KR101080077B1

KR101080077B1 - 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법

Info

Publication number: KR101080077B1
Application number: KR1020090016231A
Authority: KR
Inventors: 박수현; 김인환; 김훈중
Original assignee: 주식회사농심
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2011-11-07
Also published as: KR20100097341A

Abstract

본 발명은 sn-1,3 위치 특이적 고정화 효소로 팜유류를 가수분해하는 단계; 상기 가수분해물을 지방산 부분과 다이글리세라이드가 함유된 트리글리세라이드로 분획하고 상기 지방산 부분을 제거하는 단계; 및 상기 분획물의 다이글리세라이드를 20~40% 함유하는 팜유류 및 하이올레산 유종을 5:5 내지 6:4의 비율로 혼합하고 sn-1,3 위치 특이적 고정화 효소로 에스테르 교환 반응시키는 단계; 를 포함하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의해 제조된 포화지방 저감화 팜유조성물로 유탕면을 제조하였을 경우 유탕면의 포화지방 함량 저감화 효과가 크며, 비교적 원가의 부담이 크지않고, 산화안정성면에서도 팜유100% 사용했을때와 비해서 산가 증가 및 발연점 저하, 산화안정성 등에 크게 영향이 없는것으로 나타나 유탕유로서의 활용도가 높다. 상기 발명된 저포화지방 팜유로 생산된 유탕제품은 식약청 권고 기준인 포화지방 4g/식의 가준을 충족할 수 있으며 부분 다이글리세라이드가 20~40중량%의 비율로 함유되어 있어 다이글리세라이드의 효능인 체지방 및 칼로리 감소 효과를 부수적으로 기대할 수 있다.

Description

포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법{Preparation method of palm oil reduced saturated fat acid}

본 발명은 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법에 관한 것이다.

팜유는 포화지방산의 함유량이 약 50%로 높은 편이며 그 중 팔미트산(palmitic acid)의 함유량이 약 45%에 달한다. 팜유의 지방산 비율 중 가장 많은 지방산인 팔미트산(palmitic acid)의 과거부터 현재까지 위해성 논란이 계속되어 오고 있으며, 팜유 자체 또는 팜유류를 이용하여 유탕된 제품의 포화지방(saturated fat) 함량을 낮추기 위한 연구가 계속되어 오고 있다. 이중 불포화지방 함유량이 높은 유지(해바라기유, 미강유, 채종유, 대두유 등의 식물성 유지)와 블랜딩(blending)함으로써 팜유의 포화지방산 함유량을 쉽게 조절할 수 있어서 범용적을 많이 사용하고 있다. 하지만 불포화지방 함유량이 높으면서 산화안정성이 우수한 식물성 유지는 팜유보다 최고 4-5배 비싸기 때문에, 블랜딩하는 방법은 경제성이 없고 단순 블랜딩을 하기 때문에 융점의 변화가 없어 시간이 지나면 층 분리가 일어나며 맛에도 영향을 미치게 된다. 또한 두 유종이 단순하게 혼합되어 있기 때문에 생산관리에 있어서 산포 발생을 억제하기 힘들 수도 있다.

팜유의 포화지방을 저감하는 또 다른 방법으로는 초임계 추출법이 있는데 이 방법은 유탕된 제품을 초임계 유체인 CO2에 유탕면을 침지하여 지용성(기름에 녹는 특성)의 속성을 가지는 CO2 유체에 유탕면에 함유되어 있는 기름의 일부를 추출하여 최종 유탕 제품의 기름 함량을 낮추는 방법이다. 이 방법은 최종 제품의 기름 함유량을 대폭 낮출 수 있으나 포화지방 비율에는 변화가 없으며 생산설비비가 수백억에 달할 정도로 장치비용이 비싸며, 특히 연속시 고속 라인에는 장착이 불가능한 단점이 있다.

상기 방법들과 유사한 방법으로 저칼로리 저지방 유탕면을 제조하는 방법이 있는데 이는 마이크로웨이브(microwave) 건조 또는 열풍건조 기술을 활용하는 방법으로 100℃에서 90초간 증숙된 면을 100~130℃건조시켜 유탕되기 전의 면의 수분함유량을 40%이상 저감화시킨 후 유탕 처리하여 흡유되는 기름의 양을 줄일 수 있어 저칼로리 유탕 식품을 제조할 수 있는 장점이 있으나 건조시간이 수분대로 길어 고속식 생산라인에는 적합하지 않으며 수분함유량을 인위적으로 조절함으로써 유탕면의 품질이 떨어지는 단점이 있다.

이외에 유지의 포화지방을 저감화시키는 방법으로 리파아제(lipase) 효소를 이용하여 재구성지질을 생산하는 방법이 있는데 유사한 특허로는 특허출원번호 2007-0066389 포화지방 함량이 감소한 재구성 지질이 있는데 이 방법은 트리글리세라이드(TG)간의 지방산을 서로 치환함으로써 유종의 특성을 단일화시키는 방법으로 효소처리 후 두 유종 간의 유분리 현상이 없고 효소가 자연친화적인 특성이 있어서 부반응 및 독성이 없으나 최종 반응된 유종의 포화지방 비율 자체는 변화시키지 못 하는 단점이 있다. 즉, 리파아제(lipase) 효소 반응은 유종의 특성(발연점, 융점 등)은 변화시킬 수 있고 포화지방의 절대량 자체는 감소시킬 수 있으나 포화지방비율(팜유는 현재 51%가 포화지방함유) 51%은 변하지 않는 문제점이 있다. 식품의약품 안전청에서 고열량 저영양 공시한 취지에 비추어 볼 때 포화지방의 절대량도 문제이지만 비율까지도 저감화해야 할 필요가 있다.

특허출원번호 제2008-0078122호, 제2008-7004417호, 제2008-0078122호, 제2007-0063033호, 제2006-0014343호, 제2005-0080378호, 제2005-0015547호, 제2004-0001153호, 제2001-0038144호, 제1985-7000036호 등에 유탕된 제품의 칼로리를 낮추고 지방을 흡유량을 줄이며, 유종의 지방산 구성을 바꾸는 등 지방의 단점을 줄일 수 있는 많을 방법들이 개시되고 있으나, 팜유류(팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유, 팜 미드 프랙션(palm mid fraction; PMF) 등)와 같이 포화지방이 약 50%에 달하는 유종에 대해 제조공정 변화를 통해 포화지방산의 함량 자체를 줄이고 150℃이상의 온도에서 발연점이 보존되어 유탕 특성이 좋으며, 유탕된 제품의 유통기한이 5개월 이상 가능하도록 유지를 제조하는 방법을 소개한 특허는 현재까지 없다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 팜유류(팜오일, 팜올레인, 팜스테아린, 팜핵유, 팜 미드 프랙션(palm mid fraction; PMF) 등)와 같이 포화지방함량이 절반 이상(약 51%)이며, 이중 sn-1,3 위치의 구성지방산 중 대부분(약 75%)이 포화지방산으로 구성되어 있는 점에 착안하여 유지를 sn-1,3 위치 특이적 부분 가수분해시킨 후 냉각결정화 공정을 통해 탄소수가 18개 이하인 포화지방산만이 분리된 부분 다이글리세라이드가 함유된 팜유 조성물을 얻을 수 있다. 이렇게 제조된 다이글리세라이드가 부분 함유(전체 중량의 20~40중량%)된 팜유조성물 50~60중량%를 하이올레산 해바리기유 40~50중량%와 혼합하여 연속식 팩트베드반응기(packed bed reactor)를 통해 하이올레산 해바라기유와 리파아제(lipase) TL-IM 효소로 sn-1,3 위치 재구성 반응을 진행함으로써 유탕시에 산패 척도물질인 산가(acid value)가 증가하지 않고 식품의약품안전청의 포화지방 권고기준인 제품의 4g/1식의 기준을 충족시킬 수 있으며 유통기한(shelf life, 상온(25℃) 기준)이 5개월 이상 가능한 포화지방산 저감 팜유를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 상기 포화지방산 저감 팜유의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 sn-1,3 위치 특이적 고정화 효소로 팜유류를 가수분해하는 단계; 상기 가수분해된 팜유류를 지방산 부분과 다이글리세라이드가 함유된 트리글리세라이드로 분획하고 상기 지방산 부분을 제거하는 단계; 및 상기 분획된 다이글리세라이드가 함유된 트리글리세라이드의 다이글리세라이드를 20~40중량% 함유하는 팜유류 및 해바라기유, 채종유 및 카놀라유로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 유종을 5:5 내지 6:4의 중량비율로 혼합하고 sn-1,3 위치 특이적 고정화 효소로 에스테르 교환 반응시키는 단계; 를 포함하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 가수분해하는 단계는 팜유 100 중량부 및 물 20~60 중량부를 혼합하고 300rpm으로 교반할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 가수분해하는 단계는 30분 내지 90분 동안 이루어질 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 제거된 지방산 부분은 팔미트산 및 스테아르산일 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 지방산 부분을 제거하는 단계는 냉각결정법을 사용할 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 에스테르 교환 반응시키는 단계는 0.001~10 Torr에서 팩트베드반응기를 이용하여 50℃, 8 시간 동안 이루어질 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 팜유류는 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유, 레드팜유, 레드팜올레인유 및 팜 미드 프랙션(PMF)으로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택될 수 있다.

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이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법을 더 세분하면, (a) 팜유의 트리글리세라이드를 이루는 지방산의 sn-position 특성 평가를 위한 TAG 분석 단계; (b) 팜유를 1,3 위치 특이적 부분 가수분해를 수행하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 가수분해된 가수분해물을 지방산 부분과 다이글리세라이드가 함유된 트리글리세라이드로 분획하는 단계; (d) 상기 분획물의 다이글리세라이드의 함량이 20~40%가 되도록 냉각결정화 조건을 설정하는 단계; (e) 다이글리세라이드가 부분 함유된 팜유 및 하이올레산유종을 5:5 내지 6:4의 비율로 혼합하여 0.001 내지 10Torr 감압하에서 8시간 동안 1,3위치 특이적 고정화 효소를 사용하여 에스테르 교환 반응시켜 포화지방이 저감화된 팜유를 합성하는 단계; (f) 증류 및 정제과정으로 미반응 잔류물질을 제거하는 단계;및 (g) (e)에서 생산된 팜유조성물의 산화안정성을 향상시키는 단계;를 포함한다.

상기 포화지방산이 제거되어 다이글리세라이드가 부분 함유된 팜유로 유탕면을 제조할 수 있다.

본 발명의 팜유조성물은 다이글리세라이드를 이루는 지방산 총 함량 중 1,3번 위치에 결합된 포화지방산인 팔미틴산 또는 스테아르산 함량이 거의 없는 다이글리세라이드를 20중량% 내지 40중량% 포함한다.

본 발명의 상기 팜유조성물 중 포화지방산이 제거된 다이글리세라이드의 비율이 전체 중량의 20~40%가 바람직하며, 20 중량% 미만일 경우 팜유의 포화지방 저 감화 효과가 약하며, 40 중량%를 초과할 경우 유탕과정 중 유리지방산가가 높아져 단시간만 사용해도 산가가 식품의약품안전청 기준인 2.0을 넘어 산업체에서 대량생산에 이용하기가 어렵다. 또한 발연점이 230℃이상을 유지해야 하는데 다이글리세라이드의 비율이 높을 경우 발연점이 낮아져 유탕 후 생산된 유탕제품에서 수분함량이 과다한 품질저하의 제품이 생산되고 유탕유의 품질이 급격히 낮아져 사용시간이 줄어들어 가공비가 늘어나는 문제점이 있다.

본 발명의 상기 팜유조성물은 다이글리세라이드의 함량이 20~40 중량% 범위로 함유되어 있어, 발연점의 저하현상이 거의 없으며 포화지방산의 비율을 효율적으로 낮추어 팜유 자체만으로도 포화지방함량이 20~30%인 팜유(원래 팜유의 포화지방 함량 약 51%)를 제조할 수 있다. 만일 팜유의 포화지방 함량을 10%정도로 낮추기 위해서는 팜유와 하이올레산 유종을 20%중량:80중량% 정도 사용해야 하는데 이와 같이 하이올레산 유종을 80중량% 이상 사용할 경우 최종 유지의 가격이 높게 책정되어 제조하는데 큰 부담으로 작용한다. 이에 반해 포화지방산을 제거하여 다이글리세라이드가 부분 함유(20~40%)된 팜유를 생산한 뒤 하이올레산 유종과 효소반응으로 재구성 지질의 제조할 경우 하이올레산 유종의 사용비율이 40중량%만으로도 팜유의 포화지방 비율을 15%정도로 줄일 수 있다.

본 발명의 팜유조성물은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.

(1) 유지의 sn-위치 특이성을 분석하는 단계; (2) 유지를 1,3-특이적 가수분 해를 수행하는 단계; (3) 상기 (2) 단계에서 부분 가수분해된 가수분해물 중 수분과 포화지방산을 제거하고 부분 가수분해된 유지조성물의 산화안정성을 최적화하는 단계; (4) 상기 (3) 단계에서 부분 가수분해된 가수분해물과 하이올레산 유종을 5:5 내지 6:4의 비율로 혼합하여 팩트베드반응기(packed bed reactor)의 반응기 온도 50℃, 0.001 내지 10 Torr의 감압하에서 8시간 동안 1,3 위치 특이적 고정화 효소를 사용하여 에스테르 교환 반응시키는 단계; (e) 최종 제조된 팜유조성물을 이용하여 유탕면을 제조하는 단계이다.

효소 반응에 사용될 수 있는 효소로는 종래에 공지된 1,3-위치특이성 리파제로서 리조프스속(Rhizopus.sp.) 미생물, 아스퍼질러스속(Aspergillus sp.) 미생물 및 뮤커속(Mucor sp.) 미생물과 같은 미생물 유래의 리파제 등이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 1,3-위치특이성 리파아제(Lipozyme TL-IM)를 노보노르디스크사로부터 구입하여 사용하였다.

또한 이러한 효소반응은 Batch식이 아니라, Packed Bed Reactor(PBR) 연속식 반응기를 사용함이 바람직하다.

또한 원료물질로 사용되는 유지 중 포화지방함유량이 높은 유종은 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유, 레드팜유, 레드팜올레인유, 팜 미드 플랙션(palm mid fraction; PMF)가 바람직하며, 효소 반응을 위한 하이올레산 유종으로는 하이 올레산 해바라기유, 하이올레산 채종유, 하이올레산 카놀라유 등이 바람직하다.

(1) sn-1,3 위치 특이적 가수분해 단계

상기 반응 조건을 더욱 상술하면, 먼저 팜유와 물은 혼합하고, 1,3 위치 특이적 효소를 사용하여 부분 가수분해 반응을 수행하는 것이다. 본 가수분해단계에서 팜유 100 중량부에 대하여 물을 20~60 중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 팜유의 전체 지방산 중 25~35%의 포화지방산을 트리글리세라이드로부터 분리하는 공정을 수행하는 것이다. 가수분해 조건은 상기 혼함된 팜유와 물의 혼합물을 300rpm으로 교반하는 것이 바람직하며 300rpm이상 고속으로 교반하면 팜유와 물간에 유화현상이 발생되어 추후 물과 팜유의 분리가 어려워지는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

(2) 가수분해 후 지방산 제거 단계

또한, 상기 (1)에서 획득한 가수분해된 유지는 반응 종말점을 확인한 후 교반을 멈추고 정치조건을 제공하여 물과 분리시킨 유지 부분을 수득한다. 이와 같이 수득된 유지에는 지방산, 다이글리세라이드, 트리글리세라이드가 혼합되어 있으므로 본 단계에서는 지방산, 특히 팔미트산(palmitic acid(C16:0)) 및 스테아르산(stearic acid)을 제거한다. 지방산 제거 방법으로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 냉각결정법을 사용하여 분리하였다.

냉각결정법이란 원료 지방산 혼합물로부터 포화지방산 결정핵을 형성하고 여 기에 원료 지방산 혼합물을 추가로 첨가하여 희석함으로써 상기 포화지방산 결정핵을 포함하는 결정 완료액의 고화를 방지하고 포화지방산 결정핵에 흡착된 불포화지방산의 결정핵을 제거한 다음 포화지방산 결정을 성장시킨 후 결정 완료액을 여과하여 불포화지방산이 고함유된 액상부와 포화지방산이 고함유된 결정부로 분리하는 방법이다.

(3) 다이글리세라이드 함량 최적화 단계

재구성 팜유의 산화안정성 변화를 측정하기 위해 Rancimat 743(Metrohm Ltd. Herisau, switzerland)를 이용하여 산화되는데 소요되는 시간(유도기간)을 결정하는 Rancimat test를 실시하였다. 실험 조건은 가열온도는 120℃, 산소유량 20㎖/hr, 보정온도(delta T)는 1.6℃로 설정하여 실험을 진행하였다. 또한 재구성 팜유(SL-팜유)의 산화안정성을 향상시키기 위하여 항산화제 선별 실험을 동시에 진행하였다.

(4) 에스테르 교환반응 단계

본 단계는 상기 (3) 단계에서 다이글리세라이드 함량이 최적화된 팜유 50~60 중량부와 하이올레산 해바라기유(호주산 100%) 40~50 중량부를 혼합한 후 0.001 내지 10Torr의 감압하에서 packed bed reactor(PBR)를 이용하여 50℃, 8시간 동안 1,3 위치 특이적 효소를 사용한 에스테르 교환반응을 수행하는 단계이다.

(5) 유탕면을 제조하는 단계

본 발명에서 제조된 재구성 팜유를 유탕유(frying oil)로 사용시 유탕면에 흡유되는 포화지방의 함량변화를 비교하기 위하여 Pilot 실에서 소규모로 유탕면 제조 실험을 하였다. 증숙면을 제조하기 위하여 밀가루와 전분을 일정비율로 혼합(총 8kg)하여 물을 넣어 혼합기에서 교반시키고, 7단 롤러(roller)를 통해 밀대를 형성한 후 1.8ⅹ1.2㎜환을 통과시켰다. 이렇게 제조된 면대를 약 150초간 증기압으로 증숙시킨 후 정확히 130g을 취해 납형에 넣은 후 150℃~153℃에서 60초간 유탕하였다. 유탕된 샘플은 상온에서 냉각시킨 후 포화지방 함량 및 지방산 조성을 측정 후 60℃ 항온기에서 19, 23, 27, 31, 35, 39일 동안 가속 산화시켜 -70℃에 보관하면서 분석시료로 사용하였다.

(6) 유탕면의 유통기한을 평가하는 단계

본 단계에서는 가속실험이 진행되는 단계마다 샘플된 면을 대상으로 과산화물가 및 헥사날 수치를 분석하여 유통기한을 평가하였다.

상기 교환반응의 경제성과 효율성을 확보하기 위해 고정화 효소용 반응기 선정이 매우 중요한데 본 발명에서는 반응방식, 용매, 기질, 반응기 배열상, 리파제의 종류, 고정화방법, 고정화 보조제 사용여부 및 지지물질을 고려해서 팩트베드반응기(Packed-Bed reactor:PBR)를 이용하였다. 팩트베드반응기는 스와질로그 제품을 이용하여 반응기 7.62cm에 효소용량이 0.72g 채울 수 있는 반응기를 제작하여 이용 하였다. 유량을 맞추기 위해 실린지 펌프(dia 34.2㎜, vol 100㎖)를 이용하여 0.12㎖/min으로 조절하여 효소반응을 하였다. 이때 반응기의 반응온도는 50℃, 반응시간은 8시간을 실시하는 것이 바람직하다. 유량을 맞추는 것이 중요한데 속도가 너무 느리거나 빠를 경우 효소 치환반응이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 제조방법은 비교적 제조공정이 간단하고 생산성이 우수할 뿐만 아니라, 팜유를 사용하여 유탕되는 제품의 경우 식품의약품안전청 기준인 포화지방 함량 4g/1식의 기준을 충족함과 동시에 다이글리세라이드를 부분 함유함으로서 체지방효과를 기대할 수 있다.(다이글리세라이드는 현재 체지방효과가 있는 것으로 많은 문헌에 알려져 있다)

본 발명에 의하면 sn-1,3 부분 특이적 가수분해 및 냉각결정화 기법에 의해 포화지방산이 제거되고 부분 다이글리세라이드가 20-40중량%로 함유된 팜유를 하이올레산 유종과 5:5 내지 6:4의 비율로 인터에스테르(inter-esterification) 교환 반응을 통해 제조된 포화지방 저감화 팜유로 유탕면을 제조하였을 경우 유탕면의 포화지방 함량 저감화 효과가 크며, 비교적 원가의 부담이 크지않고, 산화 안정성 측면에서도 팜유 100%를 사용했을 때와 비교해서 산가 증가 및 발연점, 산화 안정성 등에 크게 영향이 없게 나타나 유탕유로서의 활용도가 높다.

본 발명에 의한 포화지방산이 저감된 팜유로 생산된 유탕제품은 식약청 권고 기준인 포화지방 4g/식의 기준을 충족할 수 있다. 또한 부분 다이글리세라이드가 20~40중량%의 비율로 함유되어 있어 다이글리세라이드의 효능인 체지방 및 칼로리 감소 효과를 강화시킬 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예1)

유지의 sn-위치 지방산 조성 분석을 위해 glass test tube에 시료 3㎎, 1M Tris-HCL buffer(pH 7.6) 5㎖, 0.05% 담즙산염(bile salts) 1.25㎖, 2.2% CaCl₂ 0.5㎖, 췌장 리파아제(pancreatic lipase) 5㎖를 넣어 30초 동안 버텍스(vertex) 한 후 35±2℃ 수조(water bath)에서 5분간 반응시키는 과정을 두 번 반복하고 다시 30초간 버텍스(vortex)하고 2분 동안 반응 후 다시 30초 동안 버텍스(vortex)하여 모두 12분 동안 반응하였다. 다음 디에틸 에테르(diethyl ether) 3㎖을 test tube에 넣어 버텍스(vortex) 한 후 방치하여 층 분리하였다.

이때 얻고자 하는 2-MAG는 극성과 비극성의 중간 단계를 띄므로 디에틸 에테르(diethyl ether)로 추출하였다. 층 분리 후, 디에틸 에테르(diethyl ether) 층만 취해서 헥산(hexane)/디에틸 에테르(diethyl ether)/아세트산(acetic acid) (50:50:1, v/v/v)로 전개하는 TLC plate(silica gel 60 F254, 20×20㎝, Merck KGaA, Germany)에서 2-MAG band를 동정하였다.

다음 Test Tube에, 동정된 2-MAG band와 6% H2SO4 3㎖과 정량을 위한 에틸벤젠(ethylbenzene) 50uL를 취한 후 버텍스(vortex)해서 건조 오븐(dry oven) 70℃에서 1시간 동안 메틸화(methylation)하였다. 다음 n-헥산(hexane) 2㎖(HPLC grade)을 첨가하여 버텍스(vortex)하였다. 헥산(Hexane) 층을 취하여 수분 제거 후 FAME(fatty acid methyl ester)를 1㎖ GC vial에 옮겨 GC 분석을 하였다. 이때 분석된 sn-2 위치의 mol%를 활용하여 Xu 등이 제시한 것과 같이 다음의 식을 활용하여 sn-1,3 위치의 지방산 조성을 구하였다.

계산식: Sn-1,3(mol%) = (3[총 트리아실글리세롤(total triacylglycerol)의 유리지방산 함량(FAC)] - sn-2의 유리지방산 함량(FAC))/2

팜유(palm oil)의 sn-위치 지방산 조성은 상기 방법에 기재된 분석방법으로 분석하여 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

지방산 종류	중량%	sn-2 위치	sn-1,3 위치
12:0	0.2	0.16	0.22
14:0	1.0	0.44	1.43
16:0(팔미트산)	44.4	11.3	65.9
18:0(스테아르산)	4.4	1.1	7.4
18:1(올레인산)	39.3	78.5	16.7
18:2	10.5	5.6	8.0
18:3	0.2	0.16	0.22

(실시예 2)

교반기가 설치된 5L 반응기에 팜유 1,000g, 물 350g 및 sn-1,3 위치 특이성을 가지는 효소 5g을 혼합한 후, 150rpm의 교반속도로 교반하면서, 50℃에서 30분, 1시간 30분, 3시간, 6시간, 10시간 동안 반응시켜 1,3 위치 특이적으로 가수분해된 팜유조성물을 제조하였다.

상기 유지 조성물에서 지방산과 글리세라이드 분석은 다음과 같은 방법으로 분석하여 하기 표 2에 나타내었다.

시료의 글리세라이드(triacylglycerol(TAG); diacylglycerol(DAG); monoacylglycerol(MAG); free fatty acid(FFA)) 조성을 비교하기 위하여 순상(normal phase) HPLC 분석을 하였다. Vial(25㎖)에 유지를 각각 25uL 취하여 헥산(hexane)(HPLC grade) 10㎖에 희석하고 PTFE 실린지 필터(syringe filter)(25㎜, 0.2um, Whatman, USA)를 이용하여 여과시켰다. 여과된 시료(10uL)를 dual pump(1475 binary HPLC Pump, Waters, USA)가 장착된 HPLC(Waters, USA)에 주입, Hypersil BDS CPS column 5μ(250×4.6㎜. Bellefonte, PA, USA)을 사용하여 evaporative light scattering detector(ELSD, SEDEX Model 75, Sedere, Alfortvill, France)의 40℃, 2.2bar(질소 유속) 조건 하에서 검출하였다. 1㎖/min 유속 및 기울기 용리에 사용된 이동상은 각각 0.4%의 아세트산(acetic acid)를 포함시킨 헥산(hexane)과 MTBE(methyl t-butyl ether)이다.

[표 2]

	최적 가수분해 시간
	30분	1시간 30분	3시간	6시간	10시간
유리지방산	10.3	26.7	50.1	77.1	78.2
모노글리세라이드	2.2	3.5	9.5	17.8	17.1
디글리세라이드	21.4	23.8	19.5	2.8	2.5
트리글리세라이드	66.1	46.0	20.9	2.3	2.2

(실시예3)

상시 실시예 2에서 제조된 가수분해된 유지 중 포화지방산인 팔미트산(palmitic acid)과 스테아르산(stearic acid)의 분획을 위해 가수분해 유지를 70℃에서 충분히 녹인 후 25℃에서 20rpm으로 서서히 교반하면서 냉각시키는 냉각결정화 공정을 거쳐 포화지방산을 결정핵 형태로 제거하였다.

(실시예 4)

상기 실시예 2에서 1시간 30분 가수분해된 유지조성물의 지방산 조성 분석 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

유지의 지방산 조성은 시료 0.5g을 25㎖ test tube에 넣고 헥산 3㎖로 용해한 후 메탄올(methanol)에 0.5N NaOH을 용해한 용액 5㎖을 첨가하였다. Teflon-lined screw-cap으로 test tube를 잠근 후 90℃ 수조(water bath)에서 10분간 가열하였다. 간단히 식힌 후, 메탄올(methanol)에 용해된 14% BF₃을 5㎖ 첨가하였다. 질소로 플러싱하고, 마개를 잠근 후 90℃ 수조(water bath)에서 10분간 가열하였다. 상온(약 23℃)에서 식인 후, 1㎖ 증류수와 3㎖ 헥산(hexane)을 tube에 넣고 1분 정도 세게 흔들어 FAME을 추출하였다.

상층액을 취해서 FID detection이 설치된 기체 크로마토그래피(gas chromatography) (Varian 3800)로 분석하였다. 컬럼(Column)은 0.32㎜*30m I.D.(0.25um film thickness)의 SUPELCO WAX 10TM Fused silica capillary column을 사용하였고, Carrier gas는 N₂을 사용하였으며 Split ratio는 33:1로 하였다. 그리고 오븐의 온도는 240℃로 고정하여 사용하였고, injector 온도는 230℃이고 detector 온도는 250℃로 하여 분석하였다.

이때의 지방산 조성 분석결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

지방산 종류	조성(%)
12:0	0.1
14:0	0.4
16:0(팔미트산)	21.3
18:0(스테아르산)	3.0
18:1(올레인산)	57.8
18:2	16.2
18:3	1.2

(실시예 5)

다이글리세라이드의 함유량이 팜유조성물의 고온가열시 산가 변화에 미치는 영향을 평가하기 위하여 다이글리세라이드(diglyceride)의 함량별 산패되는데 걸리는데 필요한 시간인 유도기간을 비교평가 하였다. 평가방법은 Rancimat (Rancimati 743, Metrohm Ltd. Herisau, switzerland)를 이용하여 산화되는데 소요되는 시간 (유도기간)을 결정하는 Rancimat test를 실시하였다.

실험 조건은 가열온도는 120℃, 산소유량 20㎖/hr, 보정온도(delta T)는 1.6℃로 설정하여 실험을 진행하였다. 산화안정성 분석 결과는 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

다이글리세라이드 함유비율(%)	유도시간(측정온도:120℃)
대조군(트리글리세라이드 100%)	11.94
다이글리세라이드 10%	11.78
다이글리세라이드 20%	11.24
다이글리세라이드 30%	11.09
다이글리세라이드 40%	10.89
다이글리세라이드 50%	8.87
다이글리세라이드 60%	7.34
다이글리세라이드 70%	5.48
다이글리세라이드 80%	3.24
다이글리세라이드 90%	2.12

(실시예 6)

상기 실시예 5에서 나온 결과를 바탕으로 장시간 고온가열 중 산가의 변화양상을 평가하기 위하여 2L 유탕기에 다이글리세라이드 비율이 0, 10%, 20% ,30%, 40%, 50%인 유지를 1L씩 넣고, 온도를 150~155℃로 유지시킨 후 빛을 차단시킨 상태에서 20시간 연속가열을 하였다. 샘플링은 2시간 간격으로 실시하였다. 이때의 산가 분석 결과를 하기 표5에 나타내었다.

[표 5] (단위: KOH ㎖/㎏)

DAG 함량(%)	가열시간 동안의 산가 변화
DAG 함량(%)	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
0	0.07	0.1	0.14	0.15	0.18	0.21	0.22	0.27	0.31	0.39	0.44
10	0.08	0.12	0.14	0.19	0.22	0.21	0.25	0.23	0.34	0.42	0.49
20	0.08	0.11	0.17	0.19	0.24	0.28	0.32	0.34	0.39	0.45	0.58
30	0.09	0.13	0.16	0.22	0.23	0.27	0.33	0.33	0.41	0.52	0.65
40	0.10	0.10	0.18	0.23	0.23	0.30	0.35	0.39	0.44	0.55	0.78
50	0.14	0.30	0.38	0.45	0.68	0.87	0.92	1.23	1.45	1.65	1.98

(실시예7)

상기 실시예 6에서 최적화된 팜유조성물과 고올레산 해바라기유를 6:4의 비율로 혼합한 후 효소는 TL-IM을 사용하여, 1 torr의 감압 하 50℃에서 8시간 동안 에스테르 교환반응을 하여 유지를 수득한 후, 미반응물 제거를 위한 증류 공정을 거친 후 일반 정제인 탈취 공정을 거쳐 팜유조성물을 얻을 수 있으며 이때의 트리글리세라이드 위치 이성체 분석 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6] (단위: 중량%)

	구분
반응시간(분)	OOL	POL	OOO	POO	POP	OSS
0	4.53	6.08	46.25	19.74	17.99	5.41
10	5.51	6.87	42.32	23.11	17.06	5.13
20	6.18	7.48	39.69	25.31	16.39	4.96
30	6.57	8.11	37.63	27.04	15.68	4.96
60	7.53	8.10	35.13	29.21	15.24	4.78
90	7.5	8.09	34.92	29.49	15.31	4.68
120	8.65	9.06	31.25	31.28	14.71	5.04
180	9.7	10.34	30.13	33.95	10.89	4.98
240	10.49	10.18	27.55	33.38	13.88	4.52
300	10.09	9.96	26.85	34.08	14.34	4.67
360	10.59	9.91	27.07	33.91	3.7	4.82
420	10.58	10.1	29.96	33.86	14.22	4.29
480	10.61	9.45	26.84	34.55	13.73	4.82

(실시예 8)

본 발명에서 제조된 팜유조성물을 이용하여 유탕면을 제조할 경우 유탕면의 산화안정성에 미치는 영향을 평가하기 Pilot 실에서 소규모(Oil 사용량 12㎏ 규모) 로 유탕면 제조 실험을 하였다. 증숙면을 제조하기 위하여 밀가루(소맥 2호)와 전분(감자전분, 초산전분)을 일정비율로 혼합하고 배합수(NaCl, 인산 등) 넣어 반죽한 후 복합기에서 교반시키고, 7단 roller를 통해 밀대를 형성한 후 1.8ⅹ1.2㎜환을 통과시켰다. 이렇게 제조된 면대를 약 150초간 증기압으로 증숙시킨 후 정확히 130g을 취해 납형에 넣은 후 150℃~153℃에서 60초간 유탕하여 시료로 사용하였다.

유탕된 샘플은 상온(25℃)에서 냉각시킨 후 산화안정성에 미치는 영향을 평가하기 위해서 60℃ 항온기에서 19, 23, 27, 31, 35, 39일 동안 가속 산화시켜 분석시료로 사용하였다. 본시험에 사용된 유탕유는 부분 DG가 20%, 40%, 50%, 60%가 각각 함유된 팜유를 하이올레산 해바라기유와 6:4의 비율로 혼합하여 효소반응을 거친 후 유탕유로 사용하였고, 실험의 정확한 비교분석을 위해서 팜유 100%로 유탕된 샘플을 대조군으로 사용하였다.

(실시예 9)

본 발명에서 1차 산화지표로 널리 사용되고 있는 과산화물가의 측정은 유탕면에서 추출된 기름을 5.0g 취해 25㎖ 삼각플라스크에 정확히 계량한 후 용매(acetic acid:chloroform(3:2)) 35㎖을 넣어 녹인 후 KI 포화용액 1㎖을 가하여 1분간 진탕시킨 다음 0.01N Na₂S₂O₃ 용액으로 적정하여 과산화물가를 측정하였다. 시료를 첨가하지 않은 대조군과 값을 비교하였다. 과산화물가의 계산은 다음과 같이 하였다.

POV(meq/㎏)=(A-B) ×0.01 × F/S × 100

A: 시료의 0.01N Na₂S₂O₃ 용액의 적정소비량(㎖)

B: 대조군의 0.01N Na₂S₂O₃ 용액의 적정소비량(㎖)

F: 0.01N Na₂S₂O₃의 Factor

A: 시료 채취량(g)

과산화물가 분석결과는 도 1에 나타내었다.

(실시예 10)

본 발명에서는 실시예 9의 신뢰성을 높이기 위해 유탕면의 산패취 척도로 상관관계가 높게 나타나는 물질인 헥사날(hexanal)의 농도를 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 시료 15.0g을 clavenger trap에 넣고, 물을 360㎖ 첨가 후 Internal standard(ethylbenzene) 30ppm 농도로 제조된 헥산 5㎖을 첨가하였다. 끓어 넘침을 방지하기 위해 antifoam A(Sigma 사) 1㎖을 첨가한 후 90분간 증류 추출하였다. 상등액을 취하여 2㎖로 농축 후 GC 분석을 하였다.

헥사날 분석결과는 도 2에 나타내었다.

최종 유탕된 제품의 포화지방 함량 및 이화학분석 결과는 하기 표 7에 나타내었다.

[표 7]

분석지표	DG 함유량(%)
분석지표	0	20	40	50	60
총 지방량(g)	17.05	16.98	17.14	17.73	16.87
포화지방 함량(g)	5.7	4.1	3.1	2.7	1.7
포화지방 비율(%)	32.2	24.4	17.8	15.3	10.1

도 1은 본 발명품을 제품 적용시 유탕면의 산화안정성 변화를 측정하기 위해 60℃ oven에서 가속 저장한 유탕면을 대상으로 하여 과산화물가를 분석한 그래프이다.

도 2는 본 발명품을 제품 적용시 유탕면의 산화안정성 변화를 측정하기 위해 60℃ oven에서 가속 저장한 유탕면을 대상으로 하여 이취성분인 헥사날을 분석한 그래프이다.

Claims

sn-1,3 위치 특이적 고정화 효소로 팜유류를 가수분해하는 단계;

상기 가수분해된 팜유류를 지방산 부분과 다이글리세라이드가 함유된 트리글리세라이드로 분획하고 상기 지방산 부분을 제거하는 단계; 및

상기 분획된 다이글리세라이드가 함유된 트리글리세라이드의 다이글리세라이드를 20~40중량% 함유하는 팜유류 및 해바라기유, 채종유 및 카놀라유로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 유종을 5:5 내지 6:4의 중량비율로 혼합하고 sn-1,3 위치 특이적 고정화 효소로 에스테르 교환 반응시키는 단계; 를 포함하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 가수분해하는 단계는 팜유 100 중량부 및 물 20~60 중량부를 혼합하고 300rpm으로 교반하는 것을 특징으로 하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 가수분해하는 단계는 30분 내지 90분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제거된 지방산 부분은 팔미트산 및 스테아르산인 것을 특징으로 하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 지방산 부분을 제거하는 단계는 냉각결정법을 사용하는 것을 특징으로 하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 에스테르 교환 반응시키는 단계는 0.001~10 Torr에서 팩트베드반응기를 이용하여 50℃, 8 시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 팜유류는 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유, 레드팜유, 레드팜올레인유 및 팜 미드 프랙션(PMF)으로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 포화지방산이 저감된 팜유의 제조방법.
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