KR20030077227A

KR20030077227A - 공역리놀렌산의 정제방법

Info

Publication number: KR20030077227A
Application number: KR1020020016200A
Authority: KR
Inventors: 이정일; 박구부; 하영래; 주선태
Original assignee: 이정일
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-01

Abstract

본 발명은 리놀렌산으로부터 이성화과정을 매개하여 제조된 공역리놀렌산을 저비용ㆍ고순도로 정제하는 방법으로서, 공역리놀렌산을 함유한 반응 혼합물에 메탄올 및 염산을 첨가하여 중화하는 단계를 적어도 1회 이상 수행함을 특징으로 하는 고농도의 공역리놀렌산 정제방법을 개시한다. 상기 본 발명의 구성에 의하면 저비용이면서도 공정시간을 단축할 수 있어 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 염산을 이용한 추가적인 산처리로서 정제효율을 높일 수 있다.

Description

공역리놀렌산의 정제방법{Purification Method for Conjugated Linoleic Acid}

본 발명은 리놀렌산으로부터 이성화과정을 매개하여 제조된 공역리놀렌산을 저비용ㆍ고순도로 정제하는 방법으로서, 보다 상세하게는 공역리놀렌산(CLA)을 함유한 반응 혼합물에 적어도 1회 이상 메탄올 및 염산을 첨가하여 중화시킴으로써 층분리의 성질을 이용해 고순도로 CLA를 정제하는 방법에 관한 것이다.

기존에는 이성화 반응결과 유기용매에 녹아 있는 CLA를 분리하기 위해서는 많은 시간이 소요되며, 또한 분리정제용 용매로 핵산을 사용하므로 매우 많은 비용이 소요되고 있다. 게다가 용매의 회수시 반드시 진공농축기를 사용해야 하므로 추가적인 공정설비가 요구되고 공정이 번잡하며 비경제적인 단점이 지적된다.

CLA는 불포화 지방산으로 만성질병인 암을 예방할 수 있고 성인병의 원인중 하나인 혈중 HDL을 증가시키며, 저장성을 연장시키는 기능이 보고되고 있다. 특히 CLA는 안전하며 항산화 기능 및 기타 여러 가지 보조기능을 수행하는 물질이다.

반추위를 가진 소나 양 등의 육류 및 유제품에도 천연의 CLA가 있지만 그 양은 매우 미량이라 생리활성을 나타내지 못하여 현재는 화학적으로 합성하여 가축에 대량 축적시키고자 하는 노력들이 진행되고 있다.

하지만 상술한 바와 같이 화학적으로 합성하는 경우 아직까지는 높은 생산비와 많은 시간이 소요되고 있어 비경제성을 면치 못하고 있어서 이에 대한 대안이 시급한 실정이다.

본 발명자는 상기와 같이 종래 CLA 정제공정상의 문제점에 대한 대안으로 저비용이면서도 고순도로 정제할 수 있는 방법을 연구하여 오던 중 본 발명에 이르게 되었다. 즉 용매로서 핵산 대신 상대적으로 훨씬 저렴한 메탄올과 염산을 사용하는 경우 핵산 회수시 수반되던 시간 및 장비로부터 자유로워지고, 또한 순도를 매우 높일 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에 따라 본 발명의 목적은 저비용이면서도 고순도로 CLA를 정제하는 방법을 제공함에 있으며,

또한 본 발명의 또 다른 목적으로는 상기 방법으로 정제된 고순도의 CLA를 가축에게 급여하여 다기능성을 갖는 고기능성, 저콜레스테롤의 축산물을 생산하고 동시에 닭에게 급여하여 계란 등에 다량으로 축적시켜 이로부터 CLA를 추출하여 의약품이나 건강보조식품 등으로 사용하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 리놀렌산으로부터 이성화과정을 매개하여 제조된 공역리놀렌산을 정제하는 방법으로서,

공역리놀렌산을 함유한 반응 혼합물에 적어도 1회 이상 메탄올 및 염산을 첨가하여 중화하는 단계를 포함하는 고농도의 공역리놀렌산 정제방법을 포함한다.

상기와 같이 본 발명의 특징은 종래 식물성 오일 등을 이용해 오일내에 함유된 리놀렌산으로부터 이성화 반응을 매개하여 제조되는 공역리놀렌산의 저비용, 고농도의 정제방법에 있다.

따라서 이성화 반응에 의한 공역리놀렌산의 제조공정은 공지의 알려진 어떠한 공정 및 조건이라도 본 발명의 정제방법이 적용되어짐에 유의해야 한다.

상기에서 "반응 혼합물"이라 함은 공지의 원료(식물성 오일과 유기용매 등)를 이용해 이성화 반응시킨 결과 얻어지는 반응물로서 아직 정제가 되지 않은 혼합물(산처리로 중화반응을 거친 혼합물을 포함한다)을 의미한다. 본 발명에 사용가능한 식물성 오일로는 옥수수유, 대두유, 면실유, 해바라기씨유 등이 있으며 특별히 한정되지는 아니한다. 또한 유기용매도 특별히 한정되지는 아니하며, 예를 들면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등을 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명은 상기 원료로서 식물성 오일과 유기용매의 조성비를 조절함으로써 CLA 생산수율을 조절할 수 있다. 즉 상대적으로 고가인 유기용매의 첨가량이 정해진 경우 식물성 오일을 고순도가 유지될 수 있는 최대범위까지 첨가함으로써 제조 코스트를 절약할 수 있다. 후술하는 실시예에서는 옥수수유를 원료로 하고,유기용매로는 에틸렌글리콜을 사용하여 각 첨가량에 따른 생산수율을 조사한 결과 원유 대비 최대 120 중량% 까지는 95%이상의 고순도를 보였으며 그 이하에서는 100%를 유지하고 있음을 확인할 수 있다(하기 표 2참조). 따라서 상기 경우에는 순도 100%를 유지하고자 하는 경우 원료대비 최대 100중량%를 첨가하면 된다.

상기 결과로부터 다른 원료를 사용한 경우에도 동일한 원리가 적용될 수 있음은 물론이다.

이하 본 발명의 CLA 정제방법을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 의하면 반응 혼합물에 메탄올과 염산을 첨가하여 강하게 흔들어준 다음 약 5∼10분 정도 방치하면 비중차이를 이용해 CLA 층을 효과적으로 분리할 수 있다. 보다 구체적으로는 비중이 낮은 CLA는 상층을 형성하고, 상대적으로 비중이 높은 물, 염산, 용매(예를 들면 에틸렌글리콜) 등은 하층을 형성하여 층의 분리가 이루어지게 되는데 이 경우 메탄올은 물층으로 내려가기 때문에 상층에는 순수한 CLA만 남게 된다.

보다 고농도의 CLA를 정제하기 위해서는 바람직하기로는 상기 과정을 동일하게 수회 반복 수행한다.

상기 정제 공정에 사용되는 메탄올 및 염산의 함량은 특별히 한정되지는 아니한다. 바람직한 실시 함량으로는 메탄올은 혼합물 중량대비 3∼10 중량%, 염산(3N)은 혼합물 중량대비 0.1∼10 중량% 첨가한다. 하지만 상기 설정된 범위는 절대적인 것이 아니어서 상기 범위와 다소 벗어나는 경우라도 본 발명의 실시가 불가능한 것으로 되는 것은 아니다. 따라서 메탄올 및 염산의 함량이 모두 10중량%를초과하여 첨가하더라도 일정한 정제수율은 확보할 수 있지만 이는 비경제적이므로 상기 범위가 바람직하다.

상기 방법으로 얻어지는 고순도의 CLA는 가축 등의 사료조성물로 첨가될 수 있다. 이 경우 다기능성을 갖는 고기능성, 저콜레스테롤의 축산물을 생산할 수 있으며, 닭에게 급여하여 계란 등에 다량으로 축적시킨 후 이로부터 CLA를 추출하여 의약품이나 건강보조식품 등으로 사용될 수도 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

<실시예 1>

225 L의 에틸렌글리콜 용매에 40kg의 KOH를 넣고 180℃까지 가열하였다. 여기에 시판되는 옥수수 식용유 200 L를 첨가하고 2시간 동안 이성화 반응을 수행하였다. 그런 다음 10N 염산 9 중량%를 첨가하여 반응 혼합물을 중화하였다. 여기에 표 1에서와 같이 메탄올 1 내지 4 중량%, 3N 염산 1 내지 4 중량%로 변화시켜 첨가하면서 중화반응을 수행하였다. 상기 과정을 동일하게 반복하여 상층액을 회수하여 CLA를 분리하였다. 분리된 순수한 CLA는 황갈색을 띄며 산도는 중성에 가깝다.

상기 실험결과를 표 1에 정리하였다.

<표 1>

구 분	메탄올 염산의 첨가량(혼합액에 대한 비율: 중량%)
구 분	1:1	1:2	1:3	1:4	2:1	2:2	2:3	2:4	3:1	3:2	3:3	3:4	4:1	4:2	4:3	4:4
생산수율	0%	0%	0%	0%	15%	20%	20%	20%	30%	40%	100%	100%	80%	80%	100%	100%

상기 결과에서 알 수 있듯이 메탄올과 염산을 과량 사용하여도 CLA의 분리에는 문제가 없으나 다만 경제성 등을 고려해 볼 때 각각 3중량% 첨가하는 경우가 가장 적절한 것으로 판단되었다.

기존에 핵산을 이용하는 경우 지질속에 핵산이 완전히 회수되지 않아 핵산냄새가 나는 단점이 있는 반면 상기 본 발명에 의하면 지질층과 물층을 분리하기 때문에 냄새를 거의 제거할 수 있다.

상기 본 발명의 방법과 핵산을 용매로 하는 기존의 방법에 의한 생산실적을 비교한 결과는 하기 표 2와 같다.

<표 2> 생산실적 비교

구 분	20ℓ 생산시간	생산수율	생산비용	비 고
기존의 방법	소규모로는 하루에 1ℓ정도 생산 : 20일	옥수수유 이용시 52% CLA 생산	10,000∼15,000/kg	지질이 핵산에 녹아져 있기 때문에 용매회수를 위해서는 진공농축기를 이용하여 회수하며, 대용량을 생산하기 위해서는 많은 시간이 소요됨.
본 발명	1일	옥수수유 이용시 52∼56% CLA 생산	2,500∼3,000/kg	지질회수용으로 첨가된 메탄올은 물과 염산으로 섞여 분리가 필요 없음.

상기 결과로부터 본 발명에 의한 방법이 생산효율성에 있어서 매우 우수함을확인할 수 있다.

<실시예 2>

용매인 에틸렌 글리콜의 함량과 옥수수 기름의 첨가비에 따른 CLA 생산수율을 측정하였다. CLA제조공정은 상기 실시예 1에서와 동일한 과정에 의하여 수행되었으며 그 결과는 표 2에 나타내었다.

<표 3>

구 분	에틸렌글리콜 : 옥수수유
구 분	1:0.5	1:0.6	1:0.7	1:0.8	1:0.9	1:1	1:1.1	1:1.2	1:1.3	1:1.4	1:1.5	1:1.6	1:1.7
기존의 방법	100%	100%	100%	100%	100%	100%	95%	90%	50%	30%	15%	10%	10%
본 발명	100%	100%	100%	100%	100%	100%	98%	95%	60%	30%	17%	10%	10%

*100% : 옥수수 기름에 포함되어 있는 리놀렌산 함량이 전부 공역리놀렌산으로 바뀜을 의미.

상기 실험결과에서 알 수 있듯이 에틸렌 글리콜의 함량과 옥수수 기름과의 관계는 옥수수 기름의 첨가량이 일정 수준이상에서는 점차 수율의 감소가 있음을 확인할 수 있다. 상기 결과로부터 에틸렌 글리콜이 고가인 점을 감안하면 옥수수 기름의 함량을 적절하게 조절함으로써 CLA의 순도를 거의 100%에 가깝게 조절할 수 있다. 따라서 옥수수기름을 사용하는 경우 에틸렌 글리콜의 중량 대비 최대 120 중량% 까지 첨가하는 경우가 수율면에서 바람직함을 알 수 있다.

본 발명에 의하면 CLA를 추출하기 위해 고가인 핵산 대신에 가격이 저렴한 메탄올을 사용함으로써 핵산용매회수를 위한 추가적인 장치가 필요없다. 따라서 저비용이면서도 공정시간을 단축할 수 있어 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 염산을 이용한 추가적인 산처리로서 정제효율을 높일 수 있다.

Claims

리놀렌산으로부터 이성화과정을 매개하여 제조된 공역리놀렌산을 정제하는 방법에 있어서,

공역리놀렌산을 함유한 반응 혼합물에 메탄올 및 염산을 첨가하여 중화하는 단계를 적어도 1회 이상 수행함을 특징으로 하는 고농도의 공역리놀렌산 정제방법
제 1항에 있어서,

메탄올의 함량은 혼합물 중량대비 3∼10 중량% 첨가되며, 염산의 함량은 3N을 기준으로 혼합물 중량대비 0.1∼10 중량% 첨가됨을 특징으로 하는 공역리놀렌산 정제방법
제 1항에 있어서,

메탄올과 염산의 함량은 각각 혼합물 중량대비 3중량%로 함을 특징으로 하는 공역리놀렌산 정제방법
제 1항에 있어서,

이성화 과정에 소요되는 유기용매의 첨가량이 정해진 경우 식물성 오일을 목적하는 순도가 유지될 수 있는 최대범위까지 첨가함을 특징으로 하는 공역리놀렌산 정제방법
제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항의 방법으로 정제된 공역리놀렌산을 유효성분으로 함유하는 사료조성물