 팜핵유, 팜씨유, Palm mid fraction(PMF) 등)를 에탄올 기반 sn-1,3 위치 선택적인 지방산 분해방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에탄올(무수주정 99.5%, 발효주정 95%)을 촉매로 상기 효소를 이용하여 포화지방산(lauric acid(C12 :0), myristric acid(C14:0), palmitic acid(C16 :0), stearic acid(C18 :0) 등) 함량이 높은 유지를 단시간 선택적으로 에탄올로 부분분해함으로써 전처리가 수월하고 용매의 수거가 간단하며 반응시간이 빨라 에탄올 분해에 동안 발생하는 유지의 산패가 적고 반응성이 일정하며, 지방산의 분해 정도를 쉽게 조절 가능한 새로운 유지류의 포화지방산 위치특이적 분해 조건 최적화에 관한 것이다.
이 분야의 종래의 기술을 분석해보면, 특허출원 10-2008-0078122, 10-2008-0078122, 10-2005-0080378, 10-2005-0015547, 10-2007-0063033, 10-2004-0001153, 10-1985-7000036, 10-2001-0038144, 10-2008-7004417, 10-2006-0014343에는 유탕된 제품의 칼로리를 낮추고 지방의 흡유량을 줄이며, 유종의 지방산 구성을 바꾸는 등 지방의 단점을 줄일 수 있는 많을 방법들이 소개되고 있다. 또한 특허출원 10-2008-7005502, 10-2007-0021027, 10-2005-0016658, 10-2004-0026529, 10-1998-0018896, 10-1998-7003620 에는 효소를 활용한 가수분해방법에 의해 지방산을 분리하여 제거하고, 재조합하는 기술을 소개하고 있으나 상기의 모든 특허는 팜유류와 같이 포화지방이 50%에 달하는 유종에 대해 포화지방산의 함량 자체를 줄이고 150℃이상의 온도에서 발연점이 보존되어 유탕특성이 좋아 장시간 유탕이 가능하도록 제조방법을 소개한 특허는 현재까지 없다.
유지를 가수분해하면 지방산과 글리세롤이 생성된다. 이들은 비누, 계면활성제, 의약, 섬유, 페인트, 식품, 폭약, 화장품공업에 필수적인 원료로 사용되고 있다. 종래의 지방산을 분해하는 방법들에는 고온고압가수분해법, 알칼리분해법, 물을 활용한 상압가수분해법 등이 있다. 고온고압가수분해법은 유지를 가수분해하는 방법으로 과거에 널리 이용되었으며 이 방법은 원료에 불포화지방산이 많이 함유된 것을 사용하면, 조건에 따라서는 트랜스-불포화 지방산이 많이 생산되는 경우가 있 으며, 생산수율은 좋으나 비특이적인 반응에 의해 포화지방산만 우선적으로 분해가 힘들고 고온에 의해 기름의 변질 및 저급 지방산 생성이 문제될 수 있다. 알칼리분해법은 팜유에 가성소다(NaOH)를 첨가하여 비누화 반응 후 중화시켜 산처리하여 지방산을 분리하는 방법으로 설비가 간단하지만 수율이 매우 낮고 역시 포화지방산 특이적 분해가 어렵다는 단점이 있다. 물과 촉매로서 효소인 리파아제의 존재하에 지방산을 분리하는 상압가수분해법은 40~70℃의 저온 반응 조건 하에서 실행하기 때문에, 트랜스-불포화 지방은 생산되지 않지만 수율이 낮고 생성되는 모노글리세라이드에 의해 유화가 되어 정제하기 힘들어지며 효소의 활성 역시 물로인해 떨어지는 단점이 있다.
이에, 최근에는 지방가수분해 효소인 리파아제(lipase)와 기름의 중간성질을 띠는 에탄올을 이용하여 생물공학적 생산방법에 적용하는 연구가 활발히 연구되고 있다. 하지만 현재까지 효소특이성을 이용하여 포화지방산만 분해하여 제거하는 기술이 아닌 단순히 모든 지방산을 분해하여 분획된 지방산을 활용하는 방법으로 공업화와 관련되어 진행되어 왔다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 팜유류(팜유, 팜올레인유, 레드팜유, 레드팜올레인유, 팜핵유, 팜씨유, Palm mid fraction(PMF) 등)와 같이 포화지방 함량이 절반 이상(약 51%)이며, 이중 sn-1,3 위치의 구성 지방산 중 대부분(약 75%)이 포화지방산으로 구성되어 있는 점에 착안하여 유지를 sn-1,3 위치(position) 특이적으로 에탄올분해시켜 탄소수가 18개 이하인 포화지방산만이 분리된 부분 다이글리세라이드(diglyceride; DG)가 함유된 팜유 조성물을 얻을 수 있다. 또한 에탄올 분해로부터 제거되는 지방산을 재활용하여 팜유의 포화지방산 저감화에 기여할 수 있는 유지조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 목적은 또한 상기 유지 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.
삭제
삭제
삭제
또한, 본 발명은 포화지방산이 50% 이상인 유지에 무수주정(99.5%) 또는 발효주정(95%)을 첨가하고 상기 혼합물에 sn-1,3 위치 특이성 효소를 더 첨가하여 포화지방산을 분해하여 올레산을 제거하는 단계; 및 상기 제거된 올레산 및 sn-1,3 위치 특이성 효소를 이용하여 별개의 포화지방산이 50% 이상인 유지를 에스테르화 반응시키는 단계; 를 포함하는 포화지방산 저감화방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 포화지방산이 50% 이상인 유지 및 올레산의 혼합 유지에 sn-1,3 위치 특이성 효소로 포화지방산을 분해하여 제조되는, 포화지방산이 저감된 유지 조성물을 제공한다.
이때, 상기 올레산은 포화지방산이 50% 이상인 유지를 무수주정(99.5%) 또는 발효주정(95%)를 촉매로 이용하여 sn-1,3 위치 특이성 효소로 포화지방산을 분해하는 과정에서 제거된 것일 수 있다.
또한, 상기 포화지방산이 50% 이상인 유지 및 상기 올레산의 몰비율은 1:2 내지 1:4일 수 있다.
상기 포화지방산이 50% 이상인 유지는 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 레드팜유, 레드팜올레인유, 팜씨유, 팜핵유 및 PMF(palm mid fraction) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 지질의 특성을 가질 수도 있다.
또한, 상기 무수주정(99.5%) 또는 상기 발효주정(95%)을 상기 유지 대비 5~30몰 첨가할 수도 있다.
또한, 상기 sn-1,3 위치 특이성 효소로 10~270분간 포화지방산을 분해할 수도 있다.
또한, 상기 sn-1,3 위치 특이성 효소는 상기 유지 및 상기 무수주정(99.5%) 또는 상기 발효주정(95%)의 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 중량부 첨가될 수 있다.
상기 분해된 포화지방산은 0.89~40.05중량%일 수 있다.
최근, 건강 측면에서 식용유에 대한 관심이 고조되고 있다. 과학적 연구에 따르면 트랜스 지방산 및 콜레스테롤뿐만 아니라 포화지방산 역시 LDL(저밀도 지단백) 콜레스테롤 수준을 증가시켜 관상동맥성 심장 질환의 위험을 증가시킨다는 것을 증명하였다. 따라서, 식용유지 특히 팜유류에서 포화지방산의 함량을 줄이는 것이 요구된다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
효소 반응에 사용될 수 있는 효소로 리파아제가 바람직하며 리파아제는 동물 유래, 식물 유래의 것은 물론 미생물 유래의 시판 리파아제를 사용할 수도 있다. 종래에 공지된 1,3-위치특이성 리파아제로서 리조프스속(Rhizopus . sp .) 미생물, 아스퍼질러스속(Aspergillus sp .) 미생물 및 뮤커속(Mucor sp .) 미생물과 같은 미생물 유래의 리파아제 등이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 1,3-위치특이성 리파아제(Lipozyme RM-IM) 및 리파아제(Lipozyme Novo435)를 노보노르디스크사로부터 구입하여 사용하였다.
이번 발명에 사용된 고정화 효소의 가수분해 활성 범위는 바람직하게는 150IUN/g 이상, 더 바람직하게는 250 내지 10,000IUN/g이다. 본 발명에서, 효소 IUN은 70℃에서 기질로 대두유와 경화대두유 혼합물(중량비)을 교반·혼합하면서 1분간 트리스테아린(tristearin)을 생산하는 효소의 재합성 능력을 의미한다.
또한 원료물질로 사용되는 유지는 포화지방 함유량이 높은 팜유, 팜올레인유, 레드팜유, 레드팜올레인유, 팜핵유, 팜씨유, PMF(Palm mid fraction) 등이 바람직하다.
(a) 무수주정(99.5%) 및 발효주정(95%)을 이용한 쉐이킹 인큐베이터( shaking incubator)(반응기질 3.0g 용량)에서의 팜유 대 에탄올의 몰 비율을 각각 1:5과 1:30로 한 에탄올분해( ethanolysis ) 및 유리된 포화지방산 함량 산출 단계;
팜유 대 에탄올의 몰비율 1:5의 경우, 스톱퍼(stopper)가 달린 25mL 삼각플라스크에 팜유를 2.36g 칭량하고, 팜유에 질소를 불어넣어 수분이 들어가지 않도록 한다. 팜유가 있는 삼각 플라스크에 무수주정 또는 발효주정을 0.64g 넣는다. 여기에 효소(Novozym 435)를 (총 100g 기준에 5%) 0.15g 넣은 후 팜유, 무수주정 또는 발효주정, 효소가 들어가 있는 삼각플라스크 위를 주정이 새지 않도록 스톱퍼(stopper)로 완전히 막고 주변을 파라필름(parafilm)으로 감아준다. 50℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 넣고 300rpm에서 10, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 270분간 흔든다. 반응이 끝나면 삼각플라스크를 water bath에서 분리한 후, 진공펌프(vacuum pump)가 설치된 여과장치를 이용하여 여과한다. 반응액에 남아 있는 주정을 제거하기 위하여 60℃에서 증발(evaporation)한 후 진공장치에서 약 30분간 두어 반응 후 생성된 유지(ethyl ester, MAG, DAG, TAG)만을 얻어낸다.
팜유 대 무수주정의 몰비율 1:30의 경우는 상기의 방법과 같으며 단지 팜유의 무게를 1.14g, 무수주정의 무게 1.89g로 칭량한다.
(b) 무수주정(99.5%) 및 발효주정(95%)을 이용한 CSTR( continuous stir tank reactor) 파일럿 규모( pilot scale )(반응기질 2.0 kg 용량)에서의 팜유 대 에탄올의 몰 비율을 1:5과 1:30로 한 에탄올분해( ethanolysis ) 반응샘플 제조 및 유리된 포화지방산 함량 산출 단계;
팜유 대 에탄올의 몰비율 1:5의 경우, 스톱퍼(stopper) 및 온도계가 부착된 3.0kg 용량의 이중자켓(반응용기의 온도를 60℃로 유지하기 위하여 용기 외부에 온수가 담길 수 있는 공간을 마련한 자켓)이 달린 반응용기에 팜유를 1572.92g 칭량하고, 팜유에 질소를 불어넣어 수분이 들어가지 않도록 한다. 팜유가 들어있는 CSTR 반응용기에 무수주정 또는 발효주정을 427.08g을 넣는다. 여기에 효소(Novozym 435)를 (총 100g 기준에 5%) 200g 넣은 후 팜유, 무수주정, 효소가 들어있는 CSTR 반응용기에서 주정이 새지 않도록 스톱퍼(stopper)로 완전히 막고 주변을 자켓 연결구로 감아준다. 50℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 쟈켓과 감압호스를 연결하여 온도를 50℃로 유지한 상태에서 프로펠러가 달린 회전체를 부 착하여 교반속도 300rpm에서 10, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 270분간 흔든다. 반응이 끝나면 CSTR 반응용기 안의 반응물을 진공펌프(vacuum pump)가 설치된 여과장치를 이용하여 여과한다. 반응액에 남아있는 무수주정을 제거하기 위하여 60℃에서 증발(evaporation)한 후 진공장치에서 약 30분간 두어 반응 후 생성된 유지 (ethyl ester, MAG, DAG, TAG)만을 얻어낸 후 상기의 방법으로 유리된 포화지방산의 함량을 측정하였다.
팜유 대 무수주정의 몰비율 1:30의 경우는 상기의 방법과 같으며 팜유의 무게 760.71g, 무수주정 또는 발효주정의 무게 1239.29g로 칭량한다.
(c) 에탄올분해( ethanolysis ) 분해된 유지의 지방산과 글리세라이드분석
상기 유지 조성물 중 실제 공장 규모(plant scale) 반응과 상관관계가 좋은 CSTR 벌크 규모(bulk scale)(반응기질 2.0kg 용량)에서의 지방산과 글리세라이드만 분석하였다.
시료의 글리세라이드(triacylglycerol(TAG); diacylglycerol(DAG); monoacylglycerol(MAG); free fatty acid(FFA)) 조성을 비교하기 위하여 GC 분석을 하였다. 5mg 샘플에 내부 표준물질(internal standard)로 트리카프린(tricaprin)이 첨가된 0.5mL 실릴화 시약(silylation reagent)을 첨가하여 유도체화시킨 후 30분간 상온에서 방치하였다. 여기에 8mL의 n-헥산(hexane)으로 희석하여 분석 시료로 사용하였다. GC분석은 Varian3800 가스 크로마토그래피(Walnut Creek, Calif, U.S.A.)로 하였으며 GC 기기에는 on-column capillary injector 및 FID(flame ionization detector)가 장착되어 있었다. 컬럼(Column)은 DB-1ht 모세관(capillary column)(15-m length, 0.25-mm ID, 0.1um film thickness, J&W Scientific, Folsom, Calif., U.S.A.)을 사용하였고 오븐(oven) 조건은 50℃에서 1분간 대기 후 15℃/min 온도로 180℃까지 올린 후, 230℃까지 7℃/min로 온도를 상승시키고 이어서 370℃까지 30℃/min로 온도를 상승시킨 후 10분간 고정시켰다. 캐리어 가스(Carrier gas)로 헬륨(helium)이 사용되었고 유량은 2mL/min이었다. Injector와 Detector 온도는 각각 380℃이었다.
(d) 에탄올분해( ethanolysis ) 반응 후 포화지방산 함량 분석 단계;
팜유 대 발효주정(99.5%)의 몰 비율 1:5에 270분 반응, 팜유 대 발효주정(99.5%)의 몰 비율 1:30에 270분 반응 그리고 팜유 대 발효주정(95%)의 몰 비율 1:5에 270분 반응, 팜유 대 발효주정(95%)의 몰 비율 1:30에 270분 반응하여 에탄올 분해된 유지를 65℃에서 충분히 녹인 후 35℃에서 20RPM으로 교반하면서 냉각시키는 냉각결정화 공정을 거쳐 포화지방산을 결정핵형태로 제거하여 유지 조성물을 얻었다. 지방산 조성은 14% BF3-메탄올을 이용하여 메틸 에스테르(methyl ester)화한 후 가스 크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. GC분석은 Varian3800 가스 크로마토그래피(Walnut Creek, Calif, U.S.A)를 이용하였으며 GC 기기는 on-column capillary injector 및 FID(flame ionization detector)를 장착하였다. 컬럼(Column)은 Supelcowax™-10 모세관(capillary column)(30m * 0.53;id, 10um)을 이용하였다. 이때 오븐(oven), 인젝터(injector), FID의 온도는 각각 230℃, 280℃, 280℃이었다. 헬륨 가스의 유속은 2mL/min이었고 분리율(split ratio)은 1:33이었다.
(e) 글리세롤과 재수거된 올레산을 효소반응을 활용하여 글리세롤리시스( glycerolysis ) 반응을 통해 재구성지질을 만드는 단계
글리세롤 1몰에 올레산을 2몰, 3몰, 4몰을 중량 산출표를 기준으로 하여 샘플로 제조하였다. 올레산을 스톱퍼(stopper) 및 온도계가 부착된 3.0kg 용량의 이중자켓(반응용기의 온도를 60℃로 유지하기 위하여 용기 외부에 온수가 담길 수 있는 공간을 마련한 자켓)이 달린 반응용기에 몰 비율 1:2의 경우 글리세롤 150.7g, 올레산 1849.3g을 각각 칭량하고, 몰 비율 1:3의 경우에는 글리세롤 196.1g, 올레산 1803.9g을 각각 칭량하고, 몰 비율 1:4의 경우 글리세롤 283.0g, 올레산 1717.0g을 각각 칭량하였다. 여기에 효소(RM-IM)를 총기질 대비 10%인 200g 넣은 후 글리세롤, 올레산, 효소가 들어있는 CSTR 반응용기를 스톱퍼(stopper)로 막은 후 콜드 트랩(cold trap) 및 감압펌프에 연결하여 2~3torr의 압력으로 감압한다. 이때 압력은 감압게이지를 달아 미세하게 조정한다. 반응 용기의 온도조절을 위해 60℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 자켓과 감압호스를 연결하여 온도를 60℃로 유지한 상태에서 프로펠러가 달린 회전체를 부착하여 교반속도 500rpm에서 6시간 반응하여 재조합된 유지 조성물을 제조하였다.
(f) 유탕면을 제조하는 단계
유탕면의 포화지방 저감량을 평가하기 파일롯(Pilot) 실에서 소규모(Oil 사용량 12kg규모)로 유탕면 제조 실험을 하였다. 증숙면을 제조하기 위하여 밀가루(소맥2호)와 전분(감자전분, 초산전분)을 일정비율로 혼합하고 배합수(NaCl, 인산염 등)를 넣어 반죽을 한 후 복합기에서 교반시키고, 7단 롤러를 통해 밀대를 형성한 후 1.8ⅹ1.2mm환을 통과시켰다. 이렇게 제조된 면대를 약 150초간 증기압으로 증숙시킨 후 정확히 130g을 취해 납형에 넣은 후 150℃~153℃에서 80초간 유탕하여 시료로 사용하였다.
(g) 유탕면의 포화지방산 함량을 평가하는 단계
유탕면의 포화지방산 함량은 GC를 이용한 지방산 조성을 분석하였다. 지방산 조성은 14% BF3-메탄올을 이용하여 메틸에스테르(methyl ester)화한 후 GC를 이용하여 분석하였다. GC 분석은 Varian3800 가스 크래파토그래피(Walnut Creek, Calif, U.S.A)을 이용하였으며 GC 기기는 on-column capillary injector 및 FID(flame ionization detector)를 장착하였다. 컬럼(Column)은 SupelcowaxTM-10 모세관(capillary column)(30m * 0.53;id, 10um)을 이용하였다. 이때 오븐(oven), 인젝터(injector), FID의 온도는 각각 230, 280, 280℃이었다. 헬륨 가스의 유속은 2mL/min이었고 분리율(split ratio)은 1:33이었다.
상기와 같이 본 발명에 따른 제조방법은 비교적 제조공정이 간단하고 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 팜유를 사용하여 유탕되는 제품의 경우 식품의약품안전청 기준인 포화지방 함량 4g/식의 기준을 충족함과 동시에 다이글리세라이드(DG)를 부분 함유함으로서 체지방효과를 기대할 수 있다. 또한 공정 중 버려지는 지방산을 재활용함으로써 원가부담 해소 및 수율 향상의 부수적인 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 의하면 에탄올분해(ethanolysis) 방법에 의해 포화지방산을 부분적으로 효소를 이용하여 sn-1,3 위치특이적으로 분해시켜 다이글리세라이드가 함유된 저포화 팜유로 유탕면을 제조하였을 경우 유탕면의 포화지방 함량 저감화 효과가 크며, 또한 반응 중 부산물로 나오는 포화지방산 및 불포화지방산을 수거하여 재조합함으로써 불포화지방산 함량이 높은 유지 조성물 제조가 가능하고 이를 팜유에 일정비율 희석했을 때 팜유의 포화지방 역시 저감화하는 효과가 크다. 또한 현재 다이어트 유지로 각광을 받고 있는 다이글리세라이드를 일정비율로 함유함으로써 다이글리세라이드 100%사용할 때 발생하는 산가의 상승 및 유탕 안정성 문제 해결 그리고 다이어트 유지로 부수적인 기능을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 1) 팜유로부터 분자량 계산
본 발명의 에탄올분해(ethanolysis) 분해 반응을 위해서는 에탄올과 팜유의 몰비로 반응을 진행하였는데, 팜유는 글리세롤 1 분자에 지방산이 3 분자가 결합된 형태로서 각 지방산 분자들이 에탄올과 반응을 하기 때문에 팜유의 평균 분자량을 산출하여 에탄올과 몰비로 반응시켜 발명을 구성하였다.
[표 1] 팜유의 분자량 산출표
지방산종류 지방산
분자량(Wt)		 Wt% 각 지방산
분자갯수1 )(M)		 M% 중성지방
분자량		 평균
분자량2 )
12:0 200.35 0.27 0.00 0.36 639.02 2.29
14:0 228.38 1.09 0.00 1.29 723.18 9.33
16:0 256.43 41.24 0.16 43.44 807.34 350.74
18:0 284.48 4.34 0.02 4.12 891.50 36.73
18:1(ω9) 282.48 40.98 0.15 39.19 885.50 347.00
18:1(ω7) 282.48 0.68 0.00 0.65 885.50 5.79
18:2 280.48 11.13 0.04 10.72 879.50 94.27
20:0 312.54 0.26 0.00 0.23 975.66 2.21
계 2127.62 100 0.37 100 - 848.37
1) 분자갯수 = 각 지방산 분자량/Wt%
2) 평균분자량 = 각 중성지방 분자량 × (M%/100)
( 실시예 2) 무수주정(99.5%)을 이용한 쉐이킹 인큐베이터( shaking incubator) (반응기질 3.0g 용량)에서의 팜유 대 무수주정 몰비를 1:5과 1:30으로 한 에탄올분해( ethanolysis ) 반응샘플 제조 및 유리된 포화지방산 함량 분석
에탄올분해(ethanolysis) 반응을 위해 원료의 전처리를 하였다. 팜유는 잔류 수분을 증류하여 100ppm 이하로 유지하기 위해 팜유 2L를 heating mental이 부착된 5L반응기에 넣고 냉각장치 및 펌프를 연결한 후 110℃ 온도에서 500~1000 millitorr 압력하에 30분간 탈수반응을 하였다. 효소(Novozym®435, novozymes, JAPAN)는 진공 건조 오븐(vaccum dry oven)에 넣어 40℃ 12시간 이상 말린 후 실리카 챔버에 넣어두고 사용하였으며 무수주정은 99.5%를 사용하며 사용 하루 전에 몰레큘러시브(molecular sieve)에 담가두어 수분을 제거하여 본 발명에 사용하였다..
본 발명에서 팜유 대비 무수주정의 사용 몰수에 따른 중량은 하기 표 2와 같이 구하였다.
[표 2] 기질 몰수에 따른 필요 중량 산출
배합몰수 몰수별 분자량 3g 반응시 필요 중량 산출
팜유(TG) 주정 팜유(TG) 주정 팜유(TG) 주정
1몰 5몰 848.37 230.35 2.36g 0.64g
1몰 30몰 848.37 1382.1 1.14g 1.89g
상기 표 2의 팜유 대 무수주정의 몰비율 1:5의 경우, 상기 중량 산출표를 기준으로 하여 제조한 샘플의 기질을 사용하였다. 스톱퍼(stopper)가 달린 25mL 삼각플라스크에 팜유 2.36g을 칭량하고, 팜유에 질소를 불어넣어 수분이 들어가지 않도록 한다. 팜유가 있는 삼각플라스크에 무수주정을 0.64g 넣는다. 여기에 효소 (Novozym 435)를 (총 100g 기준에 5%) 0.15g 넣은 후 팜유, 무수주정, 효소가 들어있는 삼각플라스크 위를 무수주정이 새지 않도록 스톱퍼(stopper)로 완전히 막고 주변을 파라필름(parafilm)으로 감아준다. 50℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 넣고 300rpm에서 10, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 270분간 교반한다. 반응이 끝나면 삼각플라스크를 water bath에서 분리한 후, 진공펌프(vacuum pump)가 설치된 여과장치를 이용하여 여과한다. 반응액에 남아있는 무수주정을 제거하기 위하여 60℃에서 증발(evaporation)한 후 진공장치에서 약 30분간 두어 반응 후 생성된 유지(ethyl ester, MAG, DAG, TAG)만을 얻어낸다.
팜유 대 무수주정의 몰비율 1:30의 경우는 상기의 방법과 같으며 단지 팜유의 무게1.14g, 무수주정의 무게 1.89g로 칭량하여 본 발명을 진행하였다.
상기 유지 조성물에서 유리된 포화지방산 함량 분석은 다음과 같은 방법으로 분석하여 표3에 나타내었다.
유리된 포화지방산 조성은 상기 반응 시료 20mg을 eppendorff tube에 넣고 내부 표준물질(internal standard) 용액 1mL을 넣어 용해하였다. 내부 표준물질(internal standard) 용액은 ethyl-heptadecanoate(Nu-Chek)을 사용하며 1mg/1mL의 농도가 되도록 헥산(hexane)에 녹여 제조하여 GC 분석을 하였다. GC조건은 FID detection이 설치된 가스 크래마토그래피(Varian 3800)로 분석하였으며 컬럼은 0.25mm*15m I.D.(0.10um film thickness)의 DB-1HT column(J&W Scientific, Folsom, CA)을 사용하였고, 캐리어 가스(Carrier gas)는 He을 사용하였으며 분리율(Split ratio)는 1:50으로 하였다. 그리고 오븐의 온도는 150℃에서 10분간 고정 후 380℃까지 10℃/min 온도로 상승시켜 380℃온도에서 10분간 고정하여 사용하였다. 이때 injector 온도는 380℃이고 detector 온도 역시 380℃로 하여 분석하였다.
유리된 포화지방산 함량 계산은 다음과 같이 진행하였다.
1) 각 지방산의 mg수=(각 지방산 peak area * 1mg)/internal STD peak area
2) 각 지방산 포화지방산 함량=(각 지방산 mg수/샘플무게)*100
[표 3] 무수주정(99.5%) 기반 에탄올분해(ethanolysis) 반응을 통해 유리된 포화지방산 함량 산출
팜유대비
무수주정 첨가몰수		 무수주정의 순도 반응시간
(min)		 유리된 포화지방산1 )
(g/100g oil)
5 99.5 10 3.71
5 99.5 30 10.07
5 99.5 60 18.24
5 99.5 90 22.37
5 99.5 120 28.32
5 99.5 180 30.21
5 99.5 240 33.97
5 99.5 270 35.89
30 99.5 10 4.74
30 99.5 30 13.69
30 99.5 60 23.64
30 99.5 90 27.78
30 99.5 120 32.97
30 99.5 180 37.75
30 99.5 240 39.98
30 99.5 270 40.05
상기 표 3에서 보는 바와 같이 무수주정(99.5%)을 30몰 사용할 때가 5몰 사용할 때보다 포화지방산 분해율이 좋았으며 최대 제거할 수 있는 포화지방산의 비율은 약 40% 정도로 나타났다. 5몰 사용할 때는 3.71%~35.98%이며, 30몰을 사용했을 때는 4.74%~40.05%를 제거하였다. 팜유의 포화지방함량이 약 50.31%인데 5몰을 사용시 71%의 포화지방 저감 효과가 있으며, 30몰을 사용했을 경우는 79.6%의 포화 지방 저감 효과를 기대할 수 있다. 무수주정의 양을 늘렸을 경우 포화지방 감소효과가 더 있을 수 있으나 제조경비를 감안했을 때 30몰 농도가 최대라고 판단된다.
( 실시예 3) 발효주정(95%)을 이용한 실험실 규모( Lab scale) (반응기질 3.0g 용량)에서의 팜유 대 에탄올 몰비율을 1:5과 1:30로 한 에탄올분해( ethanolysis ) 반응샘플 제조 및 유리된 포화지방산 함량 분석
발효주정(95%)을 통한 에탄올분해(ethanolysis) 반응을 위해 역시 원료인 팜유에서 수분을 제거하였으며 효소(Novozym®435, novozymes, JAPAN) 역시 건조하여 사용하였다. 본 발명에서 팜유 대비 발효주정의 사용 몰수에 따른 중량은 상기 표 2를 참조하였다.
표 2의 중량 산출표를 기준으로 하여 제조한 샘플인 기질을 사용하였다. 스톱퍼(stopper)가 달린 25mL 삼각플라스크에 팜유를 2.36g 칭량하고, 팜유에 질소를 불어넣어 수분이 들어가지 않도록 한다. 팜유가 있는 삼각플라스크에 발효주정(95%)을 0.64g 넣는다. 여기에 효소(Novozym 435)를 (총 100g 기준에 5%) 0.15g 넣은 후 팜유, 발효주정, 효소가 들어있는 삼각플라스크 위를 발효주정이 새지 않도록 스톱퍼(stopper)로 완전히 막고 주변을 파라필름(parafilm)으로 감아준다. 50℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 넣고 300rpm에서 10, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 270분간 교반한다. 반응이 끝나면 삼각플라스크를 water bath에서 분리한 후, 진공펌프(vacuum pump)가 설치된 여과장치를 이용하여 여과한다. 반응액에 남아있는 발효주정을 제거하기 위하여 60℃에서 증발(evaporation)한 후 진공장치 에서 약 30분간 두어 반응 후 생성된 유지(ethyl ester, MAG, DAG, TAG)만을 얻어낸 후 상기의 방법으로 유리된 포화지방산의 함량을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
[표 4] 발효주정(95.0%) 기반 에탄올분해(ethanolysis) 반응을 통해 유리된 포화지방산 함량 산출
팜유대비
발효주정 첨가몰수		 발효주정
순도		 반응시간
(min)		 유리된 포화지방산1 )
(g/100g oil)
5 95 10 0.89
5 95 30 2.13
5 95 60 3.23
5 95 90 5.13
5 95 120 9.32
5 95 180 14.67
5 95 240 18.54
5 95 270 21.32
30 95 10 1.77
30 95 30 4.15
30 95 60 16.78
30 95 90 22.34
30 95 120 25.51
30 95 180 28.09
30 95 240 30.24
30 95 270 31.45
상기 표 4는 발효주정(95%)으로 팜유를 에탄올분해한 결과로 무수주정에 비해 반응성 및 포화지방 제거율이 낮았다. 하지만 발효주정(95%)에 물이 함유된 것을 감안하면 발효주정도 반응성이 나쁘다고 볼 수는 없다. 발효주정을 팜유 대비 5몰 농도로 사용했을 경우 0.89~21.2%의 포화지방산을 제거할 수 있었고, 30몰의 발효주정을 사용했을 경우는 1.77~31.45%의 포화지방산을 제거할 수 있었다.
( 실시예 4) 무수주정(99.5%)을 이용한 CSTR ( Continuous Stir Tank Reactor ) pilot scale (반응기질 2.0 kg 용량) 에서의 팜유 vs 에탄올 몰비율을 1:5과 1:30로 한 에탄올분해( ethanolysis ) 반응샘플 제조 및 유리된 포화지방산 함량 분석
실험실 규모(Lab scale) 반응에 의한 효소반응은 실제 공장 규모(plant scale)에서의 직접 교반하는 제조공정과 차이점이 많아 실제 공정을 축소한 벌크 규모(bulk scale) (2kg 용량) 단계를 거쳤다. 따라서 본 발명은 공장에서와 같이 이중 자켓이 달린 반응용기에 직접 프로펠러를 이용하여 직접 교반하는 방식을 축소하여 CSTR이라는 반응장치로 재현성 실험하였다.
[표 5] 기질 몰수에 따른 필요 중량 산출
배합몰수 몰수별 분자량 2.0kg 반응시 필요 중량 산출
팜유TG 주정 팜유TG 주정 팜유TG 주정
1몰 5몰 848.37 230.35 1572.92 427.08
1몰 30몰 848.37 1382.1 760.71 1239.29
상기 표 5의 팜유 대 무수주정의 몰비율 1:5의 경우 중량 산출표를 기준으로 하여 제조한 샘플을 기질로 사용하였다. 스톱퍼(stopper) 및 온도계가 부착된 3.0kg 용량의 이중자켓(반응용기의 온도를 50℃로 유지하기 위하여 용기 외부에 온수가 담길 수 있는 공간을 마련한 자켓)이 달린 반응용기에 팜유를 1572.92g 칭량하고, 팜유에 질소를 불어넣어 수분이 들어가지 않도록 한다. 팜유가 들어있는 CSTR 반응용기에 무수주정을 427.08g을 넣는다. 여기에 효소(Novozym 435)를 (총 100g 기준에 5%) 100g 넣은 후 팜유, 무수주정, 효소가 들어있는 CSTR 반응용기에 서 무수주정이 새지 않도록 스톱퍼(stopper)로 완전히 막고 주변을 자켓 연결구로 감아준다. 50℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 쟈켓과 감압호스를 연결하여 온도를 60℃로 유지한 상태에서 프로펠러가 달린 회전체를 부착하여 교반속도 300rpm에서 10, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 270분간 교반한다. 반응이 끝나면 CSTR 반응용기 안의 반응물을 진공펌프(vacuum pump)가 설치된 여과장치를 이용하여 여과한다. 반응액에 남아있는 무수주정을 제거하기 위하여 60℃에서 증발(evaporation)한 후 진공장치에서 약 30분간 두어 반응 후 생성된 유지(ethyl ester, MAG, DAG, TAG)만을 얻어낸 후 상기의 방법으로 유리된 포화지방산의 함량을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.
팜유 대 무수주정의 몰비율 1:30의 경우는 상기의 방법과 같으며 표5를 참조하여 팜유의 무게 760.71g, 무수주정의 무게 1239.29g로 칭량하여 본 발명을 진행하였다.
[표 6] 무수주정(99.5%) 기반 에탄올분해(ethanolysis) 반응을 통해 유리된 포화지방산 함량 산출
팜유대비
무수주정 첨가몰수		 순도 반응시간
(min)		 유리된 포화지방산1 )
(g/100g oil)
5 99.5 10 4.50
5 99.5 30 10.90
5 99.5 60 20.60
5 99.5 90 27.50
5 99.5 120 33.80
5 99.5 180 40.30
5 99.5 240 39.60
5 99.5 270 40.21
30 99.5 10 11.20
30 99.5 30 22.80
30 99.5 60 28.60
30 99.5 90 34.20
30 99.5 120 39.60
30 99.5 180 40.44
30 99.5 240 39.89
30 99.5 270 39.77
상기 표 6에서 보는 바와 같이 실험실 규모(Lab scale)(3.0g)에서와 같은 양상을 나타냈으며 최대 약 40%의 포화지방산 제거 효과를 나타냈으며 벌크 규모(bulk scale)에서는 초반 속도는 무수주정의 농도가 높을수록 포화지방산 제거 효과가 좋았으나 반응시간이 길어질수록 유의적인 차이가 없었다.
( 실시예 5) 발효주정(95.0%)을 이용한 CSTR ( continuous stir tank reactor ) 파일럿 규모( pilot scale ) (반응기질 2.0 kg 용량)에서의 팜유 대 에탄올 몰비율을 1:5과 1:30로 한 에탄올분해( ethanolysis ) 반응샘플 제조 및 유리된 포화지방산 함량 분석
팜유 대 발효주정 몰비율이 1:5인 경우, 상기 표 5를 참조로 팜유 1572.92g을, 발효주정 427.28g을 칭량하고, 팜유 대 발효주정 몰 비율이 1:30인 경우, 팜유 760.71g, 발효주정 1239.29g을 칭량하여 상기 실시예 4와 같이 진행하였다.
[표 7] 발효주정(95.0%) 기반 에탄올분해(ethanolysis) 반응을 통해 유리된 포화지방산 함량 산출
팜유대비
발효주정 첨가몰수		 발효주정
순도		 반응시간
(min)		 유리된 포화지방산1 )
(g/100g oil)
5 95 10 0.89
5 95 30 2.13
5 95 60 3.23
5 95 90 5.13
5 95 120 8.32
5 95 180 13.67
5 95 240 17.54
5 95 270 20.32
30 95 10 1.77
30 95 30 4.15
30 95 60 15.78
30 95 90 21.34
30 95 120 24.51
30 95 180 27.09
30 95 240 29.24
30 95 270 30.85
상기 표 7에서 보는 바와 같이 무수주정과 같은 양상을 보였으며 발효주정으로 분해할 경우도 실험실 규모(lab scale)와 유의적인 차이는 크지 않으며, 최대 약 31%정도의 포화지방산 제거 효과를 나타냈다.
( 실시예 6) 에탄올분해( ethanolysis )반응에 의해 분해된 팜유의 지방산과 글리세라이드분석
상기 유지 조성물 중 실제 공장시설에서 상관관계가 좋은 CSTR 벌크 규모(bulk scale)(반응기질 2.0kg 용량)에서의 지방산과 글리세라이드만 분석하였으며 다음과 같은 방법으로 분석하여 표 8에 나타내었다.
시료의 글리세라이드(triacylglycerol(TAG); diacylglycerol(DAG); monoacylglycerol(MAG); free fatty acid(FFA)) 조성을 비교하기 위하여 GC 분석을 하였다. 5mg샘플에 내부 표준물질(internal standard)로 트리카프린(tricaprin)이 첨가된 0.5mL 시알릴화 시약(silylation reagent)을 첨가하여 유도체화 시킨 후 30분간 상온에서 방치하였다. 여기에 8mL의 n-헥산(hexane)으로 희석하여 분석 시료로 사용하였다. GC분석은 Varian3800 가스 크로마토그래피(Walnut Creek, Calif, U.S.A)을 이용하였으며 GC 기기는 on-column capillary injector 및 FID(flame ionization detector)를 장착하였다. 컬럼(Column)은 DB-1ht 모세관(capillary column)(15-m length, 0.25-mm ID, 0.1um film thickness, J&W Scientific, Folsom, Calif., U.S.A.)을 사용하였고 오븐 조건은 50℃에서 1분간 대기 후 15℃/min 온도로 180℃까지 올린 후, 230℃까지 7℃/min로 온도를 상승시키고 이어서 370℃까지 30℃/min로 온도를 상승시킨 후 10분간 고정시켰다. 캐리어 가스(Carrier gas)로 헬륨을 사용하였고 유량은 2mL/min이었다. 인젝터와 검출기 온도는 각각 380℃이었다.
[표 8] 무수주정으로 에탄올 분해된 유지 조성물의 지방산 및 글리세라이드 함량 분석 결과
팜유대비 무수주정 첨가몰수 순도 반응시간
(min)		 지방산 모노글리세라이드 디글리세라이드 트리글리세라이드
5 99.5 10 4.73 0.79 4.8 89.68
5 99.5 30 12.24 1.45 11.96 74.35
5 99.5 60 22.49 2.34 23.65 51.52
5 99.5 90 30.06 3.65 29.56 36.73
5 99.5 120 37.58 4.46 38.45 19.51
5 99.5 180 45.29 5.57 44.67 4.47
5 99.5 240 44.17 5.98 45.87 3.98
5 99.5 270 46.82 6.88 45.77 0.53
30 99.5 10 12.42 1.34 13.55 72.69
30 99.5 30 24.9 2.22 25.23 47.65
30 99.5 60 31.07 3.46 31.87 33.6
30 99.5 90 38.09 4.11 38.01 19.79
30 99.5 120 43.72 5.01 44.21 7.06
30 99.5 180 44.99 6.32 44.33 4.36
30 99.5 240 44.21 6.12 44.01 5.66
30 99.5 270 44.21 6.53 44.33 4.93
표 8에서 보면 무수주정으로 반응했을 경우 다이글리세라이드의 비율이 늘어나면서 트리글리세라이드인 중성지방의 감소율이 두드러졌다. 이것은 에탄올분해에 의해 트리글리세라이드에서 지방산이 분해된 것이 기인하며 이로 인해 모노글리세라이드가 일부 생성되었으며 수율을 고려했을 때 팜유 대비 무수주정을 5몰 사용했을 경우 60-120분이 가장 효과가 좋게 나타났으며, 30몰의 경우는 30~90분이 가장 효율이 좋게 나타났다.
[표 9] 발효주정으로 에탄올 분해된 유지 조성물의 지방산 및 글리세라이드 함량 분석 결과
팜유대비 발효주정 첨가몰수 순도 반응시간
(min)		 지방산 모노글리세라이드 디글리세라이드 트리글리세라이드
5 95 10 1.3 0.9 1.1 96.7
5 95 30 2.8 1.4 2.3 93.5
5 95 60 3.6 1.2 3.5 91.7
5 95 90 5.9 1.5 6.1 86.5
5 95 120 10 2 6.4 81.6
5 95 180 15.7 3.5 13.4 67.4
5 95 240 19.5 3.8 17.3 59.4
5 95 270 23.0 1.2 1.9 73.9
30 95 10 1.9 1.2 1.9 95
30 95 30 4.8 1.3 4.7 89.2
30 95 60 16.4 3.7 17.7 62.2
30 95 90 22.8 3.8 21.2 52.2
30 95 120 26.9 4.2 25.2 43.7
30 95 180 29.8 4.3 28.8 37.1
30 95 240 30.5 4.6 30.2 34.7
30 95 270 32.7 4.9 32.8 29.6
표 9는 발효주정을 이용하여 팜유를 에탄올 분해하여 생성된 유지조성물의 글리세라이드를 분석한 결과로서 발효주정은 5몰에서는 수율 대비 포화지방 제거 효율이 좋지 않았으나 30몰에서는 120~270분 범위에서 수율대비 포화지방산 제거 효율이 좋게 나타났다.
( 실시예 7) 에탄올분해( ethanolysis ) 반응 후 포화지방산 제거 및 실제 지방산 조성(%) 분석
상기 실시예 6에서 제조된 에탄올 분해 유지 중 모노글리세라이드와 지방산의 분획을 위해 실시예 6중에서 대표적으로 팜유 대 무수주정(99.5%)의 몰비율 1:5 270분, 팜유 대 무수주정(99.5%)의 몰비율 1:30 270분 및 팜유 대 발효주정(95%)의 몰비율 1:5 270분, 팜유 대 발효주정(95%)의 몰비율 1:30 270분 에탄올 분해된 유지를 65℃에서 충분히 녹인 후 35℃에서 200RPM으로 교반하면서 냉각시키는 냉각결정화 공정을 거쳐 포화지방산을 결정핵 형태로 제거하여 유지 조성물을 얻을 수 있 으며 이때의 지방산 분석결과는 하기 표 10에 나타내었다. 지방산 조성은 14% BF3-메탄올을 이용하여 메틸에스테르(methyl ester)화한 후 가스 크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. GC분석은 Varian3800 가스 크로마토그래피(Walnut Creek, Calif, U.S.A)을 이용하였으며 GC 기기는 on-column capillary injector 및 FID(flame ionization detector)를 장착하였다. 컬럼(Column)은 SupelcowaxTM-10 모세관(capillary column)(30m * 0.53;id, 10um)을 이용하였다. 이때 오븐(oven), 인젝터, FID의 온도는 각각 230, 280, 280℃이었다. 헬륨 가스의 유속은 2mL/min이었고 분리비(split ratio)는 1:33이었다.
[표 10] 에탄올분해(ethanolysis) 반응을 통해 생성된 유지조성물의 지방산조성 및 포화지방산 제거율(%)
팜유대비
에탄올 첨가몰수		 에탄올
순도		 반응
시간
(min)		 포화지방산
제거량
(g/100g)		 포화지방산 불포화지방산
C12:0 C14:0 C16:0 C18:0 C18:1 C18:2
대조군 일반 팜유 - 0.6 1.09 44.28 4.34 39.5 10.19
5 99.5% 270분 40.21g/100g 0.2 0.5 12.0 2.0 67.6 17.8
14.7%(35.7g/100g 제거)
30 39.77g/100g 0.2 0.4 11.8 2.0 67.8 17.8
14.6%(35.6g/100g 제거)
5 95% 20.32g/100g 0.23 0.53 28.46 2.4 49.3 11.5
31.62%(18.7g/100g 제거)
30 30.85g/100g 0.2 0.4 21.2 1.12 61.9 15.18
22.92%(27.4g/100g 제거)
상기의 표 10은 CSTR에서 계산된 포화지방 제거량을 확인하기 위해 유리된 지방산을 제거 후에 지방산 조성을 분석하였다. GC 분석결과 실제 지방산 조성 분석에서는 무수주정의 경우 39.77~40.21g의 포화지방을 제거할 수 있었으나 실제 정 제 후 지방의 지방산 조성은 약 35g 정도의 포화지방을 제거할 수 있었다. 이유는 포화지방산이 제거되면서 상대적으로 남아 있는 지방산들의 비율이 높아지는 효과에서 기인한 것으로 판단된다. 발효주정의 경우는 실제 18.7g~27.4g의 포화지방 제거 효과가 있었다.
( 실시예 8) 제거된 포화지방산으로부터 부분 DG 가 함유된 유지조성물 합성
에탄올분해(ethanolysis) 반응에 의해 제거되는 지방산은 포화지방산들(palmitic acid, stearic acid 등) 외에 팜유의 약 45%정도 함유된 올레산(oleic acid)도 일부 제거된다. 이번 실시예에서는 이렇게 버려지는 지방산들을 활용해 글리세롤과의 효소반응에 의해 부분 DG가 함유된 팜유를 만들어 재활용하여 원가 절감 및 원료 재활용을 할 수 있는 실험을 하였다. 본 실시예는 공장에서와 같이 이중 자켓이 달린 반응용기에 직접 프로펠러를 이용하여 교반하는 방식을 축소하여 CSTR이라는 반응장치로 발명을 완성하였다. 본 실시예에서는 올레산만을 우선적으로 실험을 하였으며 포화지방산 단독 또는 포화지방산과 올레산 혼합을 하여 실험을 진행하여도 무방하며 본 실시예에 한정하는 것은 아니다.
[표 11] 기질 몰수에 따른 필요 중량 산출
배 합 몰 수 몰수별 분자량 2kg 반응시 필요 중량 산출
글리세롤
(Glycerol)		 올레산
(Oleic acid)		 글리세롤
(Glycerol)		 올레산
(Oleic acid)		 글리세롤
(Glycerol)		 올레산
(Oleic acid)
1몰 2몰 92.1 1129.9 150.7 1849.3
1몰 3몰 92.1 847.4 196.1 1803.9
1몰 4몰 93.1 565.0 283.0 1717.0
표 11에서 보는 바와 같이 글리세롤 1몰에 올레산을 2몰, 3몰, 4몰을 중량 산출표를 기준으로 제조한 샘플을 기질로 이용하였다. 스톱퍼(stopper) 및 온도계가 부착된 3.0kg 용량의 이중자켓(반응용기의 온도를 60℃로 유지하기 위하여 용기 외부에 온수가 담길 수 있는 공간을 마련한 자켓)이 달린 반응용기에 글리세롤 대 올레산의 몰비율이 1:2의 경우 글리세롤 150.7g, 올레산 1849.3g을 각각 칭량하고, 글리세롤 대 올레산의 몰비율이 1:3의 경우 글리세롤 196.1g, 올레산 1803.9g을 각각 칭량하고, 글리세롤 대 올레산의 몰비율이 1:4의 경우 글리세롤 283.0g, 올레산 1717.0g을 각각 칭량하였다. 여기에 효소(RM-IM)을 총기질 대비 10%인 200g 넣은 후 글리세롤, 올레산, 효소가 들어있는 CSTR 반응용기에 무수주정이 스톱퍼(stopper)로 막은 후 cold trap 및 감압펌프에 연결하여 2~3torr의 압력으로 감압한다. 이때 압력은 감압게이지로 미세하게 조정하였다. 반응 용기의 온도조절을 위해 60℃로 설정되어 있는 orbital water bath에 자켓과 감압호스롤 연결하여 온도를 60℃로 유지한 상태에서 프로펠러가 달린 회전체를 부착하여 교반속도 500rpm에서 6시간 반응을 하여 재조합된 유지 조성물을 제조하였다.
[표 12] 효소를 활용한 글리세롤과 재활용된 올레산의 재조합반응에 의한 글리세라이드 함량 분석
배 합 몰 수 글리세롤 올레산 모노글리세라이드 디글리세라이드 트리글리세라이드
글리세롤 올레산
1 2 불검출 7.74 0.42 48.54 43.30
1 3 불검출 11.38 0.84 37.94 49.84
1 4 불검출 16.78 1.45 53.25 28.52
*온도: 60℃, RPM:500, 압력: 2~3torr, 효소량: 10%, 반응시간: 6시간
표 12에서 보는 바와 같이 에탄올분해(ethanolysis)에 의해 제거되어 버려지는 올레산을 효소를 활용하여 재구성 식물성 유지를 제조할 수 있으며 또한 글리세롤 및 모노글리세라이드가 거의 합성되지 않는 공정 셋업을 함으로써 고가의 분자증류 설비로 정제를 하지 않고 단순한 정제 방법인 탈산에 의해서 반응 후 남은 올레산 간단히 제거하여 올레산 함량이 높은 유지를 제조할 수 있었다. 이렇게 제조된 하이올레산 식물성 유지를 팜유에 혼합하여 사용할 경우 팜유의 포화지방함량을 저단가로 크게 낮출 수 있다.
( 실시예9 ) 에탄올분해(ethanolysis)에 의해 포화지방산이 제거된 팜유로 제조된 포화지방함량이 낮은 면 제조
본 발명에서 제조된 유지 조성물을 이용하여 유탕면을 제조할 경우 유탕면의 포화지방저감량을 평가하기 파일럿(Pilot) 실에서 소규모(Oil 사용량 12kg 규모)로 유탕면 제조 실험을 하였다. 증숙면을 제조하기 위하여 밀가루(소맥2호)와 전분(감자전분, 초산전분)을 일정비율로 혼합하고 배합수(NaCl, 인산염 등) 넣어 반죽을 한 후 복합기에서 교반시키고, 7단 롤러를 통해 밀대를 형성한 후 1.8ⅹ1.2mm환을 통과시켰다. 이렇게 제조된 면대를 약 150초간 증기압으로 증숙시킨 후 정확히 130g을 취해 납형에 넣은 후 150℃~153℃에서 80초간 유탕하여 시료로 사용하였다.
본 발명에 사용된 유탕유는 대조군으로 일반팜유를 사용하였고, 에탄올분 해(ethanolysis)에 의해 포화지방산이 저감된 식물성 유지는 팜유대 무수주정(99.5%)의 몰 비율 1:30, 270분 에탄올분해되어 포화지방산을 제거하고 정제된 유지를 사용하였으며, 또한 제거된 올레산(oleic acid)로 재조합된 유지조성물을 팜유에 혼합한 유지도 실험샘플로 사용하였다.
[표 13] 여러 유지조성물로 유탕된 유탕면(108g)의 포화지방산 함량분석
유탕유 유탕면 이화학분석 및 포화지방산 함량 분석값
지방함량(g) 수분함량 포화지방산 함량(g) 포화지방산 비율(%)
일반팜유로 제조된 면(대조군) 16.8g 6.7% 8.86g 50.31%
에탄올분해된
유지로 제조된 면		 17.1g 6.2% 2.19g 12.8%
팜유50% + 글리세롤리스 유지 50% 16.7g 5.9% 4.94g 29.6%
상기 표 13에서 보는 바와 같이 일반팜유로 유탕된 유탕면은 약 17g정도의 기름을 함유하고 있으며 이중 약 50.31%인 8.86g이 포화지방산이다. 에탄올분해(ethanolysis)로 분해되어 포화지방산이 제거된 팜유로 유탕된 면은 포화지방산 함량이 2.19g이며, 제거된 올레산을 글리세롤과 반응시켜 재조합된 유지조성물을 팜유에 50%정도로 첨가하였을 경우 4.94g으로 포화지방산 함량을 크게 낮출 수 있었다.
도 1은 에탄올분해(ethanolysis) 분해 반응에 의해 제거된 포화지방산 및 반응 중 생성된 모노글리세라이드(monoglyceride, MG), 다이글리세라이드(diglyceride, DG) 및 트리글리세라이드(Triglyceride, TG)를 GC기기로 분석한 그래프이다.
도 2는 에탄올분해(ethanolysis)로 분해된 올레산(Oleic acid, C 18:1)을 재활용하여 글리세롤과 효소 반응한 후 생성된 모노글리세라이드(monoglyceride, MG), 다이글리세라이드(diglyceride, DG) 및 트리글리세라이드(Triglyceride, TG) 및 미반응 후 남은 올레산을 GC기기로 분석한 그래프이다.

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 포화지방산이 50% 이상인 유지에 무수주정(99.5%) 또는 발효주정(95%)을 첨가하고 상기 혼합물에 sn-1,3 위치 특이성 효소를 더 첨가하여 포화지방산을 분해하여 올레산을 제거하는 단계; 및
    상기 제거된 올레산 및 sn-1,3 위치 특이성 효소를 이용하여 별개의 포화지방산이 50% 이상인 유지를 에스테르화 반응시키는 단계; 를 포함하는 포화지방산 저감화방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 올레산은 포화지방산이 50% 이상인 유지를 무수주정(99.5%) 또는 발효 주정(95%)를 촉매로 이용하여 sn-1,3 위치 특이성 효소로 포화지방산을 분해하는 과정에서 제거된 것인, 포화지방산 저감화방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 포화지방산이 50% 이상인 유지 및 상기 올레산의 몰비율은 1:2 내지 1:4인, 포화지방산 저감화방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 sn-1,3 위치 특이성 효소로 10~270분간 포화지방산을 분해하는, 포화지방산 저감화방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 sn-1,3 위치 특이성 효소는 상기 혼합 유지 100 중량부를 기준으로 10중량부 첨가되는, 포화지방산 저감화방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 포화지방산이 50% 이상인 유지는 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 레드팜유, 레드팜올레인유, 팜씨유, 팜핵유 및 PMF(palm mid fraction) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 지질의 특성을 갖는, 포화지방산 저감화방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
KR1020090061561A 2009-07-07 2009-07-07 포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물 KR101055646B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090061561A KR101055646B1 (ko) 2009-07-07 2009-07-07 포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090061561A KR101055646B1 (ko) 2009-07-07 2009-07-07 포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110003993A KR20110003993A (ko) 2011-01-13
KR101055646B1 true KR101055646B1 (ko) 2011-08-10

Family

ID=43611682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090061561A KR101055646B1 (ko) 2009-07-07 2009-07-07 포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101055646B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200050165A (ko) 2018-11-01 2020-05-11 세종대학교산학협력단 올레오젤과 하이드로콜로이드가 혼합하여 제조된 식물성 지방 조성물

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110166224A1 (en) * 2008-08-11 2011-07-07 Kishore Ganesh M Diacylglycerol rich fats, oils and functional foods
KR101241309B1 (ko) * 2011-01-28 2013-03-11 주식회사농심 포화지방산이 저감된 유지의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990086103A (ko) * 1998-05-25 1999-12-15 유성수 효소를 이용한 지방산의 제조방법
WO2003094625A1 (en) 2002-05-08 2003-11-20 Danmarks Tekniske Uni Technica A facile two-step enzyme process for increasing the content of polyunsaturated fatty acids in fish oil
US6905850B2 (en) * 2000-07-13 2005-06-14 Nippon Suisan Kaisha, Ltd. Process for the production of glycerides with lipases

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990086103A (ko) * 1998-05-25 1999-12-15 유성수 효소를 이용한 지방산의 제조방법
US6905850B2 (en) * 2000-07-13 2005-06-14 Nippon Suisan Kaisha, Ltd. Process for the production of glycerides with lipases
WO2003094625A1 (en) 2002-05-08 2003-11-20 Danmarks Tekniske Uni Technica A facile two-step enzyme process for increasing the content of polyunsaturated fatty acids in fish oil

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yamane, T., Sustainable Agricultural System in Asia, Proc. Sat. Forum, Nagoya, pp.61-68(2002.06.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200050165A (ko) 2018-11-01 2020-05-11 세종대학교산학협력단 올레오젤과 하이드로콜로이드가 혼합하여 제조된 식물성 지방 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110003993A (ko) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2422498C2 (ru) Способ получения диолеоил пальмитоил глицерида
Wang et al. From microalgae oil to produce novel structured triacylglycerols enriched with unsaturated fatty acids
EP1966387B1 (en) Process for the production of diacylglycerol
Yang et al. Lipase-catalyzed modification of lard to produce human milk fat substitutes
JP2010090383A (ja) ジアシルグリセロール高含有油脂の製造方法
Diao et al. Preparation of diacylglycerol from lard by enzymatic glycerolysis and its compositional characteristics
CA2609341A1 (en) Concentration of fatty acid alkyl esters by enzymatic reactions with glycerol
Kavadia et al. Synthesis of designer triglycerides by enzymatic acidolysis
Antonio et al. Biocatalytic ethanolysis of waste chicken fat for biodiesel production
KR101055646B1 (ko) 포화지방산 저감화 방법 및 포화지방산이 저감된 유지 조성물
Chook et al. Enzyme biocatalysis for sustainability applications in reactors: A systematic review
Kuan et al. A novel clean process for the combined production of fatty acid ethyl esters (FAEEs) and the ethyl ester of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) from microalgae oils
Ghosh et al. Utilization of acid oils in making valuable fatty products by microbial lipase technology
Wang et al. 1, 3-Dioleoyl-2-palmitoylglycerol-rich triacylglycerol characterization by three processing methods
EP3498809B1 (en) Fatty glyceride preparation method
Long et al. Acidolysis of several vegetable oils by mycelium-bound lipase of Aspergillus flavus Link
JPS63287492A (ja) 油脂類のエステル交換反応方法
TW201516030A (zh) 含有低級醇脂肪酸酯化合物之組成物的製造方法及含有低級醇脂肪酸酯化合物之組成物
Bi et al. High efficiency enzymatic synthesis of triglycerides with varying chain length and degree of unsaturation in a solvent‐free system under vacuum
US20050171368A1 (en) Processes for the production of triglycerides of conjugated linoleic acid
Xu et al. An Effective strategy for the production of lauric acid–enriched monoacylglycerol via enzymatic glycerolysis from black soldier fly (Hermetia illucens) larvae (BSFL) oil
Lipase Preliminary study on production of monoacylglycerol and diacylglycerol of virgin coconut oil via enzymatic glycerolysis using lipase Candida antarctica (Novozyme 435)
JP6904009B2 (ja) 油脂の製造方法
KR102143203B1 (ko) 반응 혼합물의 과산화물가 조정에 의하여 효소적 에스테르화의 효율을 향상시키는 방법
JP2570774B2 (ja) 油脂の改質法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150717

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160728

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 9