KR102577777B1 - High Efficiency Enzymatic Synthesis of Pyridoxine Laurate with Emulsifying Properties Using Gas-Assisted Solvent-Free System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피리독신 로우레이트의 기체 보조 무 용매 반응계를 활용한 고효율 효소적 합성방법에 관한 것으로, 유기용매를 이용하지 않고 피리독신과 로우르산을 효소적으로 합성할 수 있으며, 피리독신의 분산 효율을 증가시킴에 따라 피리독신 로우레이트를 고효율로 합성할 수 있다.The present invention relates to a highly efficient enzymatic synthesis method of pyridoxine laurate using a gas-assisted solvent-free reaction system, which enables enzymatic synthesis of pyridoxine and lauric acid without using an organic solvent and increases the dispersion efficiency of pyridoxine. Accordingly, pyridoxine low rate can be synthesized with high efficiency.
Description
본 발명은 피리독신(pyridoxine)과 로우르산(lauric acid)을 기질로 하여 피리독신 로우레이트(pyridoxine laurate)를 합성하는 방법에 관한 것으로, 기체 보조 무 용매 반응계를 활용하여 피리독신 로우레이트를 효소적으로 합성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of synthesizing pyridoxine laurate using pyridoxine and lauric acid as substrates, and involves enzymatically synthesizing pyridoxine laurate using a gas-assisted solvent-free reaction system. It's about method.
효소적 합성방법은 효소의 기질에 대한 위치 특이성을 이용하는 합성방법이다. 효소적 합성방법은 특정 구조의 선택적 반응을 유도하므로 화학적 합성방법에 비해 높은 순도로 물질을 생산할 수 있으며, 생성물의 분리 및 정제 과정 또한 용이한 장점이 있다.Enzymatic synthesis is a synthetic method that utilizes the site specificity of an enzyme for its substrate. The enzymatic synthesis method induces a selective reaction of a specific structure, so it can produce substances with higher purity than the chemical synthesis method, and also has the advantage of easy separation and purification of the product.
효소적 합성방법은 일반적으로 유기용매 반응계에서 이루어지는데, 유기용매 반응계를 이용할 경우에는 반응 중 유기용매에 의한 단백질 변성에 의해 효소가 불활성화 될 수 있으며, 유기용매의 독성에 의해 생성물의 독성 문제가 발생할 수 있고, 유기용매 이용에 따른 폐수의 추가 처리가 필요한 문제 등이 발생할 수 있다.Enzymatic synthesis methods are generally carried out in an organic solvent reaction system. When an organic solvent reaction system is used, the enzyme may be inactivated due to protein denaturation by the organic solvent during the reaction, and the toxicity of the product may be problematic due to the toxicity of the organic solvent. Problems that require additional treatment of wastewater due to the use of organic solvents may occur.
이에 유기용매 반응계의 단점을 극복하고자 무 용매 반응계를 이용하는 시도가 이루어지고 있다. 무 용매 반응계는 용매를 사용하지 않는다는 점에서 친환경적이며, 생성물의 독성 문제에 대한 우려가 없다. 또한 한 가지 기질을 반응매로 활용하여 과량의 기질을 투입할 수 있으므로, 유기용매 반응계 대비 부피당 생산량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 기질이 반응매에 녹지 않아 분산성이 낮은 경우에는 생산성이 매우 낮은 문제가 있다.Accordingly, attempts are being made to use a solvent-free reaction system to overcome the shortcomings of the organic solvent reaction system. The solvent-free reaction system is environmentally friendly in that it does not use solvents, and there is no concern about the toxicity of the product. In addition, since an excess amount of substrate can be added by using one substrate as a reaction medium, there is an advantage in increasing production per volume compared to the organic solvent reaction system. However, if the substrate is not dissolved in the reaction medium and has low dispersibility, there is a problem of very low productivity.
본 발명은 종래의 유기용매 반응계를 이용한 효소적 합성방법에 따른 단점을 극복하고자 한다.The present invention seeks to overcome the disadvantages of the enzymatic synthesis method using a conventional organic solvent reaction system.
본 발명은 피리독신 로우레이트를 고효율로 합성할 수 있는 효소적 합성방법을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide an enzymatic synthesis method that can synthesize pyridoxine low rate with high efficiency.
본 발명은 반응기에, 피리독신(pyridoxine), 로우르산(lauric acid) 및 라이페이즈(lipase)를 넣고, 질소 기체를 분사하면서 효소반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 피리독신 로우레이트(pyridoxine laurate)의 제조방법을 제공한다.The present invention is a method for producing pyridoxine laurate, characterized in that pyridoxine, lauric acid, and lipase are placed in a reactor, and an enzyme reaction is induced by spraying nitrogen gas. provides.
본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 피리독신은 분말이고, 상기 로우르산은 용융된 상태인 것이 좋다.In the present invention, preferably, the pyridoxine is in powder and the lauric acid is in a molten state.
본 발명에 있어서, 상기 질소 기체는, 바람직하게는 반응기 하부의 다공성 유리 필터를 통해 반응기 내로 분사하는 것이 좋다.In the present invention, the nitrogen gas is preferably injected into the reactor through a porous glass filter at the bottom of the reactor.
본 발명에 있어서, 상기 피리독신과 로우르산은, 바람직하게는 피리독신 : 로우르산의 몰 비율이 0.05~0.3 : 1인 것이 좋다.In the present invention, the pyridoxine and lauric acid preferably have a molar ratio of pyridoxine:lauric acid of 0.05 to 0.3:1.
본 발명에 있어서, 상기 효소반응은, 바람직하게는 50~100℃에서 수행하는 것이 좋다.In the present invention, the enzyme reaction is preferably performed at 50 to 100°C.
또한, 본 발명은 피리독신 로우레이트(pyridoxine laurate)를 포함하는 유화제 조성물을 제공한다.Additionally, the present invention provides an emulsifier composition containing pyridoxine laurate.
본 발명에 있어서, 상기 피리독신 로우레이트는, 바람직하게는 pH 2.0~4.0 에서 균일한 입자 분포를 나타내는 것이 좋다.In the present invention, the pyridoxine low rate preferably exhibits uniform particle distribution at pH 2.0 to 4.0.
본 발명은 유기용매를 이용하지 않고 피리독신과 로우르산을 효소적으로 합성하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for enzymatically synthesizing pyridoxine and lauric acid without using an organic solvent.
본 발명은 피리독신의 분산 효율을 증가시킴에 따라 피리독신 로우레이트를 고효율로 합성할 수 있다.The present invention can synthesize pyridoxine low rate with high efficiency by increasing the dispersion efficiency of pyridoxine.
도 1은 본 발명의 피리독신 로우레이트를 효소적으로 합성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 합성공정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (가)는 피리독신과 로우르산의 기질 몰 비율에 따른 반응곡선을 나타낸 도면이고, 도 3의 (나)는 반응 온도에 따른 반응곡선을 나타낸 도면이다.
도 4는 유기용매 반응계, 무 용매 반응계, 기체 보조 무 용매 반응계의 피리독신 로우레이트 생산성을 비교한 도면이다.
도 5는 유기용매 반응계, 무 용매 반응계, 기체 보조 무 용매 반응계의 효소 안정성을 비교한 도면이다.
도 6의 (가)는 피리독신 로우레이트의 LC-ESI-MS 분석 결과를 나타낸 도면이고, (나)는 1H NMR의 결과를 나타낸 도면이고, (다)는 13NMR의 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 피리독신 로우레이트의 계면장력 감소능을 나타낸 도면이다.
도 8의 (가)는 피리독신 로우레이트가 첨가된 유화액의 pH 별 평균 입자 크기와 균일도를 나타낸 도면이고, (나)는 피리독신 로우레이트가 첨가된 유화액의 pH 별 제타 전위 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 피리독신 로우레이트를 포함하는 pH 2.0~8.0의 유화액을 제조 직후에 육안으로 관찰한 결과이다.
도 10은 피리독신 로우레이트를 포함하는 pH 2.0~8.0의 유화액을 제조 3시간 후에 육안으로 관찰한 결과이다.
도 11은 피리독신 로우레이트를 포함하는 pH 2.0~8.0의 유화액을 제조 24시간 후에 육안으로 관찰한 결과이다.
도 12는 피리독신 로우레이트를 포함하는 pH 2.0~8.0의 유화액을 제조 60시간 후에 육안으로 관찰한 결과이다.
도 13은 피리독신 로우레이트를 포함하는 pH 2.0~8.0의 유화액을 제조 336시간 후에 육안으로 관찰한 결과이다.
도 14는 피리독신 로우레이트의 농도별 유화액을 제조 12시간 후에 육안으로 관찰한 결과를 나타낸 도면이다.
도 15의 (가)는 피리독신 로우레이트의 농도별 유화액의 입자 크기를 나타낸 도면이고, (나)는 피리독신 로우레이트와 동일 농도의 레시틴(lecithin), 트윈 20(tween 20), 사포닌(saponin)을 각각 포함하는 유화액의 입자 크기를 비교한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a method for enzymatically synthesizing pyridoxine low rate of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an example of the synthesis process of the present invention.
Figure 3 (a) is a diagram showing a reaction curve according to the substrate molar ratio of pyridoxine and lauric acid, and Figure 3 (b) is a diagram showing a reaction curve according to reaction temperature.
Figure 4 is a diagram comparing the pyridoxine low rate productivity of an organic solvent reaction system, a solvent-free reaction system, and a gas-assisted solvent-free reaction system.
Figure 5 is a diagram comparing the enzyme stability of an organic solvent reaction system, a solvent-free reaction system, and a gas-assisted solvent-free reaction system.
Figure 6 (a) is a diagram showing the results of LC-ESI-MS analysis of pyridoxine low rate, (b) is a diagram showing the results of 1 H NMR, and (c) is a diagram showing the results of 13 NMR.
Figure 7 is a diagram showing the interfacial tension reduction ability of pyridoxine low rate.
Figure 8 (a) is a diagram showing the average particle size and uniformity by pH of the emulsion to which pyridoxine low rate was added, and (b) is a diagram showing the zeta potential measurement results for each pH of the emulsion to which pyridoxine low rate was added.
Figure 9 shows the results of visual observation of an emulsion containing pyridoxine lowate with a pH of 2.0 to 8.0 immediately after preparation.
Figure 10 shows the results of visual observation of an emulsion containing pyridoxine lowate with a pH of 2.0 to 8.0 3 hours after preparation.
Figure 11 shows the results of visual observation of an emulsion containing pyridoxine lowate with a pH of 2.0 to 8.0 24 hours after preparation.
Figure 12 shows the results of visual observation of an emulsion containing pyridoxine lowate with a pH of 2.0 to 8.0 60 hours after preparation.
Figure 13 shows the results of visual observation of an emulsion containing pyridoxine lowate with a pH of 2.0 to 8.0 336 hours after preparation.
Figure 14 is a diagram showing the results of visual observation of emulsions at different concentrations of pyridoxine low rate 12 hours after preparation.
Figure 15 (a) is a diagram showing the particle size of the emulsion according to the concentration of pyridoxine low rate, and (b) is a diagram showing lecithin, tween 20, and saponin at the same concentration as pyridoxine low rate. This is a diagram comparing the particle sizes of the emulsions contained in each.
본 발명은 반응기에, 피리독신, 로우르산 및 라이페이즈를 넣고, 질소 기체를 분사하면서 효소반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 피리독신 로우레이트의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing pyridoxine laurate, which is characterized in that pyridoxine, lauric acid and lipase are placed in a reactor and an enzyme reaction is induced while nitrogen gas is sprayed.
본 발명은 피리독신과 로우르산 간 선택적(chemoselective) 에스터 결합을 유도함에 따라 피리독신 로우레이트를 합성하는 것으로, 친수성의 피리독신과 소수성의 로우르산을 효소적으로 합성하여 양친매성의 피리독신 로우레이트를 제조할 수 있다.The present invention synthesizes pyridoxine laurate by inducing a selective (chemoselective) ester bond between pyridoxine and lauric acid. Amphipathic pyridoxine laurate can be prepared by enzymatically synthesizing hydrophilic pyridoxine and hydrophobic lauric acid. there is.
본 발명은 피리독신 로우레이트 합성 시 로우르산을 반응매로 사용한다. 로우르산은 탄소 수 12개인 포화 지방산으로, 상온에서 흰색 고체로 존재한다. 로우르산은 코코넛, 자두 등에 존재하는 천연물로, 세제, 계면활성제, 가소제 등의 원료로 이용된다.The present invention uses lauric acid as a reaction medium when synthesizing pyridoxine laurate. Lauric acid is a saturated fatty acid with 12 carbon atoms and exists as a white solid at room temperature. Loric acid is a natural product found in coconuts, plums, etc., and is used as a raw material for detergents, surfactants, and plasticizers.
본 발명은 로우르산을 반응매로 사용하기 위해 로우르산을 가열 용융하는 것이 좋은데, 로우르산의 용융은 본 발명에서 이용하는 라이페이즈 효소의 안정성을 유지할 수 있는 온도 범위 내에서 이루어져야 한다. 본 발명에서 이용하는 라이페이즈의 경우 100℃ 이하에서 효소 안정성을 유지할 수 있으며, 로우르산의 녹는점은 43.5℃이므로, 로우르산의 용융은 바람직하게는 45~100℃에서 이루어지는 것이 좋다. 이에 따라 본 발명의 피리독신 로우레이트 합성은 45~100℃에서 이루어지는 것이 좋으며, 보다 효율적인 피리독신 로우레이트의 합성을 위해서는 50~80℃에서 이루어지는 것이 좋다.In order to use lauric acid as a reaction medium in the present invention, it is preferable to heat and melt lauric acid, and the melting of lauric acid should be done within a temperature range that can maintain the stability of the lipase enzyme used in the present invention. In the case of the lipase used in the present invention, enzyme stability can be maintained at 100°C or lower, and the melting point of lauric acid is 43.5°C, so melting of lauric acid is preferably performed at 45 to 100°C. Accordingly, the synthesis of pyridoxine low rate of the present invention is preferably performed at 45 to 100°C, and for more efficient synthesis of pyridoxine low rate, it is preferably performed at 50 to 80°C.
피리독신은 수용성 비타민의 일종인데, 친수성의 피리독신은 소수성의 로우르산 반응매에 녹거나 섞이지 않아 기질 분산성이 낮아지고, 이에 따라 피리독신 로우레이트의 생산 효율성이 낮아질 수 있다. 하지만, 본 발명은 질소 기체를 분사하여 피리독신을 분산시켜 합성 효율을 증가시킬 수 있었고, 전환율을 현저히 높일 수 있었다.Pyridoxine is a type of water-soluble vitamin, and hydrophilic pyridoxine does not dissolve or mix in the hydrophobic lauric acid reaction medium, which reduces substrate dispersibility, which may lower the production efficiency of pyridoxine laurate. However, the present invention was able to increase the synthesis efficiency and significantly increase the conversion rate by dispersing pyridoxine by spraying nitrogen gas.
본 발명은 친수성의 피리독신과 소수성의 로우르산을 합성하여 양친매성의 피리독신 로우레이트를 효소적으로 합성하는 방법에 관한 것이다(도 1). 일반적으로 효소적 합성은 유기용매 반응계를 이용하는데, 유기용매에 의해 효소가 불활성화되거나, 유기용매의 독성 문제 등의 우려가 있어, 본 발명은 무 용매 반응계를 이용하였다.The present invention relates to a method for enzymatically synthesizing amphipathic pyridoxine laurate by synthesizing hydrophilic pyridoxine and hydrophobic lauric acid (Figure 1). Generally, enzymatic synthesis uses an organic solvent reaction system, but there are concerns that the enzyme may be inactivated by the organic solvent or the toxicity of the organic solvent may be problematic, so the present invention used a solvent-free reaction system.
그러나 친수성의 피리독신은 소수성의 로우르산과 혼합되기 어려운 문제가 있다. 이에 본 발명은 비활성기체인 질소 기체를 이용하여 피리독신의 분산 효율성을 극대화하였고, 그 결과 피리독신 로우레이트의 효소적 합성 전환율을 증가시킬 수 있었다. However, there is a problem in that hydrophilic pyridoxine is difficult to mix with hydrophobic lauric acid. Accordingly, the present invention maximized the dispersion efficiency of pyridoxine by using nitrogen gas, an inert gas, and as a result, was able to increase the enzymatic synthesis conversion rate of pyridoxine low rate.
한편, 기존의 무 용매 반응계에서는 반응성을 높이기 위해 자석 교반 등의 물리적인 에너지를 가해야 하는데, 이로 말미암아 효소가 고정화 지지체로부터 분리되는 문제가 있었다. 하지만, 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계에서는 효소가 고정화 지지체로부터 분리되지 않았고, 효소의 물리적 손상이 현저히 감소한 것으로 나타났다. 이는 고정화 효소를 많은 배치(batch) 동안 사용할 수 있음을 의미하고, 전체 생산 공정에서 고정화 효소가 차지하는 비용을 고려할 때, 본 발명이 매우 경제적인 것을 설명해 줄 수 있는 것이다. Meanwhile, in existing solvent-free reaction systems, physical energy such as magnetic stirring must be applied to increase reactivity, which causes the enzyme to separate from the immobilized support. However, in the gas-assisted solvent-free reaction system of the present invention, the enzyme was not separated from the immobilized support, and physical damage to the enzyme was found to be significantly reduced. This means that the immobilized enzyme can be used for many batches, and considering the cost of the immobilized enzyme in the entire production process, this can explain why the present invention is very economical.
본 발명의 피리독신 로우레이트의 효소적 합성방법은 반응기 내에서 이루어질 수 있다. 고순도(99.9% 이상)의 질소 기체를 반응기 내로 유입시키기 위해서는 질소의 유속 조절을 하는 것이 좋은데, 바람직하게는 1.5~2.5 L/min의 유속으로 질소 기체를 분사하는 것이 좋다. The enzymatic synthesis method of pyridoxine lowate of the present invention can be carried out in a reactor. In order to introduce high purity (99.9% or more) nitrogen gas into the reactor, it is advisable to control the flow rate of nitrogen, preferably spraying nitrogen gas at a flow rate of 1.5 to 2.5 L/min.
또한, 바람직하게는 다공성 유리 필터를 통해 질소를 반응기 내에 미세하게 분사시켜 피리독신의 분산성을 더욱 향상시키는 것이 좋다. 또한, 다공성 유리 필터는 더욱 바람직하게는 반응기의 하부에 구성하는 것이 좋다.In addition, it is preferable to further improve the dispersibility of pyridoxine by finely spraying nitrogen into the reactor through a porous glass filter. In addition, the porous glass filter is more preferably installed at the bottom of the reactor.
또한, 본 발명은 피리독신과 로우르산의 기질 몰 비율이 0.05~0.3인 것이 좋다. 상기 범위를 벗어날 경우 피리독신 로우레이트의 합성 효율이 미미할 수 있다. In addition, in the present invention, the substrate molar ratio of pyridoxine and lauric acid is preferably 0.05 to 0.3. If it is outside the above range, the synthesis efficiency of pyridoxine low rate may be minimal.
본 발명은 피리독신과 로우르산을 효소적으로 합성하기 위해 라이페이즈를 이용한다. 본 발명은 고정화된 라이페이즈를 이용하였는데, 고정화된 효소를 이용할 경우 재사용이 가능함에 따라 비용 절감의 장점이 있으며, 불용성이기 때문에 연속 반응기에서도 이용이 가능하고, 외부 조건변화에 대한 효소 민감성을 감소시킬 수 있으므로 안정적으로 반응을 진행할 수 있다.The present invention uses lipase to enzymatically synthesize pyridoxine and lauric acid. The present invention used an immobilized lipase. When using an immobilized enzyme, it has the advantage of cost reduction as it can be reused, and because it is insoluble, it can be used in a continuous reactor and reduces the sensitivity of the enzyme to changes in external conditions. Therefore, the reaction can proceed stably.
본 발명은 특히 Novozym® 435(Candida antarctica lipase B)를 사용하였는데, 본 발명에서는 이 효소를 고정화하여 사용하였다. 고정화된 라이페이즈는 기질, 반응 부피 등을 고려하여 적절히 첨가하는 것이 좋으며, 바람직하게는 반응 부피에 대하여 20~30 ㎎/mL를 첨가하는 것이 좋다.In particular, the present invention used Novozym® 435 ( Candida antarctica lipase B), and this enzyme was immobilized and used in the present invention. It is advisable to add the immobilized lipase appropriately considering the substrate, reaction volume, etc., and preferably 20 to 30 mg/mL per reaction volume.
또한, 피리독신과 로우르산이 충분히 반응할 수 있도록 반응 시간을 설정하는 것이 좋은데, 반응 부피, 기질량에 따라 상이할 수 있으므로 반응 진행 정도에 따라 적절히 조절할 수 있다. 다만, 반응이 평형 상태에 도달하기 전까지 수행하는 것이 경제적이다. In addition, it is advisable to set the reaction time so that pyridoxine and lauric acid can sufficiently react, but since it may vary depending on the reaction volume and amount of substrate, it can be appropriately adjusted depending on the progress of the reaction. However, it is economical to carry out the reaction until it reaches equilibrium.
본 발명은 고효율 생산이 가능한 기체 보조 무 용매 반응계를 활용함에 따라 대량생산이 가능하며, 산업적 규모에서 주로 활용되는 충진층 반응기(packed bed enzyme reactor에도 구축 가능하므로 산업적 적용이 용이할 것으로 판단된다. 이에 따라, 본 발명의 피리독신 로우레이트는 독성, 환경오염 등의 문제를 유발할 수 있는 화학적 합성 유화제를 효과적으로 대체할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 발명과 같이 기체 보조 무 용매 반응계에서의 효소적 합성은 미생물 발효 공정 등의 생물전환공정에 응용될 수 있다.The present invention can be mass-produced by utilizing a gas-assisted solvent-free reaction system capable of high-efficiency production, and can be constructed in a packed bed reactor (packed bed enzyme reactor) mainly used on an industrial scale, so it is expected to be easily applied industrially. Accordingly, it is believed that the pyridoxine low rate of the present invention can effectively replace chemically synthesized emulsifiers that can cause problems such as toxicity, environmental pollution, etc. In addition, as in the present invention, enzymatic synthesis in a gas-assisted solventless reaction system It can be applied to bioconversion processes such as microbial fermentation processes.
또한, 본 발명은 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물을 제공한다. 상기와 같이 두 가지 천연물을 기질로 하여 효소적 합성방법에 의해 합성된 본 발명의 피리독신 로우레이트는 양친매성에서 기인한 유화 특성을 가지므로 유화제로 사용될 수 있다. 본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물은 천연물 기반 저분자 유화제로 식품 산업 및 화학 산업에 활용될 수 있다.Additionally, the present invention provides an emulsifier composition containing pyridoxine lowate. As described above, the pyridoxine low rate of the present invention, synthesized by an enzymatic synthesis method using two natural products as substrates, has emulsifying properties due to its amphiphilic nature and can be used as an emulsifier. The emulsifier composition containing pyridoxine lowate of the present invention can be used in the food industry and chemical industry as a natural product-based low-molecular-weight emulsifier.
본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물은 pH 2.0~4.0 수준에서 균일한 크기의 입자(액적)을 제조할 수 있는 것으로 나타났다. 본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화액은 pH 2.0~4.0에서 평균 입자 크기는 약 300 ㎚로 나타났으며, 균일도(PDI)는 0.18 수준의 작고 균일한 입자들이 분포하는 유화액이 형성되는 것을 확인하였다. 한편, pH 8.0의 평균 입자 크기는 약 550 ㎚로 나타났으며, 균일도(PDI)도 0.26 수준으로 비교적 작고 균일한 입자들이 분포하는 유화액이 형성되는 것을 확인하였다. It was shown that the emulsifier composition containing pyridoxine lowate of the present invention can produce particles (droplets) of uniform size at a pH level of 2.0 to 4.0. The emulsion containing pyridoxine low rate of the present invention had an average particle size of about 300 nm at pH 2.0 to 4.0, and it was confirmed that an emulsion with small, uniform particles distributed at a uniformity index (PDI) of 0.18 was formed. . Meanwhile, the average particle size at pH 8.0 was found to be about 550 nm, and the uniformity index (PDI) was also at the level of 0.26, confirming the formation of an emulsion with relatively small and uniform particles distributed.
한편, 본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물은 pH 2.0~3.0 및 8.0에서 유화액을 장기간 안정화 시키는 것을 확인하였다.Meanwhile, it was confirmed that the emulsifier composition containing pyridoxine lowate of the present invention stabilizes the emulsion for a long period of time at pH 2.0~3.0 and 8.0.
또한, 본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물과 종래에 상용화된 저분자 유화제인 레시틴, 트윈 20, 사포닌과 입자크기를 비교한 결과, 본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물의 입자 크기가 작게 형성되는 것을 확인하였으며, 이에 따라 본 발명의 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화제 조성물은 저분자 유화제로 활용할 수 있는 것을 확인하였다.In addition, as a result of comparing the particle size of the emulsifier composition containing pyridoxine low rate of the present invention with the conventionally commercialized low molecular weight emulsifiers lecithin, Tween 20, and saponin, the particle size of the emulsifier composition containing pyridoxine low rate of the present invention was found to be It was confirmed that it was formed in a small size, and accordingly, it was confirmed that the emulsifier composition containing pyridoxine low rate of the present invention can be used as a low molecular weight emulsifier.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail through the following examples and experimental examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples and experimental examples, and includes modifications of the technical idea equivalent thereto.
[실험예 1 : 기체 보조 무 용매 반응계에서 피리독신 로우레이트의 효소적 합성의 최적 반응조건 도출][Experimental Example 1: Derivation of optimal reaction conditions for enzymatic synthesis of pyridoxine lowate in a gas-assisted solvent-free reaction system]
본 실험은 피리독신 로우레이트 합성 시 기질 몰 비율과 반응온도에 따른 반응곡선을 도출하여 최적의 효소적 합성 조건을 도출하고자 하였다.This experiment attempted to derive optimal enzymatic synthesis conditions by deriving a reaction curve according to the substrate molar ratio and reaction temperature when synthesizing pyridoxine lowate.
본 실험에 따른 피리독신 로우레이트 합성공정을 도 2에 나타내었다. 합성공정은 질소발생기, 반응기, 항온 순환 수조로 구성된다. 질소 기체의 순도는 유속 조절을 통해 99.9%로 제어하였으며, 반응기 하부에 설치된 다공성 유리 필터를 통해 질소를 반응기 내에 미세하게 분사시켜 피리독신의 분산성을 향상시켰다. 반응 온도를 일정하게 유지하기 위해 항온 순환 수조를 구성하였다. 촉매로 라이페이즈를 고정화시킨 Novozym® 435(Candida antarctica lipase B)를 사용하였다. 이때, 효소 투입량은 26.4 ㎎/mL로 설정하였으며, 반응 부피는 15mL이고, 12시간 반응하였다.The pyridoxine low rate synthesis process according to this experiment is shown in Figure 2. The synthesis process consists of a nitrogen generator, a reactor, and a constant temperature circulation water tank. The purity of nitrogen gas was controlled to 99.9% by controlling the flow rate, and the dispersibility of pyridoxine was improved by finely spraying nitrogen into the reactor through a porous glass filter installed at the bottom of the reactor. A constant temperature circulating water bath was constructed to keep the reaction temperature constant. Novozym® 435 ( Candida antarctica lipase B) immobilized with lipase was used as a catalyst. At this time, the enzyme input amount was set at 26.4 mg/mL, the reaction volume was 15 mL, and the reaction was conducted for 12 hours.
(1) 기질 몰 비율(피리독신/로우르산)(1) Substrate molar ratio (pyridoxine/lauric acid)
본 합성공정에서 피리독신 : 로우르산의 기질 몰 비율, 0.05~0.3 : 1 에 따른 합성효율을 확인하고자 하였다. 반응온도는 70℃로 설정하였다. 반응시간에 따른 반응곡선을 도 3의 (가)에 나타내었다. 도 3의 (가)에서 보듯이, 피리독신 : 로우르산의 기질 몰 비율이 0.1:1인 경우 가장 합성효율이 좋은 것으로 나타났다.In this synthesis process, we sought to confirm the synthesis efficiency according to the substrate molar ratio of pyridoxine:lauric acid, 0.05~0.3:1. The reaction temperature was set at 70°C. The reaction curve according to reaction time is shown in (a) of Figure 3. As shown in Figure 3 (a), the highest synthesis efficiency was found when the substrate molar ratio of pyridoxine:lauric acid was 0.1:1.
(2) 반응온도(2) Reaction temperature
본 합성공정에서 반응온도(50~80℃)에 따른 합성효율을 확인하고자 하였다. 이때, 피리독신 : 로우르산의 기질 몰 비율은 상기의 실험 결과를 바탕으로 0.1:1로 설정하였다. 반응시간에 따른 반응곡선을 도 3의 (나)에 나타내었다. 도 3의 (나)에서 보듯이, 반응온도가 70℃인 경우, 가장 합성효율이 우수한 것으로 나타났다.In this synthesis process, we sought to confirm the synthesis efficiency according to the reaction temperature (50~80℃). At this time, the substrate molar ratio of pyridoxine:lauric acid was set at 0.1:1 based on the above experimental results. The reaction curve according to reaction time is shown in Figure 3 (b). As shown in (b) of Figure 3, when the reaction temperature was 70°C, the synthesis efficiency was found to be the best.
상기의 실험 결과로부터, 본 발명의 피리독신 로우레이트 합성공정은 피리독신 : 로우르산의 기질 몰 비율을 0.1:1로 하고, 반응온도가 70℃일 때, 합성효율이 가장 좋을 것으로 판단되었다. From the above experimental results, it was determined that the pyridoxine lowate synthesis process of the present invention would have the best synthesis efficiency when the substrate molar ratio of pyridoxine:lowic acid was set to 0.1:1 and the reaction temperature was 70°C.
한편, 하기에서는 상기에서 도출된 최적 기질 비율과 반응온도에서, '가스 보조 무 용매 반응계' (하기 실시예 1), '유기 용매 반응계' (하기 비교예 1) 및 '무 용매 반응계' (하기 비교예 2)를 운전한 후, 실험예 2에서 이들의 반응 결과(전환수율, 체적 생산성)를 비교하고자 하였다.Meanwhile, in the following, at the optimal substrate ratio and reaction temperature derived above, 'gas-assisted solvent-free reaction system' (Example 1 below), 'organic solvent reaction system' (Comparative Example 1 below), and 'solvent-free reaction system' (comparison below) After operating Example 2), their reaction results (conversion yield, volumetric productivity) were compared in Experimental Example 2.
[실시예 1 : 가스 보조 무 용매 반응계에서 피리독신 로우레이트의 합성][Example 1: Synthesis of pyridoxine lowate in a gas-assisted solvent-free reaction system]
하기 표 1에 기재된 조건으로 본 실시예 1의 가스 보조 무 용매 반응계에서 피리독신 로우레이트의 합성을 수행하였다. The synthesis of pyridoxine lowate was performed in the gas-assisted solvent-free reaction system of Example 1 under the conditions shown in Table 1 below.
([피리독신]/[로우르산])Substrate molar ratio
([Pyridoxine]/[Louric acid])
상기 표 1에서 보듯이, 총 반응 부피는 15 mL이며, 피리독신 : 로우르산의 기질 몰 비율을 0.1:1로 설정함에 따라, 피리독신 6.59 mmol, 로우르산 65.89 mmol을 이용하였다. 반응기 하부의 다공성 유리 필터를 통해 질소를 반응기 내에 미세하게 분사시켰으며, 질소 기체는 2.0 L/min로 분사하여 99.9% 이상의 순도를 유지하였다. As shown in Table 1, the total reaction volume was 15 mL, and as the substrate molar ratio of pyridoxine:lauric acid was set to 0.1:1, 6.59 mmol of pyridoxine and 65.89 mmol of lauric acid were used. Nitrogen was finely injected into the reactor through a porous glass filter at the bottom of the reactor, and nitrogen gas was injected at 2.0 L/min to maintain purity of over 99.9%.
반응기에 피리독신 6.59 mmol(1.115 g), 로우르산 65.89 mmol(13.199 g), Novozym® 435(Candida antarctica lipase B)를 26.4 ㎎/mL (396 ㎎) 첨가하고, 반응기의 온도를 70℃로 설정하고 반응을 유도하였다. 반응은 9시간에 평형 상태에 도달한 것으로 나타났다(도 4).6.59 mmol (1.115 g) of pyridoxine, 65.89 mmol (13.199 g) of lauric acid, and 26.4 mg/mL (396 mg) of Novozym® 435 ( Candida antarctica lipase B) were added to the reactor, the temperature of the reactor was set to 70°C, and reaction was carried out. was derived. The reaction appeared to reach equilibrium at 9 hours (Figure 4).
[비교예 1 : 유기용매 반응계에서 피리독신 로우레이트의 합성][Comparative Example 1: Synthesis of pyridoxine lowate in organic solvent reaction system]
아세토나이트릴(acetonitrile)을 용매로 하는 반응계를 이용하여 피리독신 로우레이트를 합성하였다. 총 반응 부피는 15 mL이며, 용매인 아세토나이트릴에 대한 피리독신의 용해성을 고려하여, 피리독신의 최대 첨가 가능량인 0.3 mmol을 이용하였다. 피리독신 : 로우르산의 기질 몰 비율을 0.1:1로 설정함에 따라, 피리독신 0.3 mmol, 로우르산 3 mmol을 이용하였으며, Novozym® 435(Candida antarctica lipase B) 26.4 ㎎/mL (396 ㎎)을 첨가하고 70℃에서 300 rpm으로 자석교반하여 피리독신 로우레이트의 합성을 유도하였다. 반응은 1.5 시간에 평형 상태에 도달한 것으로 나타났다(도 4). Pyridoxine lowate was synthesized using a reaction system using acetonitrile as a solvent. The total reaction volume was 15 mL, and considering the solubility of pyridoxine in the solvent acetonitrile, 0.3 mmol, which is the maximum amount of pyridoxine that can be added, was used. By setting the substrate molar ratio of pyridoxine:lauric acid to 0.1:1, 0.3 mmol of pyridoxine and 3 mmol of lauric acid were used, 26.4 mg/mL (396 mg) of Novozym® 435 ( Candida antarctica lipase B) was added, and 70 The synthesis of pyridoxine low rate was induced by magnetic stirring at 300 rpm at °C. The reaction appeared to reach equilibrium in 1.5 hours (Figure 4).
[비교예 2 : 무 용매 반응계에서 피리독신 로우레이트의 합성][Comparative Example 2: Synthesis of pyridoxine lowate in a solvent-free reaction system]
무 용매 반응계를 이용하여 피리독신 로우레이트를 합성하였다. 총 반응 부피는 15 mL이며, 반응기에 피리독신 6.59 mmol, 로우르산 65.89 mmol, Novozym® 435(Candida antarctica lipase B) 26.4 ㎎/mL (396 ㎎)을 첨가하고 70℃에서 300 rpm으로 자석교반하여 피리독신 로우레이트의 합성을 유도하였다. 반응은 12시간에 평형 상태에 도달한 것으로 나타났다(도 4).Pyridoxine lowate was synthesized using a solvent-free reaction system. The total reaction volume is 15 mL, and 6.59 mmol of pyridoxine, 65.89 mmol of lauric acid, and 26.4 mg/mL (396 mg) of Novozym® 435 ( Candida antarctica lipase B) were added to the reactor and magnetically stirred at 300 rpm at 70°C to obtain pyridoxine low. The synthesis of rate was induced. The reaction appeared to reach equilibrium at 12 hours (Figure 4).
[실험예 2 : 실시예 1, 비교예 1 및 2의 반응계 별 피리독신 로우레이트의 생산성 비교][Experimental Example 2: Comparison of productivity of pyridoxine low rate by reaction system of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2]
상기 실시예 1, 비교예 1 및 2에 따른 각 반응계의 피리독신 로우레이트의 생산성은 전환수율(conversion yield, %)과 체적 생산성(volumetric productivity, mmol/L/h)을 계산하여 비교하였다. 전환수율과 체적 생산성은 각 반응계에서의 반응이 평형에 도달하였을 때, 아래와 같이 계산하였다.The productivity of pyridoxine low rate of each reaction system according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was compared by calculating conversion yield (%) and volumetric productivity (mmol/L/h). The conversion yield and volumetric productivity were calculated as follows when the reaction in each reaction system reached equilibrium.
▶ 전환수율(%) = [반응 후 피리독신 로우레이트의 농도(mmol/L) / 초기 피리독신의 농도(mmol/L)] × 100▶ Conversion yield (%) = [Concentration of pyridoxine low rate after reaction (mmol/L) / Concentration of initial pyridoxine (mmol/L)] × 100
▶ 체적 생산성(mmol/L/h) = [반응 후 피리독신 로우레이트의 농도(mmol/L) / 반응시간(h)]▶ Volumetric productivity (mmol/L/h) = [Concentration of pyridoxine low rate after reaction (mmol/L) / reaction time (h)]
(유기용매 반응계)Comparative Example 1
(Organic solvent reaction system)
(무 용매 반응계)Comparative Example 2
(Solvent-free reaction system)
(기체 보조 무 용매 반응계)Example 1
(Gas-assisted solvent-free reaction system)
각 반응계 별 생산성 비교를 위한 반응곡선을 도 4에 나타내었다. 상기 표 2에서 보듯이, 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계의 전환수율은 비교예 1의 유기용매 반응계와 유사하게 나타났으나, 체적 생산성은 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계가 약 3.7배 높은 것으로 나타났다. 즉, 비교예 1 대비 실시예 1의 기질 첨가량이 약 20배 높지만, 실시예 1은 9시간 후 반응 평형에 도달하고, 비교예 1이 1.5 시간 후 반응 평형에 도달하는 점을 고려하여 체적 생산성을 비교한 결과, 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계의 체적 생산성이 비교예 1에 비해 현저하게 높은 것으로 판단되었다.The reaction curve for comparing productivity for each reaction system is shown in Figure 4. As shown in Table 2, the conversion yield of the gas-assisted solvent-free reaction system of the present invention was similar to that of the organic solvent reaction system of Comparative Example 1, but the volumetric productivity of the gas-assisted solventless reaction system of the present invention was about 3.7 times higher. appear. That is, the amount of substrate added in Example 1 is about 20 times higher than that of Comparative Example 1, but considering that Example 1 reaches reaction equilibrium after 9 hours and Comparative Example 1 reaches reaction equilibrium after 1.5 hours, the volumetric productivity is As a result of the comparison, it was determined that the volumetric productivity of the gas-assisted solventless reaction system of the present invention was significantly higher than that of Comparative Example 1.
또한, 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계의 전환수율은 비교예 2의 무 용매 반응계에 비해 약 1.6배 높게 나타났으며, 체적 생산성도 약 2.1배 높은 것으로 나타났다.In addition, the conversion yield of the gas-assisted solvent-free reaction system of the present invention was found to be about 1.6 times higher than that of the solvent-free reaction system of Comparative Example 2, and the volumetric productivity was also found to be about 2.1 times higher.
[실험예 3: 상기 실시예 1, 비교예 1 및 2의 반응계 별 효소 안정성 평가] [Experimental Example 3: Evaluation of enzyme stability for each reaction system of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 ]
상기 실시예 1, 비교예 1 및 2에 따라 각 반응계가 반응 평형에 도달하는 시간을 1 batch로 하고, 각각 6 batch 반복하여 효소 안정성(operational stability)을 비교하였다. 효소 안정성은 아래와 같이 계산하였다.According to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the time for each reaction system to reach reaction equilibrium was set as 1 batch, and each reaction was repeated 6 batches to compare enzyme stability (operational stability). Enzyme stability was calculated as follows.
▶ 효소안정성(%) = [n 번째 batch에서 생성된 피리독신 로우레이트의 농도(mmol/h) / 1 번째 batch에서 생성된 피리독신 로우레이트의 농도(mmol/h)]×100▶ Enzyme stability (%) = [Concentration of pyridoxine low rate produced in the nth batch (mmol/h) / Concentration of pyridoxine low rate produced in the 1st batch (mmol/h)] × 100
도 5에서 보듯이, 비교예 1의 유기용매 반응계는 6회 반복한 경우 효소 안정성이 82.7%로 나타났으며, 비교예 2의 무 용매 반응계는 6회 반복한 경우 효소 안정성이 88.2%로 나타났다.As shown in Figure 5, the organic solvent reaction system of Comparative Example 1 showed enzyme stability of 82.7% when repeated 6 times, and the solvent-free reaction system of Comparative Example 2 showed enzyme stability of 88.2% when repeated 6 times.
한편 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계는 6회 반복한 경우 효소 안정성이 94.5%로 나타나, 다른 반응계에 비해 효소 안정성이 높은 것으로 확인되었다.Meanwhile, the gas-assisted solvent-free reaction system of the present invention showed an enzyme stability of 94.5% when repeated 6 times, confirming that the enzyme stability is higher than other reaction systems.
유기용매 반응계는 유기용매에 의한 단백질 변성에 의해 효소가 불활성화 될 우려가 있으며, 무 용매 반응계에서는 자석 교반 등의 물리적인 에너지에 의해 고정화 효소에서 지지체로부터 효소가 분리될 우려가 있다. 반면 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계를 이용할 경우, 유기용매에 의한 단백질 변성 우려가 없으며, 질소 기체를 이용함에 따라 자석 교반 없이도 피리독신의 분산성을 증가시킬 수 있으므로, batch가 반복되어도 효소 안정성이 높게 유지되는 것으로 판단되었다.In the organic solvent reaction system, there is a risk that the enzyme will be inactivated due to protein denaturation by the organic solvent, and in the solvent-free reaction system, there is a risk that the enzyme may be separated from the support from the immobilized enzyme by physical energy such as magnetic stirring. On the other hand, when using the gas-assisted solvent-free reaction system of the present invention, there is no concern about protein denaturation by organic solvents, and by using nitrogen gas, the dispersibility of pyridoxine can be increased without magnetic stirring, so enzyme stability is high even if batches are repeated. It was judged to be maintained.
[실험예 4 : 기체 보조 무 용매 반응계에서 생산된 피리독신 로우레이트의 구조 분석][Experimental Example 4: Structural analysis of pyridoxine lowate produced in a gas-assisted solvent-free reaction system]
상기 실시예 1에서 효소 합성반응에 의해 제조한 피리독신 로우레이트를 핵산, 물을 사용한 용매추출법을 통해 고순도(99.3%)로 분리 정제하였다.Pyridoxine low rate prepared by the enzymatic synthesis reaction in Example 1 was separated and purified to high purity (99.3%) through solvent extraction using nucleic acid and water.
질량분석은 LC-ESI-MS를 이용하였으며, 분석 결과를 도 6의 (가)에 나타내었다. 도 6의 (가)에서 보듯이, 효소 합성반응에 의해 피리독신 1분자에 1당량의 로우르산이 결합된 피리독신 로우레이트가 생성되는 것을 확인하였다.Mass spectrometry was performed using LC-ESI-MS, and the analysis results are shown in (a) of Figure 6. As shown in (a) of Figure 6, it was confirmed that pyridoxine lorate, in which 1 equivalent of lauric acid was bound to 1 pyridoxine molecule, was produced through the enzyme synthesis reaction.
또한, 1H NMR을 확인한 결과를 도 6의 (나)에 나타내었으며, 13NMR을 확인한 결과를 도 6의 (다)에 나타내었다. 도 6의 (나)와 (다)에서 보듯이, 본 발명의 기체 보조 무 용매 반응계에서의 효소적 합성반응은 피리독신의 4-OH와 5-OH 중 5-OH에 대한 선택성을 가지는 것을 확인하였다.In addition, the results of 1 H NMR confirmation are shown in (b) of FIG. 6, and the results of 13 NMR confirmation are shown in (c) of FIG. 6. As shown in (b) and (c) of Figure 6, it was confirmed that the enzymatic synthesis reaction in the gas-assisted solventless reaction system of the present invention has selectivity for 5-OH among 4-OH and 5-OH of pyridoxine. .
[실험예 5 : 기체 보조 무 용매 반응계에서 생산된 피리독신 로우레이트의 계면장력 감소능 분석][Experimental Example 5: Analysis of the interfacial tension reduction ability of pyridoxine lowate produced in a gas-assisted solvent-free reaction system]
MCT(Medium chain triglycerides) 기름은 포화지방산의 한 종류인 중쇄지방산으로 이루어진 기름을 의미하고, 주로 코코넛 오일, 버터, 치즈, 팜유, 우유 등 식품에 함유되어 있다.MCT (medium chain triglycerides) oil refers to oil composed of medium chain fatty acids, a type of saturated fatty acid, and is mainly contained in foods such as coconut oil, butter, cheese, palm oil, and milk.
본 실험은 MCT 기름에 상기 실시예 1에서 제조한 피리독신 로우레이트를 0~6 mM의 농도로 용해시킨 뒤, 이를 용기에 넣고 물을 떨어뜨리고 25℃에서 15분간 반응시킨 후, 물방울의 모양과 계면에서의 각도를 측정하여 계면장력 감소능을 평가하였다. 피리독신 로우레이트가 용해된 MCT 기름에 물을 떨어뜨리며 물방울의 모양과 계면에서의 각도를 측정하여 계면장력 감소능을 평가하였다.In this experiment, the pyridoxine low rate prepared in Example 1 was dissolved in MCT oil at a concentration of 0 to 6 mM, placed in a container, dropped with water, reacted at 25°C for 15 minutes, and the shape and interface of the water drop were measured. The interfacial tension reduction ability was evaluated by measuring the angle. Water was dropped into MCT oil in which pyridoxine lowate was dissolved, and the shape of the water droplet and the angle at the interface were measured to evaluate the ability to reduce interfacial tension.
도 7에서 보듯이, 피리독신 로우레이트의 농도가 증가함에 따라, 기름과 물의 계면장력이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 피리독신 로우레이트는 유화제로 활용될 수 있음을 확인하였다.As shown in Figure 7, it was confirmed that as the concentration of pyridoxine low rate increased, the interfacial tension between oil and water decreased. In other words, it was confirmed that the pyridoxine low rate of the present invention can be used as an emulsifier.
[실험예 6 : 기체 보조 무 용매 반응계에서 생산된 피리독신 로우레이트의 유화특성 분석][Experimental Example 6: Analysis of emulsification characteristics of pyridoxine lowate produced in a gas-assisted solvent-free reaction system]
본 실험에서는 본 발명의 피리독신 로우레이트의 pH에 따른 유화특성을 분석하였다.In this experiment, the emulsification characteristics of pyridoxine low rate according to pH of the present invention were analyzed.
(1) pH에 따른 평균 입자 크기 및 크기 분포 확인(1) Check average particle size and size distribution according to pH
MCT 기름 1 g에 피리독신 로우레이트를 0.2%(w/w) 첨가하고, citric acid-sodium citrate buffer (10 mM, pH 3.0) 9 mL와 섞은 후, 균질기로 11,000 rpm에서 2분간 균질화(homogenization)하고 초음파 분산기 30% power로, 10분간 초음파를 가하여 유화액을 제조하였다. pH에 따른 유화특성을 평가하기 위해 5.0 N의 NaOH을 첨가하여 pH를 2.0~8.0으로 조절하였다. 제조된 유화액의 액적 크기 크기 분포를 분석하여 도 8의 (가)에 나타내었다.Add 0.2% (w/w) of pyridoxine chlorate to 1 g of MCT oil, mix with 9 mL of citric acid-sodium citrate buffer (10 mM, pH 3.0), and homogenize with a homogenizer at 11,000 rpm for 2 minutes. An emulsion was prepared by applying ultrasonic waves for 10 minutes using an ultrasonic disperser at 30% power. To evaluate emulsification characteristics according to pH, 5.0 N of NaOH was added to adjust the pH to 2.0~8.0. The droplet size distribution of the prepared emulsion was analyzed and shown in (a) of Figure 8.
도 8의 (가)에서 보듯이, pH 2.0~4.0에서 평균 입자 크기는 약 300 ㎚로 나타났으며, 균일도(PDI)는 0.18 수준의 작고 균일한 입자들이 분포하는 유화액이 형성되는 것을 확인하였다. 한편, pH 5.0~7.0에서는 평균 입자 크기가 약 1,000 ㎚ 수준이고, 균일도(PDI)도 약 0.4로 불균일한 입자가 존재하는 것을 확인하였다. 즉, pH 5.0~7.0에서는 유화 안정성이 낮은 것으로 판단되었다. 또한, pH 8.0에서도 입자 크기가 약 550 ㎚로 나타났으며, 균일도(PDI)도 0.26 수준으로 나타났다. 일반적으로 저분자 유화제의 입자 크기가 700 ㎚ 이하인 것으로 보아(도 15), 본 발명의 피리독신 로우레이트는 pH 2.0~4.0 및 8.0에서 저분자 유화제로 활용 가능할 것으로 판단되었다.As shown in (a) of Figure 8, the average particle size was found to be about 300 nm at pH 2.0 to 4.0, and it was confirmed that an emulsion was formed in which small, uniform particles with a uniformity index (PDI) of 0.18 were distributed. Meanwhile, at pH 5.0 to 7.0, the average particle size was about 1,000 nm and the uniformity index (PDI) was about 0.4, confirming the presence of non-uniform particles. In other words, emulsion stability was judged to be low at pH 5.0~7.0. In addition, even at pH 8.0, the particle size was found to be about 550 nm, and the uniformity (PDI) was also found to be at the level of 0.26. Considering that the particle size of low-molecular emulsifiers is generally 700 nm or less (Figure 15), it was determined that the pyridoxine low rate of the present invention can be used as a low-molecular emulsifier at pH 2.0 to 4.0 and 8.0.
한편, 제조된 유화액의 제타 전위를 제타사이저로 측정한 결과를 도 8의 (나)에 나타내었다. 도 8의 (나)에서 보듯이, pH 5.0~7.0에서는 입자 표면 전하 감소에 따라 입자들끼리 응집현상이 발생하여 낮은 유화 안정성이 나타나는 것으로 판단되었다. Meanwhile, the results of measuring the zeta potential of the prepared emulsion using a Zeta Sizer are shown in (b) of Figure 8. As shown in (b) of Figure 8, it was determined that at pH 5.0 to 7.0, agglomeration occurred between particles due to a decrease in particle surface charge, resulting in low emulsion stability.
(2) 유화액의 육안 관찰을 통한 유화 안정성 평가(2) Evaluation of emulsion stability through visual observation of emulsion liquid
피리독신 로우레이트를 0.2%(w/w) 첨가하여 상기와 동일하게 유화액을 제조하고, 유화액의 pH를 2.0~8.0으로 조절하였다. 유화액을 25℃에서 12시간 방치한 후 육안관찰하였다. 제조 직후의 유화액을 도 9에, 제조 3시간 후의 유화액을 도 10에, 제조 1일(24시간) 후의 유화액을 도 11에, 제조 5일(120일) 후의 유화액을 도 12에, 제조 14일(336시간) 후의 유화액을 도 13에 나타내었다. 도 9 내지 도 13에서 보듯이, 피리독신 로우레이트에 의해 안정화된 유화액은 pH 2.0~3.0 및 8.0 수준에서 장기간 유지될 수 있는 것으로 나타났다.An emulsion was prepared in the same manner as above by adding 0.2% (w/w) of pyridoxine lowate, and the pH of the emulsion was adjusted to 2.0-8.0. The emulsion was left at 25°C for 12 hours and then visually observed. The emulsion immediately after production is shown in Figure 9, the emulsion 3 hours after production is shown in Figure 10, the emulsion after 1 day (24 hours) of production is shown in Figure 11, the emulsion after 5 days (120 days) of production is shown in Figure 12, and the emulsion after 14 days of production is shown in Figure 12. The emulsion after (336 hours) is shown in Figure 13. As shown in Figures 9 to 13, it was shown that the emulsion stabilized by pyridoxine low rate could be maintained for a long period of time at pH levels of 2.0 to 3.0 and 8.0.
(3) pH 3.0에서 피리독신 로우레이트를 포함하는 유화액의 육안 관찰(3) Visual observation of emulsion containing pyridoxine lowate at pH 3.0
피리독신 로우레이트를 0, 0.07, 0.14, 0.28%(w/w) 첨가하여 상기와 동일하게 유화액을 제조하고, 유화액의 pH를 3.0으로 조절하였다. 도 14에 유화액을 25℃에서 12시간 방치한 결과를 나타내었다.An emulsion was prepared in the same manner as above by adding 0, 0.07, 0.14, and 0.28% (w/w) of pyridoxine low rate, and the pH of the emulsion was adjusted to 3.0. Figure 14 shows the results of leaving the emulsion at 25°C for 12 hours.
도 14에서 보듯이, 피리독신 로우레이트가 첨가되지 않은 유화액(blank)은 물과 기름이 완전히 분리된 것을 확인할 수 있다. 그러나 0.07~0.28%(w/w)의 유화액은 물과 기름의 분리가 일어나지 않았으며, 피리독신 로우레이트에 의해 유화액이 안정화되는 것을 확인하였다.As shown in Figure 14, it can be seen that in the emulsion (blank) to which pyridoxine low rate was not added, water and oil were completely separated. However, separation of water and oil did not occur in the 0.07-0.28% (w/w) emulsion, and it was confirmed that the emulsion was stabilized by pyridoxine lorate.
(4) pH 3.0에서 피리독신 로우레이트 농도에 따른 평균 입자 크기 확인(4) Confirmation of average particle size according to pyridoxine low rate concentration at pH 3.0
MCT 기름 1 g에 피리독신 로우레이트를 0~0.2%(w/w)로 용해시키고, citric acid-sodium citrate buffer (10 mM, pH 3.0) 9 mL와 섞은 후, 균질기로 11,000 rpm에서 2분간 균질화(homogenization)하고 초음파 분산기 30% power로, 10분간 초음파를 가하여 유화액을 제조하였다. 5.0 N의 NaOH을 첨가하여 pH를 3.0으로 조절하여 유화액을 제조하였다.Dissolve 0~0.2% (w/w) of pyridoxine chlorate in 1 g of MCT oil, mix with 9 mL of citric acid-sodium citrate buffer (10 mM, pH 3.0), and homogenize for 2 minutes at 11,000 rpm with a homogenizer ( homogenization) and ultrasonic dispersion at 30% power for 10 minutes to prepare an emulsion. An emulsion was prepared by adding 5.0 N of NaOH to adjust the pH to 3.0.
제조된 유화액의 액적 크기(droplet size)를 분석한 결과를 도 15에 나타내었다. 도 15의 (가)에서 보듯이, 피리독신 로우레이트의 농도가 증가함에 따라 평균 입자 크기가 작아지는 것을 확인하였다. 이는 농도가 증가함에 따라 입자 표면에 위치하는 피리독신 로우레이트의 양이 증가하기 때문인 것으로 판단되었다. 한편, 0.10%(w/w) 이상의 농도에서는 입자 표면에 위치하는 피리독신의 양이 포화되어 더 이상 입자를 작게 형성할 수 없는 것으로 판단되었다.The results of analyzing the droplet size of the prepared emulsion are shown in Figure 15. As shown in (a) of Figure 15, it was confirmed that the average particle size decreased as the concentration of pyridoxine low rate increased. This was believed to be because the amount of pyridoxine low rate located on the particle surface increased as the concentration increased. On the other hand, it was determined that at a concentration of 0.10% (w/w) or more, the amount of pyridoxine located on the particle surface was saturated and particles could no longer be formed small.
한편, 상용화된 저분자 유화제인 레시틴, 트윈 20, 사포닌과 입자크기를 비교하기 위해, 이들을 동일 농도(0.20%, w/w)로 첨가하여 유화액을 제조한 후, 평균 입자 크기를 비교한 결과, 도 15의 (나)에서 보듯이, 본 발명의 피리독신 로우레이트가 상용화된 저분자 유화제에 비하여 더욱 작은 입자를 형성하는 것을 확인하였다.Meanwhile, in order to compare the particle size with the commercialized low-molecular-weight emulsifiers lecithin, Tween 20, and saponin, an emulsion was prepared by adding them at the same concentration (0.20%, w/w), and the average particle size was compared. As shown in (b) of 15, it was confirmed that the pyridoxine low rate of the present invention forms smaller particles compared to commercially available low-molecular-weight emulsifiers.
Claims (7)
A method for producing pyridoxine laurate, characterized in that pyridoxine, lauric acid, and lipase are placed in a reactor, and an enzyme reaction is induced by spraying nitrogen gas.
상기 피리독신은 분말이고,
상기 로우르산은 용융된 상태인 것을 특징으로 하는 피리독신 로우레이트의 제조방법.
According to paragraph 1,
The pyridoxine is a powder,
A method for producing pyridoxine lorate, characterized in that the lauric acid is in a molten state.
상기 질소 기체는,
반응기 하부의 다공성 유리 필터를 통해 반응기 내로 분사하는 것을 특징으로 하는 피리독신 로우레이트의 제조방법.
According to paragraph 1,
The nitrogen gas is,
A method for producing pyridoxine low rate, characterized in that it is sprayed into the reactor through a porous glass filter at the bottom of the reactor.
상기 피리독신과 로우르산은,
피리독신 : 로우르산의 몰 비율이 0.05~0.3 : 1인 것을 특징으로 하는 피리독신 로우레이트의 제조방법.
According to paragraph 1,
The pyridoxine and lauric acid,
A method for producing pyridoxine lorate, characterized in that the molar ratio of pyridoxine: loric acid is 0.05 to 0.3: 1.
상기 효소반응은,
50~100℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 피리독신 로우레이트의 제조방법.
According to paragraph 1,
The enzyme reaction is,
A method for producing pyridoxine low rate, characterized in that it is carried out at 50 to 100 ° C.
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