KR20020042432A

KR20020042432A - 결정화방법을 이용한 고순도 불포화지방산의 분리방법

Info

Publication number: KR20020042432A
Application number: KR1020010072970A
Authority: KR
Inventors: 이성권
Original assignee: 이성권; 주식회사 세퓨화인켐
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2002-06-05
Also published as: JP2002180085A; US6664405B2; EP1211304A2; US20030027865A1; DE60106178D1; EP1211304B1; EP1211304A3; KR20010008387A

Abstract

본 발명은 식물유 또는 어유 등의 유지지방산에 존재하는 지방산중에서 특정의 불포화지방산 만을 결정화방법을 이용하여 고순도로 분리 정제하는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히는, 본 발명은 요소부가결정화, 및 냉각결정화 방법 또는 고액 크로마토그라피법을 선택적으로 이용하여 유지지방산으로부터 목적하는 특정의 불포화지방산을 고순도로 분리 정제하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에서는 리놀레인산 또는 올레인산을 고농도로 함유하는 홍화유, 옥배유 또는 올리브유 등의 식물유 지방산과 에이코사펜타에노인산 (EPA)을 고농도로 함유하는 정어리유 등의 어유 지방산을 원료물질로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시키고, 이어서 유기용매를 사용하여 농축 불포화지방산을 교반없이 -5℃∼-10℃ 까지의 온도에서 냉각결정화시킴으로써 99%이상의 고순도로 올레인산 또는 리놀레인산을 분리시키거나, 또는 EPA를 고농도로 함유하는 정어리유 등의 어유 지방산을 원료물질로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시켜 고순도의 농축 불포화지방산을 회수하고, 회수된 고순도 농축 불포화지방산을 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액크로마토그래피 컬럼을 이용하여 불포화지방산인 EPA를 99% 이상의 고순도로 분리정제하는 방법이 제공된다.

Description

결정화방법을 이용한 고순도 불포화지방산의 분리방법{Method for isolating high-purified unsaturated fatty acids using crystallization}

본 발명은 식물유 또는 어유 등의 유지지방산에 존재하는 지방산중에서 특정의 불포화지방산 만을 결정화방법을 이용하여 고순도로 분리 정제하는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히는, 본 발명은 요소부가결정화, 및 냉각결정화 방법 또는 고액 크로마토그라피법을 선택적으로 이용하여 유지지방산으로부터 목적하는 특정의 불포화지방산을 고순도로 분리 정제하는 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 본 발명에서는 유지지방산, 특히는 리놀레인산 또는 올레인산을고농도로 함유하는 홍화유, 옥배유 또는 올리브유 등의 식물유 지방산을 원료물질로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시키고, 이어서 유기용매를 사용하여 농축 불포화지방산을 교반없이 -5℃∼-10℃ 까지의 온도에서 냉각결정화시킴으로써 99%이상의 고순도로 불포화지방산인 리놀레인산 또는 올레인산을 분리시키는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 유지지방산, 특히는 EPA를 고농도로 함유하는 정어리유 등의 어유 지방산을 원료물질로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시켜 고순도의 농축 불포화지방산을 회수하고, 회수된 고순도 농축 불포화지방산을 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액크로마토그래피 컬럼을 이용하여 불포화지방산인 EPA를 99% 이상의 고순도로 분리정제하는 방법이 제공된다.

홍화유, 옥배유 및 올리브유 등의 식물유 및 정어리유 등의 어유와 같은 여러가지 동식물성 유지는 식품이나 의약학적 목적으로 유용한 효과를 갖는 포화 및 불포화 지방산을 다량으로 함유하고 있다. 이들 동식물성에 함유된 유지지방산에는 팔미틴산 (palmitic acid), 스테아린산(stearic acid) 등과 같은 포화지방산과 팔미토올레인산 (palmitoleic acid), 올레인산, 리놀레인산, 리놀레닌산, 감마리놀레닌산, 아라키돈산 (arachidonic Acid), 에이코사펜타에노인산 (EPA), 도코사헥사에노인산 (DHA) 등과 같은 불포화지방산이 포함된다.

특히, 이들 유지지방산 중에서 불포화지방산은 식품이나 의약학적으로 유용한 여러가지 효과를 갖고 있어서 관심의 대상이 되고 있다. 유지에 존재하는 지방산들의 생리작용은 일반적으로 다음과 같다. 팔미토올레인산은 화장품의 원료 및피부보호제로서 사용되며, 올레인산은 연고제, 피부흡수촉진제 (파스, 경피투여용 패취 등), 트리올레인 (triolein) 및 합성인지질의 원료, 세포배양 배지로서 알려져 있다. 또한, 리놀레인산은 필수 지방산 공급원, 항염증작용, 화장품원료 (비타민 복합체), 피부각질화를 예방하는 기능을 갖고 있다. 감마-리놀레닌산은 프로스타글란딘 시리즈 1의 전구체이며 피부질환을 개선하는 효과와 동맥경화, 고혈압의 예방 및 치료효과가 있으며, 알파-리놀레닌산은 EPA 합성의 전구체 및 혈중 콜레스테롤 저하, 심장병 예방효과, 성인병 예방의 효과가 있다. EPA는 혈중 콜레스테롤, 트리글리세라이드 저하효과, 항염증 효과, 동맥 경화 예방, 프로스타글란딘 시리즈 3의 전구체로 사용된다. DHA는 뇌와 눈 세포막의 구성 지방산으로서 두뇌 개선 효과, 치매 및 알츠하이머 질환 (Alzheimer disease)의 예방 및 개선 효과, 프로스타그란딘 시리즈 3의 전구체로 사용된다.

그러나, 이들 불포화지방산을 식품이나 의약품의 원료로 이용하기 위해서는 유지지방산으로부터 이들을 고순도로 분리정제하는 것이 필요하다.

이러한 목적으로 여러가지 방법이 개발되었다. 종래에 알려진 불포화지방산 등을 분리 정제하는 방법으로 요소부가결정화방법이 널리 알려졌지만, 요소 분자군의 거동을 제어하지 못하였기 때문에 고순도가 아닌 중순도 분리에만 사용되어 왔다. 따라서, 특히 의약품으로서 사용하기 위해 고순도로 분리정제하는 것이 요구되는 경우에는 요소부가결정화 기술과 다른 새로운 기술의 개발이 요구되어 왔다.

종래의 요소부가결정화방법에 관하여 지방산과 요소를 동시에 용해시키는 알콜액상 냉각법이 다수의 문헌 (예: 미국특허 제 1,240,513 호;JAOCS, 59,117(1982), Haagsma) 에 보고되어 있으나, 이러한 방법은 요소의 분자군 크기를 제어하지 못한 관계로 냉각시 요소와 요소부가체가 동시에 결정으로 석출되고, 따라서 요소의 활용도가 크게 저하되어 불필요한 지방산을 제거할 수 없다는 단점이 있었다. 이들 방법의 단점을 보완하기 위하여는 냉각시 그 냉각속도를 매우 느리게 할 필요성이 제기되었다.

그러나, 이와같이 냉각속도를 느리게 하는 방법은 공정시간이 매우 느리기 때문에 대량생산공정에서는 이용하기가 어려울 뿐 아니라, 불포화지방산이 고온에서 체류하는 시간이 길어져서 산패가 빠르게 진행되어 그 산화안정성이 저하되기 때문에 대량생산공정으로 응용하기가 어렵다는 단점이 있었다.

따라서, 이러한 선행기술의 단점을 극복하고 동식물 유지의 지방산 혼합물로부터 목적하는 불포화지방산 만을 선택적으로 고순도로 분리정제하는 방법에 대한 필요성이 절실하였다. 이에 본 발명자들은 여러가지 분리정제기술들을 다양하게 조합하여 그 효과를 검정한 결과, 후술하는 바와 같이 요소부가결정화를 2단계로 수행하고, 냉각결정화 또는 고액 크로마토그래피 컬럼을 선택적으로 이용함으로써 리놀레인산, 올레인산 또는 EPA 등의 목적하는 불포화지방산을 고순도로 분리할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 요소분자군의 거동을 제어함으로써 빠른 냉각속도에서도 요소의 결정 석출없이 원하는 완벽하게 지방산들의 요소 부가체를 형성시킬 수 있다는점에 착안하여, 요소부가체내에 존재하는 지방산들의 공기접촉을 극소로 하여주는 분자캡슐화 (molecular encapsulation) 기술을 채택하여 분자군의 거동을 임의로 제어함으로써 불포화지방산의 안정성을 증가시키고 고순도로 분리정제할 수 있도록 함으로써 분리의 선택성을 크게 증가시켰다.

따라서, 본 발명은 에너지의 근원일 뿐 아니라 비타민, 호르몬 등 세포막내의 생지질을 구성하는 인체에 매우 유익한 불포화지방산등을 요소부가결정화 및 냉각결정화 또는 고액 크로마토그래피 컬럼을 이용하여 고순도로 분리 정제하는 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따라 리놀레인산 및 올레인산을 고순도로 분리정제하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따라 에이코사펜타에노인산 (EPA)을 고순도로 분리정제하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

본 발명의 목적은 리놀레인산이나 올레인산 등을 고농도로 함유하는 식물유나 EPA를 고농도로 함유하는 정어리 등의 어유의 지방산을 원료물질로 하여 2단계로 요소부가결정화 방법을 수행하고, 이어서 냉각결정화 방법 또는 고액 크로마토그라피법을 선택적으로 이용함으로써 99% 이상의 고순도로 불포화지방산을 분리정제 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 추가의 목적은 리놀레인산 또는 올레인산을 고농도로 함유하는 홍화유, 옥배유 또는 올리브유 등의 식물유 지방산을 원료로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계의 요소부가결정화 단계를 통해 고순도의 농축 불포화지방산을 회수하고, 상기 고순도 농축 불포화지방산을 헥산이나 헵탄 등 유기용매를 사용하여 교반없이 -5℃∼-10℃ 까지 방냉하여 냉각결정화시켜 99%이상의 고순도로 리놀레린산및 올레인산을 분리정제하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 EPA를 고농도로 함유한 정어리유 등의 어유 지방산을 원료로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계의 요소부가결정화 단계를 통해 고순도의 농축 불포화지방산을 회수하고, 상기 고순도 농축 불포화지방산을 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액 크로마토그래피 컬럼을 이용하여 99% 이상의 고순도로 불포화지방산인 EPA를 분리정제하는데 있다.

이하 도면을 참고로 하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따라 특히 식물유에 다량으로 함유되어 있는 리놀레인산 및 올레인산을 고순도로 분리정제하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

본 발명에 따르면, 리놀레인산 또는 올레인산은 이들 불포화지방산을 고농도로 함유하는 홍화유, 옥배유 또는 올리브유 등의 식물유 지방산을 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시키고, 이어서 유기용매를 사용하여 농축 불포화지방산을 교반없이 -5℃∼-10℃ 까지의 온도에서 냉각결정화시키는 방법에 의해서 99%이상의 고순도로 분리 및 정제할 수 있다. 도 1을 참고로하여, 본 발명에 따르는 리놀레인산 및 올레인산의 분리정제 방법은 이하에서 구체적으로 설명하는 단계로 구성된다:

(1) 메탄올 : 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비가 되도록 메탄올에 요소를 첨가하고, 65℃-75℃로 승온시켜 완전히 용해시킨 후, 식물유 지방산을 분할 주입하고 0.2℃-0.5℃/분의 속도로 상온까지 냉각시키는 제 1 요소부가결정화 단계;

(2) 요소부가결정화를 수행한 후, 요소에 포접된 요소부가체 (UIC) 형태의포화 및 불포화지방산은 감압하에서 여과하여 분리 제거하는 단계;

(3) 수득한 불포화지방산을 함유하는 여액을 진공 회전증발기를 이용하여 증발시킴으로써 잔여 메탄올을 증발시켜 제거하여 고형분을 수득하는 단계;

(4) 고형분에 잔류하는 요소와 메탄올 잔량을 제거하기 위해 물과 소량의 염산을 가하고 교반한 후 상층부의 불포화지방산 층을 회수하는 단계;

(5) 메탄올에 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비로 가하여 혼합시키고, 65℃-75℃에서 완전히 용해시킨 후. 여기에 단계 (4) 에서 분리된 불포화지방산을 5-8회에 걸쳐서 분할 주입하여 0.2℃-0.5℃/분의 냉각속도로 상온까지 냉각시키는 제 2 요소부가결정화 단계;

(6) 혼합물을 감압하에 여과하여 불순물을 함유하는 여액을 제거하고, 고체입자상의 요소부가체 형태로 농축 불포화지방산 (97-98%)을 회수하는 단계;

(7) 회수된 고체입자상의 농축 불포화지방산에 물과 헥산을 가하고 소량의 염산을 가하여 요소와 농축 리놀레인산 또는 올레인산을 상분리시켜 상층부의 고순도 리놀레인산 또는 올레인산을 회수하는 단계;

(8) 수득된 농축 리놀레인산 또는 올레인산을 물로 2-3회 세정한 후 회전증발기로 헥산을 제거하여 고순도 리놀레인산 (순도: 98% 이상)을 수득하는 단계; 및

(9) 수득한 고순도 불포화지방산을 추가로 정제하기 위하여 유기용매를 가하여 완전히 용해시킨 후 교반없이 -5℃∼-10℃까지 냉각결정화시키는 단계.

도 2는 어유에 특히 다량으로 함유되어 있는 불포화지방산인 EPA를 고순도로 분리정제하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

본 발명에 따르면, EPA는 EPA를 고농도로 함유한 정어리유 등의 어유 지방산을 원료로 하여 메탄올과 요소를 이용하여 2단계의 요소부가결정화 단계를 통해 고순도의 농축 불포화지방산을 회수하고, 상기 고순도 농축 불포화지방산을 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액 크로마토그래피 컬럼에 통과시킴으로써 99% 이상의 고순도로 분리 및 정제할 수 있다. 도 2를 참고로하여, 본 발명에 따른 EPA의 분리정제 공정은 구체적으로 다음의 단계들로 구성됨을 특징으로 한다.

(1) 우선 메탄올 : 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비가 되도록 메탄올에 요소를 첨가하고, 65℃-75℃로 승온시켜 완전히 용해시킨 후, 어유 지방산을 분할 주입하고 0.2℃-0.5℃/분의 속도로 상온까지 냉각시키는 제 1 요소부가결정화 단계;

(2) 요소부가결정화를 수행한 후, 요소에 포접된 요소부가체 형태의 포화 및 불포화지방산은 감압하에서 여과하여 분리 제거하는 단계;

(6) 혼합물을 감압하에 여과하여 불순물을 함유하는 여액을 제거하고, 고체입자상의 요소부가체 형태로 농축 EPA를 회수하는 단계;

(7) 회수된 고체입자상의 농축 불포화지방산에 물과 헥산을 가하고 소량의 염산을 가하여 요소와 농축 EPA를 상분리시켜 상층부의 고순도 EPA를 회수하는 단계;

(8) 수득된 농축 EPA를 물로 2-3회 세정한 후 회전증발기로 헥산을 제거하여 고순도 EPA를 수득하는 단계; 및

(9) 수득한 고순도 EPA를 고순도로 추가로 정제하기 위하여 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액 크로마토그래피 컬럼에 통과시켜 분리정제하는 단계.

상기한 본 발명의 방법에서 사용되는 유지지방산 원료물질로는 올레인산, 리놀레인산 및 감마 리놀레닌산 등을 고농도로 함유하고 있는 식물유, 및 지방산 및 EPA를 고농도로 함유한 어유 중의 어떤 것이라도 사용될 수 있으나, 특히 바람직하게는 홍화유, 올리브유, 옥배유, 정어리유 등이 사용된다. 이들 원료물질은 출발물질로 사용하기 전에 통상의 방법, 예를들어 AOAC방법에 의해 지방산으로 전환시켜 사용한다. 이들 원료물질로부터 본 발명에 방법에 따라 최종적으로 수득되는 고순도 불포화지방산은 순도가 99% 이상인 리놀레인산, 올레인산 또는 EPA 임을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 유지지방산은 일시에 주입하는 것이 아니라 약 5-8회에 걸쳐 분할 주입하는데, 이는 요소분자군의 거동을 제어하여 요소결정의 석출로 인한 요소 활용도의 저하를 방지하고, 고온에서 오랜 시간 유지되는 시간을 감소하여 제품의 산화안정성을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명의 고순도 불포화 지방산의 분리, 정제에 있어서는 메탄올에 요소를 투입한 후 65-75℃로 승온시켜 혼합물을 완전히 용해시킨 후, 지방산을 5-8회에 걸쳐 분할 주입하고 0.2-0.5℃/분의 빠른 냉각속도로 냉각시킴으로써 비평형 냉각상태를 형성시킨다. 평형상태의 냉각에서는 요소와 요소부가체의 분자군 형성으로 인한 결정석출 온도차이가 4-5℃ 정도로서 요소의 결정석출을 피할 수 없게 되지만 지방산을 수회 분할 주입함으로써 요소의 분자군 형성을 제어하게 되어 빠른 냉각속도로 거의 전량의 요소부가체를 형성하게 한다. 이러한 분할 주입방법을 적용하면 종래의 요소와 지방산의 비율 중 요소의 양을 줄여주고 냉각되는 온도구간을 분리해줌으로써 원하는 지방산만을 요소부가체로 형성시킬 수 있었다.

리놀레인산이나 올레인산을 분리시키기 위해서 식물성 유지지방산을 원료로하여 제 1 요소부가결정화 단계를 수행하면, 팔미틴산, 스테아린산 및 대부분의 올레인산 등이 포함된 포화지방산은 요소에 포접된 요소부가체 형태로 침전된다. 이 침전된 요소부가체를 단계 (2)에서 여과하여 제거함으로써 소량의 요소와 리놀레인산 및 알파-리놀레닌산 등의 불포화지방산이 존재하는 여액을 분리시킨다. 한편, 단계 (5)의 제 2 요소부가결정화 단계 후에는 반응에 사용된 잔여량의 요소와 불순물인 알파-리놀레인산 등이 함유된 여액을 여과하여 제거한다.

식물유 지방산에서 리놀레인산 또는 올레인산을 고순도로 분리, 정제하는 공정의 마지막 단계 (9)인 냉각결정화 단계에서 요소부가체 형태의 목적하는 불포화지방산을 고순도로 분리 정제하기 위해 첨가되는 유기용매는 불포화지방산에 대하여 중량기준으로 1 : 1-4 의 비율로 첨가하는 것이 중요하다. 유기용매로는 헥산또는 헵탄 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 어유 지방산에서 고순도 EPA를 분리 정제하는 공정에서는 Ag-실리카 또는 Ag-실리카가 충전된 고액 크로마토그래피 컬럼을 이용하여 불포화 지방산을 농축시킴을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 공정시간의 단축으로 인한 대량생산 및 산화안정성을 유도할 수 있게 되었다.

이하에서는 참고예 및 실시예를 참고로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 의해서 어떤 식으로든 한정되는 것은 아니다.

[참고예 1] 중성지질의 지방산전환

중성지질의 지방산 전환은 AOAC 방법에 준하여 실시했다. 먼저 물 (1.6 ℓ)과 에탄올 (1.6 ℓ)의 혼합용액에 NaOH (480 g) 및 Na₂EDTA (5 g)를 60℃에서 용해시킨 후, 중성지질(1 ㎏)을 넣고 30분간 비누화시켰다. 그후 헥산 (7 ℓ)과 물 (0.8 ℓ)을 주입하여 1시간 혼합 교반한 후, 정치시켰다. 이후 상층부의 비비누화물질을 제거하고, 하층부의 용액에 진한 염산을 주입하며 pH를 1로 조정하여 상층부의 지방산층을 회수하고 회전진공증발기로 헥산을 제거하였다.

[참고예 2] 지방산 조성의 분석

지방산의 조성을 분석하기 위해 AOAC 방법 (참조: "Preparation of an ω3Fatty Acid Concentrate from Cod Liver Oil",JAOCS, Vol. 59, No. 3, March 1982, pp. 117-118)에 의해 지방산 메틸에스테르로 전환시켰다. 이를 위해서 가스크로마토그래피 분석기로는 휴렛패커드사의 HP5890 시리즈 II를 사용하였으며, 검출기는 휴렛패커드사의 FID 이고, 이때 사용되는 칼럼은 휴렛패커드사의 슈펠코왁스 (Supelcowax) 10으로 분석시에 온도는 2.5℃/분의 속도로 175℃에서 240℃로 승온시켰고, 주입기 온도는 250℃이고, 검출기 온도는 260℃이다.

[참고예 3] 고액 크로마토그래피용 충진제(Ag-실리카, Ag-알루미나)의 제조

끓는 물에 질산은(AgNO₃) 분말 20 g을 넣고 교반하에 질산은을 완전 용해시킨 후 분말상의 실리카 200 g을 넣고 1-2 시간 교반한 후, 100-120℃의 온도에서 건조시켜 분말상의 Ag-실리카 충진제 (filler)를 제조하였다.

Ag-알루미나 충진제는 실리카 분말대신 알루미나 분말을 사용하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.

(실시예 1) 고순도 리놀레인산의 분리정제

메탄올 4 ℓ에 요소 1.5 ㎏을 가하고, 70℃로 승온시켜 완전히 용해시킨 후 참고예 1의 방법에 의해 전환된 홍화유 지방산 (지방산 조성: 팔미틴산 8 GC Area%, 스테아린산 1.7 GC Area%, 올레인산 15 GC Area%, 리놀레인산 75 GC Area%, 알파-리놀레닌산 0.3 GC Area%) 1 ㎏을 6회에 나누어 분할 주입하고, 0.2℃/분의냉각속도로 상온까지 냉각시켰다. 생성된 반응혼합물을 여과하여 요소에 포접된 요소부가체 형태의 팔미틴산, 스테아린산 등이 포함된 포화화지방산 및 대부분의 올레인산을 제거하고, 소량의 요소와 리놀레인산 및 알파-리놀레닌산 등의 불포화지방산이 존재하는 여액을 분리시켰다. 분리된 여액을 진공회전증발기를 이용하여 증발시켜 잔류하는 메탄올을 제거하고 고형분을 수득하였다. 고형분에 잔류하는 요소와 메탄올의 잔량을 제거하기 위해 물 1 ℓ와 소량의 염산을 가하고 교반한 후, 상층부의 불포화지방산 층을 회수하였다. 이어서, 메탄올 4 ℓ에 요소 1.5 ㎏을 가하고 70℃에서 완전 용해시킨 후, 상기에서 수득한 불포화지방산을 6회에 걸쳐 분할 주입하고 0.2℃/분의 냉각속도로 상온까지 냉각시켜켰다. 이어서 감압하에 여과를 실시하여 알파-리놀레인산이 주성분인 여액을 여과, 제거한 후에 고체입자상의 요소부가체 형태로 농축 리놀레인산 (97-98%)를 회수하였다. 고체입자상의 고순도 리놀레인산에 물(2 ℓ)과 헥산(2 ℓ)을 가하고, 소량의 염산을 가하여 요소와 농축 리놀레인산을 상분리시켜 상층부의 고순도 리놀레인산을 회수하였다. 헥산에 용해된 상태로 존재하는 농축 리놀레인산을 물로 3회 세정한 후, 회전증발기로 헥산을 증발시켜 제거하고 고순도 리놀레인산 (순도:98%)을 수득하였다.

이어서, 상기에서 수득한 고순도 리놀레인산 700g을 추가로 정제하기 위하여 헥산 700 ㎖를 가하여 완전히 용해시킨 후, 교반없이 -5℃ 내지 -10℃에서 냉각결정화시켰다. 수득된 고체상의 결정체를 여과하여 헥산을 제거하여 수율이 84%이고 순도가 99.8%인 고순도 리놀레인산 630g을 수득하였다. 이러한 방법으로 수득한 고순도 리놀레인산의 성분 분석은 참고예 2의 방법에 따라 실시하였으며, 그 분석결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(실시예 2) 고순도 올레인산의 분리 정제

메탄올 4 ℓ에 요소 1.5 ㎏을 가하고 75℃에서 완전히 용해시킨 후 참고예 1의 방법에 따라 전환된 올리브유 지방산 (지방산 조성 : 팔미틴산 12 GC Area%, 팔미토올레인산 2 GC Area%, 스테아린산 4 GC Area%, 올레인산 70 GC Area%, 리놀레인산 12 GC Area%) 1 ㎏을 7회에 걸쳐 분할 주입하고 0.3℃/분의 냉각속도로 상온까지 냉각시켰다. 반응혼합물을 감압하에 여과하였다. 여액을 진공회전증발기를 이용하여 증발시켜 잔여 메탄올을 제거하여 고형분을 수득하였다. 고형분에 잔류하는 요소와 메탄올을 제거하기 위해, 고형분에 물 2 ℓ와 소량의 염산을 가하여 교반한 후에, 상층부의 불포화지방산 층을 회수하였다. 이어서, 메탄올 6 ℓ에 요소 2 ㎏을 재차 가하고 70℃에서 완전히 용해시킨 후 상기에서 회수한 불포화지방산을 6회에 걸쳐 분할, 주입하고 0.2℃/분의 속도로 상온까지 냉각시켰다. 반응혼합물을 감압하에 여과하여 고체입자를 회수하고, 이 고체입자에 물 (2 ℓ)과 헥산 (2 ℓ)을 가하고 소량의 염산을 가하여 요소와 농축 올레인산을 상분리시켜 상층부의 고순도 올레인산을 회수하였다. 분리된 상층부의 헥산층을 물로 2-3회 세정한 후, 헥산을 증발시켜 제거하여 고순도 올레인산 680 g을 수득하였다.

이어서, 상기에서 수득한 고순도 올레인산 680 g을 추가 정제하기 위하여 헥산 700 ㎖를 가하여 완전히 용해시킨 후, 교반없이 -5℃ 내지 -10℃로 냉각시켜 결정화시켰다. 생성된 결정체를 여과하고 증발시켜 헥산을 제거하여 수율이 87%이고 순도가 99.7%인 고순도 올레인산 609g를 수득하였다.

이러한 방법으로 수득한 고순도 올레인산의 성분 조성은 참고예 2의 방법에 따라 분석하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 3) 고순도 EPA의 분리정제

메탄올 12 ℓ에 요소 4 ㎏을 가하고 70℃에서 완전히 용해시킨 후, 참고예 1의 방법에 따라 전환시킨 정어리유 지방산 (지방산 조성: 미리스틴산 7 GC Area%, 팔미틴산 18 GC Area%, 팔미토올레인산 10 GC Area%, 스테아린산 3 GC Area%, 올레인산 14 GC Area%, 리놀레인산 2 GC Area%, 스테아도닌산 2.5 GC Area%, EPA 18 GC Area%, DHA 10 GC Area%, 기타 15.5 GC Area% 를 6회에 걸쳐 분할하여 주입하고, 0.3℃/분의 속도로 상온까지 냉각시킨 후, 감압하에 여과하였다. 진공회전증발기를 사용하여 여액중의 메탄올을 증발시켜 제거하여 고형분을 수득하였다. 그후, 고형분에 물 2 ℓ와 소량의 염산을 가하고 교반한 후, 상층부의 불포화지방산층을 회수하였다. 이어서, 메탄올 4.5 ℓ에 요소 1.5 ㎏을 재차 가하고, 70℃에서 완전히 용해시킨 후, 상기에서 회수된 불포화지방산을 6회에 걸쳐 분할하여 주입하면서 상온까지 0.2℃/분의 속도로 냉각시켰다. 이어서, 반응혼합물을 감압하에 여과하여 여액을 제거하고 고체입자상의 EPA를 회수하였다. 분리된 고체입자에 물 (2 ℓ)과 헥산 (2 ℓ)을 가하고 소량의 염산을 가하고 상분리시켜 상층부의 농축 EPA를 회수하였다. 분리된 상층부의 헥산층을 물로 2-3회 세정한 후, 회전증발기 상에서 증발시켜 헥산을 제거하고 농축 EPA를 수득하였다.

상기에서 수득된 농축 EPA를 참고예 3에서 제조한 Ag-실리카 충진제가 충진된 고액 크로마토그래피 컬럼을 통해 분획화시켰다. 분획은 컬럼내에 Ag-실리카 충진제를 150 g 충진하고, 약 50 g 정도의 농축분을 헥산 2 ℓ에 용해시킨 후 5% 에테르와 함께 컬럼에 통과시키며 분리정제한다. 분획화된 액상층중의 헥산을 제거하여 순도가 99.2%인 고순도 EPA 108 g (수율: 60%)을 수득하였다. 생성된 고순도 EPA 지방산을 참고예 2의 방법에 따라 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

본 발명은 요소분자군의 거동을 제어하는 방법을 개발한 것으로, 요소분자군의 거동을 제어함으로써 빠른 냉각속도에서도 요소의 결정석출 없이 원하는 지방산들을 완벽히 요소부가체를 형성시킬 수 있기 때문에 본 발명은 요소부가체내에 존재하는 지방산들의 공기접촉을 극소로 하여주는 분자캡슐화(molecular encapsulation) 기술로서 안정성이 매우 좋으며 고순도 분리 정제를 위하여 분자군 거동을 임의로 제어하여 그 분리의 선택성을 크게 증가시킨 것이다.

Claims

유지지방산을 메탄올과 요소로부터 2단계로 요소부가결정화시키고, 이어서 냉각결정화시키거나 고액 크로마토그라피시킴을 특징으로하여, 불포화지방산을 고순도로 분리정제하는 방법.
제 1 항에 있어서, 유지지방산이 홍화유, 올리브유, 옥배유 또는 정어리유로부터 유도되는 방법.
제 1 항에 있어서, 식물유 지방산을 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시키고, 이어서 유기용매를 사용하여 농축 불포화지방산을 교반없이 -5℃ ∼ -10℃ 까지의 온도에서 냉각결정화시켜서 리놀레인산 또는 올레인산을 분리정제하는 방법.
제 3 항에 있어서,

(1) 메탄올과 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비가 되도록 메탄올에 요소를 첨가하고, 65℃-75℃로 승온시켜 완전히 용해시킨 후, 식물유 지방산을 분할 주입하고 0.2℃-0.5℃/분의 속도로 상온까지 냉각시켜 제 1 요소부가결정화 단계를 수행하고;

(2) 요소부가결정화를 수행한 후, 요소에 포접된 요소부가체 형태의 포화 및불포화지방산을 감압하에서 여과하여 분리 제거하고;

(3) 수득한 불포화지방산을 함유하는 여액을 진공 회전증발기를 이용하여 증발시킴으로써 잔여 메탄올을 증발시켜 제거하여 고형분을 수득하고;

(4) 고형분에 물과 소량의 염산을 가하고 교반하여 상층부의 불포화지방산 층을 회수하고;

(5) 메탄올에 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비로 가하여 혼합시키고, 65℃-75℃에서 완전히 용해시킨 후. 여기에 단계 (4) 에서 분리된 불포화지방산을 5-8회에 걸쳐서 분할 주입하여 0.2℃-0.5℃/분의 냉각속도로 상온까지 냉각시켜 제 2 요소부가결정화 단계를 수행하고;

(6) 혼합물을 감압하에 여과하여 불순물을 함유하는 여액을 제거하고, 고체입자상의 요소부가체 형태로 농축 불포화지방산을 회수하고;

(7) 회수된 고체입자상의 농축 불포화지방산에 물과 헥산을 가하고 소량의 염산을 가하여 요소와 농축 리놀레인산 또는 올레인산을 상분리시켜 상층부의 고순도 리놀레인산 또는 올레인산을 회수하고;

(8) 수득된 농축 리놀레인산 또는 올레인산을 물로 2-3회 세정한 후 회전증발기로 헥산을 제거하여 고순도 리놀레인산 또는 올레인산을 수득하고;

(9) 수득한 고순도 불포화지방산에 유기용매를 가하여 완전히 용해시킨 후 교반없이 -5℃∼-10℃까지 냉각결정화시킴으로써 99% 이상의 순도를 갖는 리놀레인산 또는 올레인산을 분리하는 방법.
제 4 항에 있어서, 단계 (9)에서 유기용매를 불포화지방산에 대하여 중량기준으로 1 : 1-4 의 비율로 첨가하는 방법.
5 항에 있어서, 유기용매가 헥산 또는 헵탄인 방법.
제 1 항에 있어서, 어유 지방산을 메탄올과 요소를 이용하여 2단계로 요소부가결정화시켜 고순도의 농축 불포화지방산을 회수하고, 수득한 고순도 농축 불포화지방산을 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액 크로마토그래피 컬럼에 통과시켜 EPA를 고순도로 분리정제하는 방법.
제 7 항에 있어서,

(1) 우선 메탄올 : 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비가 되도록 메탄올에 요소를 첨가하고, 65℃-75℃로 승온시켜 완전히 용해시킨 후, 어유 지방산을 분할 주입하고 0.2℃-0.5℃/분의 속도로 상온까지 냉각시켜 제 1 요소부가결정화 단계를 수행하고;

(2) 요소부가결정화를 수행한 후, 요소에 포접된 요소부가체 형태의 포화 및 불포화지방산을 감압하에서 여과하여 분리 제거하고;

(3) 수득한 불포화지방산을 함유하는 여액을 진공 회전증발기를 이용하여 증발시킴으로써 잔여 메탄올을 증발시켜 제거하여 고형분을 수득하고;

(4) 고형분에 물과 소량의 염산을 가하고 교반하여 상층부의 불포화지방산층을 회수하고;

(5) 메탄올에 요소를 2.5-3.5 : 1-2의 중량비로 가하여 혼합시키고, 65℃-75℃에서 완전히 용해시킨 후. 여기에 단계 (4) 에서 분리된 불포화지방산을 5-8회에 걸쳐서 분할 주입하여 0.2℃-0.5℃/분의 냉각속도로 상온까지 냉각시켜 제 2 요소부가결정화 단계를 수행하고;

(6) 혼합물을 감압하에 여과하여 불순물을 함유하는 여액을 제거하고, 고체입자상의 요소부가체 형태로 농축 EPA를 회수하고;

(7) 회수된 고체입자상의 농축 불포화지방산에 물과 헥산을 가하고 소량의 염산을 가하여 요소와 농축 EPA를 상분리시켜 상층부의 고순도 EPA를 회수하고;

(8) 수득된 농축 EPA를 물로 2-3회 세정한 후 회전증발기로 헥산을 제거하여 고순도 EPA를 수득하고;

(9) 수득한 고순도 EPA를 Ag-실리카 또는 Ag-알루미나가 충진된 고액 크로마토그래피 컬럼에 통과시킴으로써 EPA를 99% 이상의 고순도로 분리정제하는 방법.