KR20040103979A - 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르, 그 제조법, 및 이들을함유하는 조성물 - Google Patents

아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르, 그 제조법, 및 이들을함유하는 조성물 Download PDF

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Abstract

식품, 화장품, 의약품의 분야에서 응용이 기대되고, 또한 장쇄 지방산 에스테르형 아스타산틴에 비하여, 소화 흡수성 및 조직 이행성이 높은 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르를 제공한다.
종래 방법에서는, 리파아제의 촉매 작용을 이용하여 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르를 합성하고자 하여도 에스테르가 형성되지 않았지만, 본 발명에서는 반응계내에 소정량의 물을 첨가하여, 아스타산틴 또는 그 장쇄 지방산 에스테르와, 중쇄 지방산 또는 그 트리글리세리드 또는 적당한 에스테르를 반응시킴으로써 아스타산틴 중쇄 지방산의 모노에스테르 및/또는 디에스테르를 함유하는 조성물을 제조한다. 또 필요에 따라 이들 모노에스테르 및/또는 디에스테르를 단리한다. 본 발명의 조성물을 함유하는 식품이나 화장품도 제공한다.

Description

아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르, 그 제조법, 및 이들을 함유하는 조성물 {ASTAXANTHIN MEDIUM-CHAIN FATTY ACID ESTER, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND COMPOSITION CONTAINING THE ESTER}
유리형 아스타산틴은 일반적으로는 다음 식 (1) 로 표시되는 색소이다.
천연계에는 상기 기재한 유리형과 수산기에 지방산이 결합한 에스테르형이 알려져 있다. 이 에스테르 결합한 지방산은 통상 탄소수가 16 이상인 장쇄 지방산으로서, 결합하는 지방산의 수에 따라서 모노에스테르형과 디에스테르형으로 분류되고 있다.
아스타산틴은 카로티노이드의 1 종으로서, 현저한 항산화 작용과 프로비타민 A 로서의 활성을 갖는 것이 알려져 있고, 그 색과 생리 기능 (항산화 작용) 으로 인해 천연 착색료, 화장료, 건강 식품 및/또는 보충제(supplement)로서 이용되고 있다. 아스타산틴은 크릴 (krill), 새우, 게, 효모의 파피아 (Pfaffia Paniculata Kuntze), 녹조류의 헤마토코카스 (haematococcusu) 로부터 추출된 것을 이들 용도에 사용하고 있다. 아스타산틴은 새우ㆍ게 등의 갑각류, 연어ㆍ송어의 근육, 알, 도미ㆍ잉어ㆍ금붕어 등의 체표 등에 널리 분포하는 적등색(赤橙色)의 색소이다. 이미 화학 합성되어 있으며, 합성된 아스타산틴은 양식어의 착색 용도시에 사료 첨가물로서 이용되고 있다. 천연에서는, 아스타산틴은 유리형 아스타산틴으로서 또는 아스타산틴의 지방산 에스테르로서 단독으로 또는 혼합물로서 존재한다. 또한, 지방산 에스테르는 일반적으로 팔미틴산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, EPA, DHA 등의 장쇄 지방산 에스테르의 혼합물로서 존재한다. 또한, 천연 유래의 아스타산틴은, 파피아 유래의 것이 유리형 아스타산틴으로서 알려져 있는 것 외에, 아스타산틴의 소위 장쇄 지방산 에스테르의 혼합물, 또는 장쇄 지방산 에스테르와 유리형 아스타산틴과의 혼합물로서 존재하는 것이 알려져 있다. 그리고, 아스타산틴은 그 유리형보다도 에스테르형이, 장관흡수율이 좋고, 경구 흡수성이 우수하다는 점도 알려져 있다 (식품과 개발, Vol.27, No.3, 38-40 (1992), 화학과 생물, Vol.28, No.4, 219-227 (1990)). 에스테르형 아스타산틴을 얻는 방법에 대해서도 몇몇 방법이 공표되어 있다. 즉, 리파아제를 촉매로 한 아스타산틴과 장쇄 지방산의 에스테르화 방법 (일본 공개특허공보 평11-290094호), 팔미틴산 에스테르의 화학 합성법 (일본 공개특허공보 평1-202261호) 도 개시되어 있다. 한편, 카프르산, 라우르산 등의 중쇄 지방산 에스테르에 대해서는 일정 종류의 녹조나 식물에 존재하고 있음이 알려져 있지만, 미량밖에 존재하지 않는다. 특히 카프릴산의 중쇄 지방산 에스테르에 대해서는 그 존재 가능성은 시사되어 있지만 화합물로서는 특정되어 있지 않다 (Comp. Biochem. Physiol., B: Comp. Biochem. (1987), 86B(3), 587-591). 또한 이들 에스테르류는 화학적으로나 효소적으로도 합성된 적이 없어, 그들의 물성이나 기능이 조사되어 있지 않다.
본 발명은, 아스타산틴 (Astaxanthin) 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 제조 방법 및 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 리파아제의 전이 반응을 사용하여, 유리 아스타산틴 또는 아스타산틴 지방산 에스테르 또는 이들이 여러 가지 혼합된 아스타산틴류와 중쇄 지방산 또는 중쇄 지방산 트리글리세리드 또는 이들 혼합물과의 에스테르화 또는 에스테르 교환 반응을 시킴으로써 얻어지는 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 제조 방법, 갑각류로부터의 추출에 의한 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 제조 방법, 및 이들을 함유하는 조성물에 관한 것이다.
도 1 은, 헤마토코카스속 녹조류로부터 추출되어 시판되고 있는 아스타산틴 (이타노, 판매명: Astax9000H) 과, 중쇄 지방산으로서 각각 모노 및 디에스테르화된 아스타산틴 (Asta-C8-monoester 및 Asta-C8-diester) 을 사용하여, 이들을 유리형 아스타산틴 환산으로 100㎎/㎏ 의 비율이 되도록 올리브 오일로 희석하여 래트에 경구 투여하고, 투여 3, 5, 7, 10 시간후에 각각 래트의 혈중 (혈장중) 에 존재하는 아스타산틴의 함량을 HPLC 를 사용하여 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2 는, 도 1 과 동일한 실험으로, 간장 중에 존재하는 아스타산틴의 함량을 HPLC 를 사용하여 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 옥탄산 메틸에스테르 표품의 GC-MS 결과를 나타낸다.
도 4 는, 크릴 정제 샘플의 GC-MS 결과를 나타낸다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명자들은 아스타산틴의 결점으로 되어 있는 나쁜 경구 흡수성이, 그 에스테르류 즉 아스타산틴 장쇄 지방산 에스테르에 있어서는 유리형 아스타산틴보다 개선되어 있는 것에 주목하여, 더욱 현저하게 경구 흡수성을 향상시키는 수단을 예의 검토한 결과, 특히 경구 흡수성이 우수한 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르에 의해 달성됨을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
즉, 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르류는 경구 투여시에 천연으로부터 얻어지는 헤마토코카스 유래 아스타산틴 (장쇄 지방산 에스테르 혼합물) 과 비교하여양호한 경구 흡수성을 나타낸다. 그리고, 소화 흡수시에 에스테르체가 유리형 아스타산틴과 유리 중쇄 지방산으로 절단되어, 유리형으로 흡수된다. 이 때 유리되어 나오는 중쇄 지방산은 대량으로 섭취하여도 체내에서 분해되어 에너지로 변환되고 체지방으로서 축적되지 않는 것도 잘 알려져 있어, 최근 높아지고 있는 건강 지향에도 충분히 부합되는 것이다.
그리고, 본 발명에 의해 얻어진 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르는, 그 자체가 신규한 물질로서 제공되는 것 외에, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 조성물은 시판되고 있는 천연 아스타산틴류와 비교하고 경구 흡수성, 및 간장 조직 이행성이 우수한 아스타산틴의 대체물로서 식품, 식품 첨가물, 화장품 등에 널리 이용이 가능하다.
아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르
본 명세서에 있어서, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르란, 상기 식 (1) 로 표시되는 화합물이 중쇄 지방산에 의해서 모노에스테르화 또는 디에스테르화된 것을 의미한다. 바람직한 중쇄 지방산은, 탄소수 8∼12 의 지방산으로, 탄소수가 짝수인 직쇄의 포화 지방산, 즉, 카프릴산 (옥탄산), 카프르산 (데칸산), 라우르산 (도데칸산) 이다.
또, 본 명세서에 있어서 장쇄 지방산이란, 중쇄 지방산보다 탄소수가 많은 것, 즉 탄소수 14 이상의 지방산을 의미한다.
효소 반응에 의한 중쇄 지방산 에스테르형 아스타산틴의 합성
본 발명자들은, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르가 장쇄 지방산 에스테르와비교하여, 소화 흡수성 및 조직에 대한 이행성이 우수하다는 것을 상기 기재된 실험에 의해 발견하였다. 이들 중쇄 지방산 에스테르형 아스타산틴의 유용성 및 식품 분야에서의 응용을 감안하여 리파아제에 의한 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르의 합성 방법을 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명의 합성 방법에는 다음의 양태가 있다.
(1) 에스테르화 반응
본 발명 방법의 일 양태는, 아스타산틴류와 지방산류으로부터 리파아제를 사용하여 에스테르화 반응시킴에 있어서, 지방산으로서 중쇄 지방산을 사용하는 것을 특징으로 하는, 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 제조 방법이다. 중쇄 지방산으로는 탄소수가 8 내지 12 인 직쇄 포화 지방산이다.
일반적으로 리파아제를 사용한 에스테르화 반응에서는 수분을 가능한한 배제하고 실시하는 것이 알려져 있다. 일본 공개특허공보 평11-290094호에 개시되어 있는 방법에서도 아스타산틴에스테르는 극히 소량의 수분 (0.02∼0.1%) 을 첨가하여 합성되고 있다. 그러나, 이 선행 기술 방법에서는 장쇄 지방산 대신에 중쇄 지방산을 사용하면 에스테르화가 충분히 이루어지지 않는다. 본 발명에서는 이 문제를 해소하기 위해, 표 1 에 나타내는 바와 같이 수 % 의 수분을 반응계에 첨가한다. 그렇게 하자 놀랍게도 아스타산틴과 중쇄 지방산으로부터 에스테르가 형성된다.
반응 첨가 수분과 에스테르 생성 활성
분말 효소 고정화 효소수분 (%) C8 산 MCT C8 산 MCT
0 nd nd nd nd1 4.9 nd nd nd2 6.0 nd 1.4 1.05 3.5 3.4 4.0 11.47.5 4.0 3.5 4.1 16.510 3.4 3.3 3.4 16.515 3.1 2.0 1.7 10.5
(C8 모노-에스테르 생성률 (%))nd: 비검출
(2) 중쇄 지방산 트리글리세리드와의 에스테르 교환 반응
상기한 바와 같은 수분 첨가에 의한 현저한 효과는, 리파아제에 의한 에스테르 교환 반응에 대해서도 존재한다. 즉, 지방산을 공급하는 기질 (지방산 도너) 을 유리 지방산으로부터 중쇄 지방산 트리글리세리드 (MCT) 로 바꾸더라도, 수분 첨가량을 늘리는 것에 의해 에스테르 교환 반응이 진행되어 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르가 얻어진다. 이 양태에 있어서, 반응계에 첨가하는 수분의 양은 나중에 상세히 서술한다.
에스테르 교환 반응은, 중쇄 지방산의 트리글리세리드, 디글리세리드, 모노글리세리드 외에 중쇄 지방산의 알코올에스테르를 사용하여 실시할 수도 있다. 그와 같은 에스테르로서, 저급 알코올 (예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부탄올) 의 에스테르가 바람직하다.
에스테르 교환 반응을, 이온 교환 수지 등에 고정화하여 안정화시킨 리파아제를 사용하여 실시할 수 있다. 유리형이나 알코올에스테르형의 중쇄 지방산을 사용할 때도 고정화 효소를 사용할 수 있지만, 유리형 중쇄 지방산에 비하여, 중쇄지방산 트리글리세리드를 사용한 리파아제의 에스테르화 반응이 목적으로 하는 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 생성 수율이 더욱 향상된다.
(3) 다른 아스타산틴에스테르와의 에스테르 교환 반응
선행 기술 (일본 공개특허공보 평11-290094호) 방법은, 에스테르화되어 있지 않은 유리형의 아스타산틴을 사용하여 에스테르화하거나, 장쇄 지방산이 결합한 모노에스테르형의 아스타산틴을 사용하여 디에스테르형을 제조하는 방법에 한정되어 있다 (일본 공개특허공보 평11-290094 호의 방법은 모노에스테르체에 추가로 지방산이 에스테르화되는 반응으로, 에스테르 교환 반응은 아니다).
이에 대하여 본 발명 방법은, 나중에 상세히 서술하는 바와 같이, 수분 첨가량이나 효소 반응 조건을 적절히 정함으로써, 장쇄 지방산 모노에스테르나 디에스테르형의 아스타산틴으로부터 이들의 지방산 부분을 에스테르 교환 반응에 의해 중쇄 지방산으로 변환할 수도 있다. 예를 들어, 화학적으로 조제한 아스타산틴올레산 디에스테르로부터 아스타산틴옥탄산 모노에스테르 (아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르) 로 에스테르 교환할 수 있다.
다른 아스타산틴에스테르와의 에스테르 교환 반응의 경우도, 리파아제는 그대로 사용할 수도 있고, 또 바람직하게는 고정화하여 사용할 수도 있다. 또, 중쇄 지방산은 유리 지방산으로서 사용할 수도 있고, 또는 바람직하게는 트리글리세리드로서, 혹은 또 트리글리세리드 외의 알코올에스테르로서 사용할 수도 있다.
본 발명 방법은, 상기한 바와 같이 에스테르 교환 반응에 의해 실시하면 실용상의 이점이 있다. 왜냐하면, 아스타산틴의 공급원으로서 현재 가장 입수가가능한 아스타산틴은 녹조류의 배양물로부터 조제되는 것이나 크릴로부터 추출한 것으로서, 이들은 다른 종류의 장쇄 지방산 에스테르의 혼합물 (모노에스테르, 디에스테르의 혼합물) 을 함유하기 때문이다. 이러한 아스타산틴을 반응 원료로 사용하더라도, 일본 공개특허공보 평11-290094호의 방법을 사용하는 한, 장쇄 지방산과 중쇄 지방산의 혼합 디에스테르체가 생성되는 것에 불과하고, 또한 원료에 함유된 디에스테르체는 그대로 잔존하게 된다. 그러나, 본 발명 방법에서는 위에서 설명한 수분 첨가의 효과로부터 리파아제에 의한 에스테르 교환 반응에 의해, 천연 추출 아스타산틴과 중쇄 지방산 또는 그 트리글리세리드로부터도 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 얻는 것이 가능하다.
상기 리파아제를 사용하여 합성되는 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르가 0.1% 이상 함유되는 조성물을 제공한다.
본 발명은, 화장품이나 식품의 분야에서의 응용이 기대되고, 리파아제에 의한 지방산 에스테르 교환 반응에 의해 얻어진 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 제조 방법, 및 이들 아스타산틴류를 함유하는 조성물을 제공하는 것이다.
또 본 발명은, 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르, 바람직하게는 아스타산틴옥탄산 모노에스테르 또는 아스타산틴옥탄산 디에스테르의 천연물, 바람직하게는 갑각류, 특히 바람직하게는 크릴로부터 추출하는 것에 의한 제조 방법을 제공하는 것이다.
이하, 발명의 내용에 대해서 상세히 설명한다.
효소법에 의한 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르를 함유하는 조성물의 제조는 다음과 같이 실시한다.
효소
본 발명자들이, 시판되는 효소제를 사용하여 검토한 결과에서는, Candida 속의 효모 유래의 리파아제 {예를 들어, Candida rugosa 유래의 리파아제 (메이토산업 (주) 판매명: 리파아제 0F 등), Candida rugosa 유래의 리파아제 (메이토산업 (주) 판매명: 리파아제 MY 등), Candida rugosa 유래의 리파아제 (아마노엔자임 (주) 판매명: 리파아제 AY「아마노」30G 등), Candida antarctica 유래의 리파아제 (노보인더스트리 (주) 판매명: Novozym 435 등)}, Chromobacterium 속의 미생물 유래의 리파아제 {예를 들어, Chromobacterium viscosum 유래의 리파아제, 아사히가세이공업 (주) 판매명: 리파아제 AC 등}, Alcaligenes 속의 미생물 유래의 리파아제 {예를 들어, Alcaligenes sp. 유래의 리파아제 (메이토산업 (주) 판매명: 리파아제 PL 등), 동물의 췌장 유래의 리파아제 등과 같은 효소제를 지방산 전이에 사용할 수 있다. 그러나, 이들에 한정되지 않고, 본 발명에 사용되는 리파아제는, 아스타산틴의 OH 기와 중쇄 지방산이나 그 에스테르류를 함유하는 용액에 작용시켜, 지방산류의 에스테르 교환 반응에 의해 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르를 합성하는 것이면 되고, 기원 및 종류는 한정되지 않는다. 수율의 관점에서 Candida 속 유래의 리파아제가 바람직하다. 효소 활성을 높이거나, 원료의 변성을 억제하거나, 반응 수율을 높이려는 목적에서 이들 리파아제에 정제 조작을 가하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 수불용물의 제거, 염석(鹽析), 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제 조작을 들 수 있다.
본 발명에서 사용하는 리파아제는, 수성 용매에 용해 또는 분산시켜 사용할 수도 있고, 분말인 것을 그대로 사용할 수도 있으며, 또는 담체에 고정화한 고정화 리파아제로서 사용할 수도 있다. 고정화하여 사용하면 효소가 안정화되어, 효소의 리사이클 사용이 가능하므로 제조 비용을 저감할 수 있다. 리파아제의 고정화 방법은 공지의 방법에 의해 실시되고, 고정화 담체로서 실리카 겔, 셀라이트, K-카라기난(Carrageenan), 키틴, 알긴산나트륨 등 공지의 담체 {바이오리액터 후쿠이산시로 감수ㆍ편강담사 사이언티픽 (1985 년), 실천 바이오리액터, 식품 산업 바이오리액터 시스템 기술 연구 조합편 식품 화학 신문사 (1990년)} 를 사용할 수 있다. 또, 수(水)처리에 사용되는 이온 교환 수지에 리파아제를 고정화하여 사용할 수도 있다. 그 외에 흡착 크로마토그래피나 소수 흡착 크로마토그래피에 사용하는 수지에 리파아제를 고정화하여 사용할 수도 있고, 일반적으로 단백질을 흡착할 수 있는 수지 담체에 고정화하여 사용할 수도 있다.
반응 원료 아스타산틴
에스테르화 반응의 원료에 사용되는 아스타산틴은 유리형의 아스타산틴일 수도 있고 아스타산틴지방산 에스테르일 수도 있으며, 단품이거나 혼합물일 수도 있다. 유리형 아스타산틴은 합성품 (로슈, 시그마 (Sigma) 의 시판품) 일 수도, 천연에서 추출되는 것일 수도 있다. 그리고, 파피아 효모를 배양하여 균체내에축적시킨 다음에 추출 또는 정제한 것을 사용할 수도 있다. 또, 유전자 공학적으로 육종한 미생물ㆍ효모ㆍ곰팡이ㆍ식물을 배양하거나 키워, 이들로부터 추출 또는 정제한 것을 사용할 수도 있다. 아스타산틴 지방산 에스테르는 그 지방산 에스테르가 모노에스테르이거나 디에스테르일 수도 있으며, 또는 양자의 혼합물일 수도 있다. 그리고 아스타산틴 지방산 에스테르는 합성품, 천연 추출물에 상관없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 녹조류의 헤마토코카스나 크릴, 새우, 게 등의 갑각류나 어류의 알과 같은 천연으로부터 추출되는 아스타산틴 지방산 에스테르는 모노에스테르체와 디에스테르체의 혼합물이고, 또한 에스테르화되어 있는 지방산도 각종 지방산의 혼합물이지만 문제없이 사용할 수 있다. 상기에 기재된 유리형의 아스타산틴 및 아스타산틴 지방산 에스테르를 2 종류 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
반응 원료 지방산류
에스테르화 반응에서 사용하는 또 하나의 원료인 중쇄 지방산은 탄소수 8∼12 의 직쇄 포화 지방산이 바람직하다. 구체적으로 말하면, 카프릴산, 카프르산, 라우르산으로부터 선택되는 지방산 또는 이들로부터 선택되는 2 종류 이상의 혼합 지방산을 들 수 있다. 그리고 본 발명에서는 유리 지방산보다 더욱 반응성을 높일 수 있는 것으로서 트리글리세리드나 그 밖의 에스테르의 형태를 취한 지방산도 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 탄소수 8∼12 의 직쇄 지방산 트리글리세리드 또는 그 알코올에스테르를 들 수 있다.
반응 온도
일반적으로 효소를 사용한 에스테르 교환 반응은, 20∼55℃ 의 반응 온도 조건하에서 실시한다. 본 효소 반응에 있어서는 각각의 리파아제가 갖는 최적 온도나 최적 pH 등의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다. 그러나, 반응 온도가 50℃ 보다 높으면 반응 원료인 아스타산틴의 열화나 이성화가 촉진되기 때문에 바람직하지 못하다. 반대로 반응 온도가 20℃ 이하인 경우, 리파아제 활성의 저하와 원료인 지질 (지방산이나 트리글리세리드 등) 의 고화가 일어나기 때문에 바람직하지 못하다. 이들을 감안하여 37∼50℃ 에서 효소 반응시키는 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서는 아스타산틴의 산화 열화 반응을 막기 위해, 질소나 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기하에서 실시하는 것도 바람직하다.
반응에 사용하는 리파아제량
본 발명에서 사용하는 리파아제의 양은, 아스타산틴에 대하여 100u (=단위)/μ㏖∼30000u/μ㏖, 바람직하게는 1000∼30000u/μ㏖ 이고, 100u/μ㏖ 보다 적으면 아스타산틴 지방산 에스테르를 고수율로 얻을 수 없다. 유리형 아스타산틴을 원료로 하는 경우는 50000u/μ㏖ 보다 많이 사용해도 현저한 효과의 향상을 기대할 수 없기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 혼합형의 아스타산틴 지방산 에스테르를 원료에 사용한 경우, 사용하는 효소의 양에 비례하여 합성량이 상승된다. 그러나, 고정화 담체에 대한 효소의 부하량이나 효소 사용량의 경제성에서 생각하면 상기 기재량이 적절량이라고 생각된다.
반응에 있어서의 아스타산틴/지방산 비율
본 발명에서 사용하는 아스타산틴과 지방산류의 몰비는 사용하는 지방산류의지방산기의 수에 의해 크게 나눌 수 있다. 즉, 지방산 잔기가 하나인 유리형 중쇄 지방산과 알코올에스테르형 중쇄 지방산의 경우와, 지방산 잔기가 3 분자 결합한 중쇄 트리글리세리드의 경우로 크게 나눌 수 있다. 전자의 경우, 유리형 환산의 아스타산틴에 대하여 몰비로 30∼10,000 배이고, 바람직하게는 30∼3,500 배이다. 후자의 경우, 유리형 환산의 아스타산틴에 대하여 몰비로 10∼3,000 배이고, 바람직하게는 30∼1,000 배이다.
아스타산틴이 상기 배율보다 진한 경우, 아스타산틴이 충분하게 완전히 용해되지 않아 반응에는 적합하지 않다. 상기 배율보다 흐린 경우, 현저한 효과의 향상을 기대할 수 없고, 아스타산틴 농도의 희박화에 따라서 에스테르 교환 반응이 진행되지 않는다.
반응 시간
본 발명에서 실시하는 효소 반응의 반응 시간은 12 시간 이상이 바람직하다. 반응 시간이 적으면 반응이 충분히 진행되지 않기 때문에 바람직하지 못하고, 효소 반응이 비교적 느리고, 반응중의 아스타산틴에스테르류의 분해 반응도 비교적 느리기 때문에, 목적물의 생성 수율을 높이기 위해서는 반응을 약간 길게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 아스타산틴의 산화 열화 반응을 방지하기 위해, 질소나 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기하에서 실시하는 것도 바람직하게 들 수 있다.
반응에 사용하는 유기 용매와 양
본 발명에서 실시하는 효소 반응에서는 반응시에 유기 용매를 사용해도 지장이 없다. 반응시의 리파아제의 안정성을 고려하여 무극성 용매가 바람직하다. 구체적으로는 n-헥산, 벤젠, 사염화탄소, 아세톤 등을 들 수 있다. 이들 용매를 사용할 수 있지만, 식품 등에 이용하는 것을 생각하면 독성이나 안전성의 면에서 n-헥산이 보다 바람직하다. 반응에 사용하는 아스타산틴이나 지방산 에스테르류 (기질) 의 용액 점도가 높기 때문에, n-헥산 등의 유기 용매로 기질 용액을 희석함으로써 점도를 낮출 수 있어, 반응의 효율화를 기대할 수 있다. 특히 융점이 높고, 통상의 반응 온도에서는 고체가 되는 라우르산이나 라우르산의 트리글리세리드를 반응에 사용하는 경우에는 유효하다. 본 발명에서 사용하는 유기 용매는 반응시키는 유지 (아스타산틴과 지방산류의 합계) 의 1000 배량 이하의 양으로 사용하는 것이 바람직하고, 바람직하게는 200 배 이하의 양이 바람직하다. 이 양보다 많게 사용해도 반응이 촉진되지 않고, 반응 종료후의 헥산 제거에 보다 많은 노력이 필요하여 좋은 방법이 아니다.
리파아제 반응에 있어서의 수분 첨가량
리파아제 반응은 가역 반응으로, 수분이 많으면 생성된 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르류가 가수분해되기 때문에, 이러한 합성 반응이나 에스테르 교환 반응에서는 수분량을 최대한 제한하여 실시하는 것이 상식이었다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 발명자에 의한 예의 검토의 결과, 수분을 일정 범위내에서 적극적으로 첨가함으로써 에스테르 합성 반응이나 에스테르 교환 반응의 진행이 촉진되는 것이 판명되었다. 첨가하는 수분량은 반응 유지류 (아스타산틴과 지방산류) 의 0.5∼20% 의 비율이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2∼15% 가 바람직하다.수분 함량이 20% 를 넘어도 반응은 진행되지만 생성된 에스테르류의 분해가 진행되기 때문에, 아스타산틴 중쇄 에스테르의 생성 수량이 감소하므로 바람직하지 못하다.
반응 종료후의 정제
본 발명의 효소 반응액으로부터 목적으로 하는 아스타산틴에 1 내지 2 분자의 중쇄 지방산 잔기가 공유 결합한 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르, 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르를 얻는 방법으로는 탈검, 탈산, 수증기 증류 등과 같은 일반적인 유지의 정제법이나 분자 증류 등과 같은 진공 정밀 증류, 또는 실리카 겔 크로마토그래피 등의 크로마토적인 정제 방법, 이들의 조합이 있다. 이것에 의해 에스테르 전이시에 분리된 원료 아스타산틴에스테르체에 결합되어 있던 장쇄 지방산이나 중쇄 지방산 트리글리세리드로부터 분리된 유리 중쇄 지방산, 과잉량의 반응 기질인 중쇄 지방산 트리글리세리드 또는 유리 중쇄 지방산을 제거할 수 있다.
천연물로부터의 추출에 의한 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 제조
원료로서의 천연물은, 바람직하게는 갑각류, 특히 바람직하게는 크릴이다. 크릴은 시판되는 크릴을 사용할 수 있다. 추출에 사용하는 용매는, 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르를 추출할 수 있는 용매이면 사용할 수 있고, 바람직하게는 아세톤이다. 그리고, 추출 공정에서는, 유기 용매에 한정되지 않고, 초임계 CO2를 사용하는 방법도 사용할 수 있다. 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르의 정제는, 예를 들어 실리카 칼럼 크로마토그래피, ODS 칼럼 크로마토그래피에 의해 실시할 수 있다.
효소법에 의한 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르 및 아스타산틴 중쇄 지방산 디에스테르 함유 조성물을 포함하는 식품
식품 원료로서의 사용
본 발명의 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 유지는 용도에 관해서는 무한한 가능성이 있으며, 이 용도 중 하나로 식품 원료 및 첨가물로서 사용할 수도 있다.
아스타산틴은 카로테노이드 (Carotenoids) 계 색소 중에서도 가장 적색 색조가 높고, 열, 빛, pH 등에 대한 안정성도 비교적 양호하기 때문에, 파피아 색소 (유리형 아스타산틴) 이나 헤마토코카스 색소 (장쇄 지방산 에스테르형 아스타산틴) 는 지금까지 착색료로서 사용되고 있다. 또한, 아스타산틴은 강력한 항산화성을 나타내기 때문에, 천연 색소로서 지금까지 없었던 새로운 기능성 색소로서 주목받고 있다. 이러한 유용한 기능을 갖는 아스타산틴에 중쇄 지방산을 효소적으로 에스테르화함으로써, 소화 흡수성이 우수한 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지를 제조하는 것이 가능해졌다.
이러한, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르의 적색 색조는 종래부터 사용되고있는 파피아 색소나 헤마토코카스 색소에 함유되는 아스타산틴류와 동일하다. 이 때문에, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지는 파피아 색소나 헤마토코카스 색소와 마찬가지로 식품에 첨가하는 것이 가능하다. 항산화력에 추가하여, 소화 흡수성이 풍부한 성질을 갖는 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지는 종래부터 사용되고 있는 파피아 색소 등보다도 식품에서 고기능이 기대된다.
실제로 쥬스 등의 음료 식품ㆍ리퀴어 등의 주류 음료ㆍ과자류ㆍ소시지 등의 수산 가공 식품ㆍ드레싱, 케첩 등의 조미료에 첨가하는 것이 가능하다.
상기 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지는 필요에 따라, 유화물의 형태나 또는 분말 형태로 사용할 수 있다. 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지에 다음에 나타내는 식품용 유화제를 첨가하여 교반하여 유화물로 할 수 있다. 식품 위생법에서 인정되고 있는 식품용 유화제로는, 지방산 모노글리세리드류, 폴리글리세린 지방산류, 소르비탄 지방산 에스테르류 (스판 등), 자당의 지방산 에스테르 등과 같은 비이온 활성제 및 레시틴, 효소 처리 레시틴, 아라비아검, 키라야 (Quillaja) 추출물, 난황 등의 천연물이 있다.
건강 식품 및/또는 보충 원료로서의 사용
본 발명의 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 유지는 용도에 관해서는 무한한 가능성이 있어, 건강 식품 및/또는 보충제의 원료 및 첨가물로서 사용할 수도 있다. 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 유지의 주성분의 모체 구조는 아스타산틴으로,상기의 식품 원료로서의 사용에서도 설명한 바와 같이 기능성 색소로서 주목받고 있다.
사용시에는 식품 원료의 경우와 동일하게 유화시켜 첨가할 수도 있고, 분말화하여 첨가하여도 상관없다. 본 발명에 있어서는, 첨가하는 건강 식품 및/또는 보충제에 따라서 최적의 식품용 유화제를 선택하여 최적량 사용한다. 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지에, 다음에 나타내는 식품용 유화제를 첨가하여 교반하여 유화물로 할 수 있다. 식품 위생법에서 인정되고 있는 식품용 유화제로는, 지방산 모노글리세리드류, 폴리글리세린 지방산류, 소르비탄 지방산 에스테르류 (스판 등), 자당의 지방산 에스테르 등과 같은 비이온 활성제 및 레시틴, 효소 처리 레시틴, 아라비아검, 키라야 추출물, 난황 등의 천연물이 있다.
또한 캡슐화 등에 있어서는, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 유지의 피막제, 에멀전의 안정화제로서의 단백질은 대두, 옥수수 등의 식물성 단백, 탈지유, 난백 알부민, 카세인, 유장 (whey), 젤라틴 등의 동물성 단백 등을 사용할 수 있다. 마찬가지로 탄수화물은 옥수수, 타피오카, 고구마, 감자 등의 전분, 분말사탕, 덱스트린, 자당, 포도당, 유당 등이다. 이밖에 에멀전의 안정화제로서 인산칼륨, 인산나트륨, 시트르산나트륨 등의 염류, 또 아라비아검, 펙틴 등의 천연검, 알긴산소다 등의 안정화제를 사용할 수도 있다. 산화 방지를 위해서는 토코페롤 등의 항산화제를 사용할 수도 있다.
본 발명은, 식품, 화장품, 의약품의 분야에서 응용이 기대되고, 또한 장쇄 지방산 에스테르형 아스타산틴에 비하여, 경구 흡수성이 좋고, 간장 조직에 대한 이행율이 높은 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르, 예를 들어 아스타산틴옥탄산 모노에스테르 또는 아스타산틴옥탄산 디에스테르를 신규 물질로서 제공한다.
본 발명은 또, 리파아제의 촉매 작용을 이용하여, 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르를 합성하는 방법, 또는 갑각류, 바람직하게는 크릴로부터 중쇄 지방산 에스테르를 추출하는 것에 의해 제조하는 방법, 및 이들을 함유하는 조성물 그리고이들 조성물들을 함유하는 식품이나 화장품을 제공한다.
이하, 제조예 및 실시예에 따라서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위를 이들 실시예로 한정시키는 것이 아님은 물론이다.
리파아제 활성의 측정
올리브 오일 유액 5㎖ (올리브 오일 22.9g 과 폴리비닐알코올 용액 75㎖ 를 유화기에 넣고, 5∼10℃ 에서 유화시킨 것) 와 0.1M 인산 완충액 (pH 7.0) 4㎖ 를 50㎖ 용량 공전(共栓) 삼각 플라스크에 넣고 잘 혼합하여 37℃ 의 항온 수조에 넣은 다음, 10 분간 예열한다. 교반하면서 이 용액에 효소 용액 1㎖ 를 첨가하여, 20 분간 반응시킨다. 반응의 정지는 아세톤ㆍ에탄올 혼합액 20㎖ (아세톤과 에탄올을 1:1 (V/V) 로 혼합) 를 첨가하여 실시한다. 페놀프탈레인 용액을 몇방울 첨가하고 0.05N 의 수산화 나트륨 용액으로 적정하여, 리파아제 반응에서 생성된 유리의 지방산량을 구한다.
맹검(盲檢)으로서 상기 기재한 올리브 오일 유액과 인산 완충액만으로 반응시켜, 아세톤ㆍ에탄올 혼합액을 첨가한 후에 효소 용액을 첨가한 것을 적정하였다 (대조액 적정값).
효소 역가는 다음의 수학식으로 계산한다.
역가 (단위/g) = (시료 용액 적정값－대조액 적정값)/(효소 용액 1㎖ 중의 효소 g)x2.5
아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르의 화학 합성
제조예 1
아스타산틴옥탄산 디에스테르의 화학 합성
건조 염화메틸렌 (20㎖) 중의 아스타산틴 (995.2㎎, 1.67m㏖) 및 염산1-[3-(디메틸아미노)프로필]-3-에틸카르보디이미드 (WSCㆍHCl) (1.28g, 6.68m㏖) 의 용액에, 아르곤 기류하 실온에서 옥탄산 (0.73g, 5.06m㏖) 및 4-(디메틸아미노)피리딘(DMAP) (218.7㎎, 1.79m㏖) 을 첨가하였다.
19 시간후, 반응 혼합물을 아세트산에틸 (200㎖) 에 주입하고, 1M 염산 (100㎖), 포화 탄산수소나트륨 수용액 (100㎖) 및 포화 식염수 (100㎖) 로 순차 세정하였다.
유기상을 무수 황산나트륨으로 건조시키고, 용매를 감압하 증류 제거한 후, 염화메틸렌-헥산 (1:1, V/V) 10㎖ 에 용해하고 실리카 겔 (175g) 을 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. 아세트산에틸-헥산에 의해 용출시킴으로써, 아세트산에틸-헥산 (1:2, V/V) 으로부터 아스타산틴옥탄산 디에스테르의 암적색 고형물 (1.27g, 90%) 을 얻었다.
아스타산틴옥탄산 디에스테르
제조예 2
아스타산틴옥탄산 모노에스테르의 화학 합성
건조 염화메틸렌 (20㎖) 중의 아스타산틴 (976.2㎎, 1.64m㏖) 및 WSCㆍHCl (0.48g, 2.50m㏖) 의 용액에, 아르곤 기류하 실온에서 옥탄산 (0.27g, 1.87m㏖) 및 DMAP (107.5㎎, 0.88m㏖) 을 첨가하였다.
18 시간후, 반응 혼합물을 염화메틸렌 (250㎖) 에 주입하고, 1M 염산 (100㎖), 포화 탄산수소나트륨 수용액 (100㎖) 및 포화 식염수 (100㎖) 로 순차 세정하였다.
유기상을 무수 황산나트륨으로 건조시키고, 용매를 감압하 증류 제거한 후, 염화메틸렌-헥산 (2:1, V/V) 15㎖ 에 용해하고 실리카 겔 (250g) 을 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. 아세트산에틸-헥산에 의해 용출시킴으로써, 아세트산에틸-헥산 (1:2, V/V) 으로부터 아스타산틴옥탄산 디에스테르의 암적색 고형물 (304.2㎎, 22%) 을, 아세트산에틸-헥산 (1:1, V/V) 으로부터 아스타산틴옥탄산 모노에스테르의 암적색 고형물 (377.3㎎, 32%) 을 얻었다.
아스타산틴옥탄산 모노에스테르
제조예 3
아스타산틴데칸산 디에스테르, 아스타산틴데칸산 모노에스테르
제조예 2 와 동일한 방법으로, 아스타산틴 (20.6g, 34.5m㏖), WSCㆍHCl(14.9g, 77.7m㏖), 데칸산 (9.8g, 56.9m㏖) 및 DMAP (2.8g, 22.9m㏖) 로부터 아스타산틴데칸산 디에스테르의 암적색 고형물 (17.5g, 56%) 및 아스타산틴데칸산 모노에스테르의 암적색 고형물 (9.6g, 37%) 을 얻었다.
아스타산틴데칸산 디에스테르
아스타산틴데칸산 모노에스테르
아스타산틴 장쇄 지방산 에스테르의 화학 합성
제조예 4
아스타산틴팔미트산 디에스테르
제조예 1 과 동일한 방법으로, 아스타산틴 (348.3㎎, 0.584m㏖), WSCㆍHCl(0.46g, 2.40m㏖), 팔미트산 (0.46g, 1.79m㏖) 및 DMAP (57.0㎎, 0.467m㏖) 로부터 아스타산틴팔미트산 디에스테르의 암적색 고형물 (582.9㎎, 93%) 을 얻었다.
아스타산틴팔미트산 디에스테르
제조예 5 아스타산틴올레산 디에스테르
제조예 1 과 동일한 방법으로, 아스타산틴 (376.1㎎, 0.630m㏖), WSCㆍHCl (0.49g, 2.56m㏖), 올레산 (0.53g, 1.89m㏖) 및 DMAP (58.2㎎, 0.476m㏖) 로부터 아스타산틴올레산 디에스테르의 암적색 유상물 (615.6㎎, 87%) 을 얻었다.
아스타산틴올레산 디에스테르
리파아제의 고정화
효모를 기원으로 하는 리파아제가 몇종 시판되고 있고, 그 일례로서 메이토산업 (주) 으로부터 얻을 수 있는 Candida 속 유래의 리파아제: Lipase 0F (판매명) 의 이온 교환 수지 등에 대한 고정화예를 다음에 나타낸다.
『이온 교환 수지에 대한 고정화 (다이렉트법)』
이온 교환 수지 담체 (Dowex MARATHON WBA: 다우케미칼) 100g (습중량)을, Candida rugosa 리파아제 수용액 (Lipase 0F 원말(原末), 12.5%: 메이토산업 (주)) 80㎖ (5,760,000 단위) 에 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (71.0g) 를 얻었다.
『이온 교환 수지에 대한 고정화 (투석법)』
16g (5,760,000 단위) 의 Candida rugosa 리파아제 (분말, 메이토산업 (주), 판매명: Lipase 0F) 를 80㎖ 의 증류수에 녹여, 하룻밤 5L 의 증류수로 투석하였다. 투석 종료후, 불용물을 원심 분리기에 의해 제거하여 리파아제 용액을 얻었다. 얻어진 리파아제 용액에 100g (습중량) 의 이온 교환 수지 담체 (Dowex MARATHON WBA: 다우케미칼) 를 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (62.8g) 를 얻었다.
『이온 교환 수지에 대한 고정화 (칼럼법)』
상기 기재보다 효율적으로 리파아제를 고정화하기 위해 이하의 고정화 방법으로 고정화 효소를 얻었다.
32g (11,520,000 단위) 의 Candida rugosa 리파아제 (분말, 메이토산업 (주), 판매명: Lipase 0F) 를 160㎖ 의 증류수에 녹여, 하룻밤 10L 의 증류수로 투석하였다. 투석 종료후, 불용물을 원심 분리기에 의해 제거하여 리파아제 용액을얻었다. 100g (습중량) 의 이온 교환 수지 담체 (Dowex MARATHON WBA: 다우케미칼) 를 칼럼에 채우고, 리파아제 용액을 1㎖/min 의 유속으로 송액하여 리파아제를 이온 교환 수지 담체에 흡착시켰다. 이 흡착 담체를 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (66.7g) 를 얻었다.
『소수성 흡착 수지ㆍ흡착 수지ㆍ여과 보조제에 대한 고정화』
(phenyl)
소수성 흡착 수지 담체 (Phenyl Toyopearl 650S: 토소 (주)) 100㎖ 를, Candida rugosa 리파아제의 투석 수용액 (Lipase 0F 원말, 12.5%: 메이토산업 (주)) 80㎖ (5,760,000 단위) 에 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (24.9g) 를 얻었다.
(HP20)
방향족계 흡착 수지 담체 (다이야이온 HP20: 미쓰비시화학 (주)) 100g (습중량) 을, Candida rugosa 리파아제 수용액 (Lipase 0F 원말, 12.5%: 메이토산업 (주)) 80㎖ (5,760,000 단위) 에 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (60.3g) 를 얻었다.
(HP1MG)
메타크릴계 흡착 수지 담체 (다이야이온 HP1MG: 미쓰비시화학 (주)) 25g (습중량) 을, Candida rugosa 리파아제 수용액 (Lipase 0F 원말, 12.5%: 메이토산업 (주)) 80㎖ (5,760,000 단위) 에 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (13.1g) 를 얻었다.
(HPA25)
하이폴러스형 방향족계 흡착성 이온 교환 수지 담체 (다이야이온 HPA25: 미쓰비시화학(주)) 25g (습중량) 을, Candida rugosa 리파아제 수용액 (Lipase 0F 원말, 12.5%: 메이토산업 (주)) 80㎖ (5,760,000 단위) 에 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (12.3.g) 를 얻었다.
(여과 보조제: 셀라이트)
셀라이트 (하이플로스파셀: 나카라이테스크 (주)) 43g 을, Candida rugosa 리파아제 투석 수용액 (Lipase 0F 원말, 12.5%: 메이토산업 (주)) 80㎖ (5,760,000 단위) 에 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (45.5g) 를 얻었다.
『미생물 유래 리파아제의 고정화』
효모 외의 것을 기원으로 하는 리파아제가 다수 존재하고, 그 일례로서 Alcaligenes 속 세균 유래의 리파아제는 메이토산업 (주) 으로부터 시판되는 것을 사용할 수 있다. 이 고정화예도 다음에 나타낸다.
16g (1,440,000 단위) 의 Alcaligenes 의 리파아제 (분말, 메이토산업 (주), 판매명: Lipase PL) 를 80㎖ 의 증류수에 녹여, 하룻밤 5L 의 증류수로 투석하였다. 투석 종료후, 불용물을 원심 분리기에 의해 제거하여 리파아제 용액을 얻었다. 얻어진 리파아제 용액에 100g (습중량) 의 이온 교환 수지 담체 (Dowex MARATHON WBA: 다우케미칼) 를 현탁하고, 감압하에서 건조시켜 고정화 효소 (64.0g) 를 얻었다.
효소 반응의 실시예
실시예 1
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 유리 지방산으로서 옥탄산 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제 80㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 94.0%, 모노에스테르 6.0%, 디에스테르는 1% 이하였다.
Sigma 사 제조의 유리 아스타산틴 대신에, 파피아 효모로부터 추출한 유리형 아스타산틴도 거의 동일한 결과를 제공하였다. 그 경우의 조성비는 아스타산틴 93.5%, 모노에스테르 6.5%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 2
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제 120㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 84.9%, 모노에스테르 13.6%, 디에스테르는 1.5% 였다.
실시예 3
제조예 5 에 기재한 아스타산틴올레산 디에스테르 2㎎ 및 유리 지방산으로서 옥탄산 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제80㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 61.1%, 모노에스테르 8.2%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 4
제조예 5 에 기재한 아스타산틴올레산 디에스테르 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제 80㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 73.4%, 모노에스테르 15.3%, 디에스테르는 1% 이하이고, 변환되지 않고 남은 아스타산틴올레산 디에스테르는 7.9% 였다. 남은 아스타산틴올레산 디에스테르가 효소 반응적으로 완전히 없어지는지를 확인하기 위해, 본 반응을 1 주간 실시하고 HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 72.8%, 모노에스테르 27.2%, 디에스테르는 1% 이하이고, 원료인 아스타산틴올레산 디에스테르는 검출할 수 없었다.
실시예 5
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax900OH) 24㎎ 및 유리 지방산으로서 옥탄산 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제 270㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: LipaseOF) 을 첨가하고, 물 22.5㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 42.6%, 모노에스테르 10.5%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 6
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax900OH) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제 270㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 22.5㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 55.9%, 모노에스테르 25.0%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 7
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 유리 지방산으로서 옥탄산 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하고, 물 22.5㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 진탕 (170rpm) 하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 95.8%, 모노에스테르 4.2%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 8
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하고, 45℃ 에서 진탕 (170rpm) 하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 69.6%, 모노에스테르 21.9%, 디에스테르는 2.6% 이하였다.
실시예 9
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: AstaX9000H) 24㎎ 및 유리 지방산으로서 옥탄산 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 4 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 23.6%, 모노에스테르 2.0%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 10
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax900OH) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 4 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 64.0%, 모노에스테르 12.2%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 11
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax9000H) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Alcaligenes 속 유래의 리파아제 80㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 15㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 79.3%, 모노에스테르 4.0%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 12
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax9000H) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 15㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 PL 300㎎ 을 첨가하고, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 23.9%, 모노에스테르 1%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 13
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서트리카프릴린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제를 고정화한 고정화 효소: Novozym435 300㎎ (노보자임즈재팬 (주) 제조) 을 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 용액을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 99.0%, 모노에스테르 1.0%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 14
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하고, 물 30㎕ 와 12㎖ 의 n-헥산을 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여 고정화 효소를 데칸트로 제거하고, 상등액인 헥산을 제거하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 64.1%, 모노에스테르 23.9%, 디에스테르는 2.3% 였다.
실시예 15
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax9000H) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 276㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 12㎖ 의 n-헥산을 첨가하고, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 과 물 30㎕ 를 첨가하여 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여고정화 효소를 데칸트로 제거하고, 상등액인 헥산을 제거하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 15.2%, 모노에스테르 1% 였다.
실시예 16
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 유리 지방산으로서 라우르산 (C12:0) 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 지금까지의 실시예에서는 이 단계에서는 아스타산틴과 지방산이 용액 상태로 되어 있다. 그러나, 라우르산 자체가 반응 온도 이하에서는 고체이기 때문에, 반응 원료는 분말 상태이다. 여기에 12㎖ 의 n-헥산을 첨가하여 비로소 용액 상태로 되어, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 과 물30㎕ 를 첨가하여 반응시킬 수 있는 상태가 되었다. 반응은 45℃ 에서 교반하면서 실시하였다. 3 일후에 이 반응물을 취하여 고정화 효소를 데칸트로 제거하고, 상등액인 헥산을 제거하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 93.6%, 모노에스테르 6.4%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 17
2 종류의 중쇄 지방산 트리글리세리드 (C8:0: 트리카프릴린과 C10:0: 트리카프린) 의 혼합물이 시판되어, 반응 원료에 사용할 수 있다. 그래서 이 혼합 중쇄 트리글리세리드를 시약적으로 1:1 의 비율로 조제하여, 유리의 아스타산틴으로부터 2 종류의 중쇄 지방산 에스테르체를 합성하였다. 즉, 유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리카프릴린 300㎎ 과 트리카프린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 Candida 속 유래의 리파아제 80㎎ (메이토산업 (주) 제조, 판매명: Lipase OF) 을 첨가하고, 물 60㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 93.1%, C8 모노에스테르 3.9%, C10 모노에스테르 3.0%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 18
2 종류의 중쇄 지방산 트리글리세리드 (C8:0: 트리카프릴린과 C10:0: 트리카프린) 의 혼합물이 시판되어, 반응 원료에 사용할 수 있다. 그래서 이 혼합 중쇄 트리글리세리드를 시약적으로 1:1 의 비율로 조제하여, 유리의 아스타산틴으로부터 2 종류의 중쇄 지방산 에스테르체를 합성하였다. 즉, 유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리카프릴린 300㎎ 과 트리카프린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 를 첨가하고, 물 30㎕ 를 첨가하여 잘 교반한 후, 45℃ 에서 진탕하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 86.7%, C8 모노에스테르 7.2%, C10 모노에스테르 6.1%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 19
2 종류의 중쇄 지방산 트리글리세리드 (C8:0: 트리카프릴린과 C10:0: 트리카프린) 의 혼합물이 시판되어, 반응 원료에 사용할 수 있다. 그래서 이 혼합 중쇄 트리글리세리드를 시약적으로 1:1 의 비율로 조제하여, 헥산 중에서 유리의 아스타산틴으로부터 2 종류의 중쇄 지방산 에스테르체를 합성하였다. 즉, 유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리카프릴린 300㎎ 과 트리카프린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 12㎖ 의 n-헥산을 첨가하고, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 고정화 리파아제 300㎎ 과 물 30㎕ 를 첨가하여 잘 교반한 후, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 81.4%, C8 모노에스테르 9.5%, C10 모노에스테르 9.1%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 20
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax9000H) 40㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 1.5㎖ 를 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 90㎕ 를 첨가하여 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 Phenyl Toyopearl 의 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 4 일후에 이 반응물을 취하여 HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 61.6%, 모노에스테르 14.1%, 디에스테르는 2.8% 였다.
실시예 21
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 300㎎ 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 30㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 HP20 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 진탕 (170rpm) 하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 96.1%, 모노에스테르 3.9% 였다.
실시예 22
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax9000H) 40㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 1.5㎖ 를 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 90㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 하이플로스파셀의 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 4 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 28.6%, 모노에스테르 1.8%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 23
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax9000H) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 1.3㎖ 를 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 90㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 HPA25 수지 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 39.3%, 모노에스테르 2.9%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 24
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서트리카프릴린 1.3g 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 90㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 HPA25 수지 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 진탕 (170rpm) 하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 79.8%, 모노에스테르 19.2%, 디에스테르는 1.0% 였다.
실시예 25
천연에서 추출한 아스타산틴에스테르류의 혼합물 (이타노사 제조, 판매명: Astax900OH) 24㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 1.3㎖ 를 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 90㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 HP1MG 수지 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 교반하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 54.9%, 모노에스테르 5.4%, 디에스테르는 1% 이하였다.
실시예 26
유리 아스타산틴 (Sigma 사 제조) 2㎎ 및 트리글리세리드형의 지방산으로서 트리카프릴린 1.3g 을 갈색 유리병에 넣었다. 여기에 물 90㎕ 를 첨가하여, 잘 교반한 후, 리파아제의 고정화예에서 기재한 방법으로 조제한 HP1MG 수지 고정화 리파아제 300㎎ 을 첨가하여, 45℃ 에서 진탕 (170rpm) 하면서 반응시켰다. 3 일후에 이 반응물을 취하여, HPLC 에 의해 아스타산틴의 조성비를 분석하였다. 이들의 조성비는 아스타산틴 79.5%, 모노에스테르 18.7%, 디에스테르는 1.8% 였다.
이상의 실시예의 결과를 표 2∼6 에 정리하여 나타내었다. 이들 결과로부터 본 발명의 리파아제를 사용한 에스테르 교환 반응 방법은 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 효과적으로 합성할 수 있음을 알 수 있다.
실시예
1 2 3 4 5 6
반응조건 아스타산틴종류와 양(㎎) Free2 Free2 OA 에스테르2 OA 에스테르2 Astax24 Astax24
지방산종류와 양(㎎) C8 산300 C8TG300 C8 산300 C8TG300 C8 산276 C8TG276
리파아제종류와 양(㎎) OF80 OF120 OF80 OF80 OF270 OF270
리파아제의담체 없음 없음 없음 없음 없음 없음
수분 첨가량(%) 10 10 10 10 7.5 7.5
용매종류와 양 없음 없음 없음 없음 없음 없음
반응생성물 아스타산틴(모노에스테르) 6.0 13.6 8.2 15.3 10.5 25.0
아스타산틴(디에스테르) <1.0 1.5 <1.0 <1.0 <1.0 <1.0
아스타산틴(유리형) 94.0 84.9 61.1 73.4 42.6 55.9
실시예
7 8 9 10 11 12
반응조건 아스타산틴종류와 양(㎎) Free2 Free2 Astax24 Astax24 Astax24 Astax24
지방산종류와 양(㎎) C8 산300 C8TG300 C8 산276 C8TG276 C8TG300 C8TG276
리파아제종류와 양(㎎) OF300 OF300 OF300 OF300 PL80 PL300
리파아제의담체 이온교환수지 이온교환수지 이온교환수지 이온교환수지 없음 이온교환수지
수분 첨가량(%) 7.5 3.3 10 10 5 5
용매종류와 양 없음 없음 없음 없음 없음 없음
반응생성물 아스타산틴(모노에스테르) 4.2 21.9 2.0 12.2 4.0 1.0
아스타산틴(디에스테르) <1.0 2.6 <1.0 <1.0 <1.0 <1.0
아스타산틴(유리형) 95.8 69.6 23.6 64.0 79.3 23.9
실시예
13 14 15 16 17 18
반응조건 아스타산틴종류와 양(㎎) Free2 Free2 Astax24 Free2 Free2 Free2
지방산종류와 양(㎎) C8TG300 C8TG300 C8TG276 C12 산300 TG(C8+C10)600 TG(C8+C10)300
리파아제종류와 양(㎎) Novo435300 OF300 OF300 OF300 OF80 OF300
리파아제의담체 셀라이트 이온교환수지 이온교환수지 이온교환수지 없음 이온교환수지
수분 첨가량(%) 10 10 10 10 60 10
용매종류와 양 없음 n-헥산12 n-헥산12 n-헥산12 n-헥산12 없음
반응생성물 아스타산틴(모노에스테르) 1.0 23.9 1.0 6.4 C8:3.9C10:3.0 C8:7.2C10:6.1
아스타산틴(디에스테르) <1.0 2.3 <1.0 <1.0 <1.0 <1.0
아스타산틴(유리형) 99.0 64.1 15.2 93.6 93.1 86.7
실시예
19 20 21 22 23 24
반응조건 아스타산틴종류와 양(㎎) Free2 Astax40 Free2 Astax40 Astax40 Free2
지방산종류와 양(㎎) TG(C8+C10)300 C8TG1500 C8TG300 C8TG1500 C8TG1300 C8TG1300
리파아제종류와 양(㎎) OF300 OF300 OF300 OF300 OF300 OF300
리파아제의담체 이온교환수지 PhenylToyoyearl수지 HP20수지 셀라이트 HPA25수지 HPA25수지
수분 첨가량(%) 10 6 10 6 7 7
용매종류와 양 n-헥산12 없음 없음 없음 없음 없음
반응생성물 아스타산틴(모노에스테르) C8:9.5C10:9.1 14.1 3.9 1.6 2.9 19.2
아스타산틴(디에스테르) <1.0 2.8 <1.0 <1.0 <1.0 1.0
아스타산틴(유리형) 81.4 61.6 96.1 28.6 39.3 79.8
실시예
25 26
반응조건 아스타산틴 종류와 양(㎎) Astax 40 Astax 40
지방산 종류와 양(㎎) C8TG 1300 C8TG 1300
리파아제 종류와 양(㎎) OF300 OF300
리파아제의 담체 HP1MG 수지 HP1MG 수지
수분 첨가량(%) 7 7
용매 종류와 양 없음 없음
반응생성물 아스타산틴 (모노에스테르) 5.4 18.7
아스타산틴 (디에스테르) <1.0 1.8
아스타산틴 (유리형) 54.9 79.5
실시예 27
아스타산틴에스테르의 천연물로부터의 추출, 분획 및 정제
유발 중에서 유봉(乳棒)을 사용하여 파쇄한 시판되는 크릴 (356.3g) 을 5 배량의 아세톤으로 3 회 추출하여 감압 농축한 후, 포화 식염수와 아세트산에틸로 액-액 분배를 3 회 실시함으로써 아세트산에틸층으로부터 조(粗)추출물 (52.13g) 을 얻었다. 이 크릴 추출물에 대해서 이하의 순서로 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다.
1) 첫 번째 실리카 칼럼 크로마토그래피
실리카 겔 (메르크사 제조 Silica gel 60, 500g) 을 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. 용출 용매는 각 농도의 헥산:아세톤 (90:10, 85:15, 80:20, 75:25, 70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70, 20:80, 10:90, 0:100) 의 순으로 스텝 와이즈 용출하였다. 동일 용매계에 의한 용출은 칼럼 용적의 3 배량의 용출액을 순차 첨가함으로써 실시하였다. 각 용출액을 감압 농축한 후, 아스타산틴 모노에스테르 분획 (116.32㎎) 을 얻었다.
2) ODS 칼럼 크로마토그래피
ODS 겔 (센슈가가꾸 제조 ODS-SS-1020T, 50g) 을 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. 용출 용매는 100% 메탄올을 사용하고, 칼럼으로부터 용출되는 암적색의 분획을 분취하여 감압 농축한 후, 아스타산틴 모노에스테르 분획 (8.84㎎) 을 얻었다.
3) 두 번째 실리카 칼럼 크로마토그래피
실리카 겔 (메르크사 제조 Silica gel 60, 30g) 을 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. 용출 용매는 디클로로메탄:아세트산에틸 (8:2) 을 사용하고, 칼럼으로부터 용출되는 암적색의 분획을 분취하여 감압 농축한 후, 아스타산틴 모노에스테르 분획 (2.87㎎) 을 얻었다.
4) 세 번째 실리카 칼럼 크로마토그래피
실리카 겔 (메르크사제 Silica gel 60, 30g) 을 사용하여 칼럼 크로마토그래피를 실시하였다. 용출 용매는 헥산:아세톤 (7:3) 을 사용하고, 칼럼으로부터 용출되는 암적색의 분획을 분취하여 감압 농축한 후, 고순도의 아스타산틴 모노에스테르 분획 (0.48㎎) 을 얻었다.
실시예 28
아스타산틴에스테르 분획의 분석
실시예 27 에서 조제한 크릴 추출액으로부터 얻은 아스타산틴에스테르 분획을 1㎖ 의 메탄올에 용해시키고, 80℃ 에서 교반하면서 1㏖/l 의 나트륨메톡시드 0.5㎖ 를 소량씩 첨가하였다. 반응물 중의 알칼리를 제거하기 위해 아세트산에틸과 물로 액-액 분배를 실시하고, 아세트산에틸층을 감압 농축하여 GC-MS (휴렛팩커드 제조 G1800A) 에 의해 지방산 분석하였다. 또한, 아스타산틴 모노에스테르 분획에 유리 지방산이 혼재되어 있지 않는지 확인하기 위해 메틸에스테르화하지 않고서 GC-MS 분석하였다.
『측정 메소드 데이터』
Injection 온도; 200℃, Detection 온도; 300℃, 초기 칼럼 온도; 40℃, 상승 온도; 2.5℃/분, 칼럼 사이즈; 30.0m×0.25㎜, 가스; 헬륨 가스, 가스 유량; 1.0㎖/분, 매스 레인지; 45:200m/z, 용매 대기 시간 ; 5 분
옥탄산 메틸에스테르 표품의 GC-MS 데이터를 도 3 에, 크릴 유래의 아스타산틴 모노에스테르 샘플의 GC-MS 데이터를 도 4 에 나타낸다. 이들 도면이 나타내는 바와 같이 완전히 일치하였다. 또, 표품도 샘플도 친(親)이온 피크 (m/z 158) 는 나타나지 않지만, 특이적인 프래그먼테이션ㆍ패턴 (m/z 127) 이 관찰되고, 동시에 지방산 메틸에스테르화물에게 유래하는 m/z 55, m/z 59, m/z 87 도 관찰되었다. 또한, 메틸에스테르화되어 있지 않은 샘플도 동일한 방법으로 분석한 결과 상당하는 피크가 인정되지 않아, 본 샘플 중에는 유리 옥탄산 및 옥탄산 메틸에스테르가 존재하지 않음을 확인하였다.
이상의 결과로부터, 크릴 중에 아스타산틴옥탄산 에스테르가 존재하는 것을 확인하였다.
화장품 이용의 실시예
이하에 나타내는 방법으로 효소 반응후, 정제 조작을 가하여 얻어진 아스타산틴옥탄산 모노에스테르를 1% 함유하는 조성물을 사용하여 립스틱을 제작하였다.
다음에 나타내는 유성 기제를 혼합하여 가열 융해한 후, 미리 피마자유 (2.1g) 에 안료 (50㎎) 와 아스타산틴옥탄산 모노에스테르를 1% 함유하는 조성물 (150㎎) 을 잘 혼합하rh, 용해 분산시킨 것을 첨가하여 교반한 후, 향료 (150㎎) 와 산화 방지제 (50㎎) 를 첨가하고 다시 잘 교반 혼합하여 균등하게 하였다. 이 액을 틀에 흘려 넣고 급지제(急止劑) (50㎎) 를 첨가하여, 다시 잘 교반 혼합하여 균등하게 하였다. 이 액을 틀에 흘려 넣고 급냉하였다. 냉각하여 얻어진 립스틱을 용기에 넣고, 작은 버너로 표면을 단시간 가열하여 광택이 생기게 하여 립스틱으로 하였다.
유성 기제의 혼합 비율
밀랍 1.0g
셀레신 2.4g
카르나우바 왁스 0.8g
라놀린 1.0g
유동 파라핀 2.05g
에오신(eosin)산 0.25g
식품 이용의 실시예
건강 식품 및/또는 보충제용 소프트 캡슐
이하에 나타내는 방법으로 효소 반응후, 정제 조작을 가하여 얻어진 아스타산틴옥탄산 모노에스테르를 10% 함유하는 조성물을 사용하여 소프트 캡슐을 제작하였다.
다음에 나타내는 비율로 기제를 조합하고, 아스타산틴옥탄산 모노에스테르를 10% 함유하는 조성물 (30㎎) 을 첨가하여, 건강 식품 및/또는 보충제로 사용되는 소프트 캡슐을 조제하였다.
조합 비율 (1 알당 양)
기제 (식물성 유지): 130㎎
유화제 (밀랍): 30㎎
피포재(被包材) (젤라틴/글리세린=100/35): 150㎎
식품 원료의 실시예
식품, 화장료나 사료용 등으로 사용하기 위해, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지를 식품 원료로서 조제한 예를 이하에 나타낸다.
효소 반응의 실시예 14 에서 기재한 방법을 더욱 스케일 업하여, 원료인 유리형 아스타산틴 2g 과 중쇄 지방산 트리글리세리드 300g 을 반응시켜, 탈헥산후에 약 300g 의 반응에 의해 생성된 유지를 얻었다. 130℃, 0.2㎜Hg 에서 분자 증류함으로써 반응중에 유리화된 카프릴산을 제거하여, 10g 의 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지를 얻었다. 이것을 수증기 증류에 의해 탈취 조작하고, 중쇄 지방산 트리글리세리드를 10g 첨가하여, 3% 의 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 유지를 얻었다. 또 총 아스타산틴으로서는 10% 의 농도이다. 이것을 각종 용도를 위한 식품 원료 (아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 함유 유지) 로 하였다.
아스타산틴의 소화 흡수성의 개선
헤마토코카스속 녹조류로부터 추출되어 시판되고 있는 아스타산틴 (이타노, 판매명: Astax9000H) 과, 중쇄 지방산으로 각각 모노 및 디에스테르화된 아스타산틴 (Asta-C8-monoester 및 Asta-C8-diester) 을 사용하여, 래트에서의 흡수성에 대해 검토하였다. 실험적으로는 이들 아스타산틴을 유리형 아스타산틴 환산으로 100㎎/㎏ 의 비율이 되도록 올리브 오일로 희석하여 래트 (Wister 계) 에 경구 투여하였다. 투여 3, 5, 7, 10 시간후에 각각 래트의 혈중 (혈장 중), 간장 중에 존재하는 아스타산틴의 함량을 HPLC 를 사용하여 측정하였다. 도 1 에 혈장 중, 도 2 에 간장 중의 아스타산틴의 주입량을 나타내었다. 도 1, 도 2에서 나타나는 바와 같이 헤마토코카스속 녹조류 추출 아스타산틴에 비하여, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르류는 훨씬 양호한 소화 흡수성을 나타내었다. 그 중에서도 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르의 모노에스테르체가 가장 잘 흡수되었다. 그리고, 투여한 에스테르체 아스타산틴은 유리형 아스타산틴으로서 검출되었다.
따라서, 아스타산틴 중쇄 지방산 모노에스테르는 소화 흡수성이 우수한 아스타산틴임이 발견되었다.
본 발명의 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르의 제조 방법은, 리파아제를 사용하기 때문에 온화한 조건하에서 반응시킬 수 있고, 원료인 아스타산틴의 분해나 이성화 등을 야기하는 일없이 높은 수율로 아스타산틴의 중쇄 지방산 에스테르를 제조할 수 있다. 또한, 천연물로부터 추출하여 제조할 수 있다.
그리고 본 발명의 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 조성물을 식품 등에 부가함으로써 소화 흡수성, 조직 이행성이 우수한 아스타산틴을 첨가한 식품, 건강 식품 및/또는 보충제 및 화장품을 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 리파아제를 사용하여 제조되는 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 및 이들을 함유하는 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 중쇄 지방산 에스테르가, 중쇄 지방산 모노에스테르 또는 중쇄 지방산 디에스테르인, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 및 이들을 함유하는 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 중쇄 지방산이 탄소수 8 내지 12 의 지방산인, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 및 이들을 함유하는 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 탄소수가 짝수의 중쇄 지방산인, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 및 이들을 함유하는 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, 탄소수가 8 인 중쇄 지방산인, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 및 이들을 함유하는 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 적어도 0.1% 이상 함유하는 조성물.
  7. 아스타산틴옥탄산 모노에스테르 또는 아스타산틴옥탄산 디에스테르, 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 조성물.
  8. 리파아제를 사용하여, 제 1 항 내지 제 6 항에 기재된 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르 및 이들을 함유하는 조성물을 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 유리형 아스타산틴, 중쇄 지방산 에스테르와는 다른 에스테르형 아스타산틴, 및 중쇄 지방산 에스테르와는 다른 에스테르형 아스타산틴의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 아스타산틴 원료와, 유리형 중쇄 지방산, 중쇄 지방산 모노글리세리드, 중쇄 지방산 디글리세리드, 중쇄 지방산 트리글리세리드, 및 중쇄 지방산 저급 알코올에스테르로부터 선택되는, 하나 이상의 중쇄 지방산 원료를 사용하여, 에스테르화 반응 및/또는 에스테르 교환 반응시키는 것에 의한 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 리파아제가, Candida 속의 효모 유래의 리파아제, Chromobacterium 속의 미생물 유래의 리파아제, Alcaligenes 속의 미생물 유래의 리파아제, 동물의 췌장 유래의 리파아제로부터 선택되는 1 종 이상의 리파아제인 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 리파아제가 Candida 속의 효모 유래의 리파아제인 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 아스타산틴 원료가, 유리형 아스타산틴 및/또는 다른 종류의 에스테르형 아스타산틴 혼합물이고, 중쇄 지방산 원료가 중쇄 지방산 트리글리세리드인 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 수분을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 수분 첨가량이 원료 오일에 대하여 0.5w/w 내지 20w/w% 인 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항에 기재된 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 조성물, 또는 제 7 항에 기재된 조성물을 함유하는 조성물을 특별한 영양 수요에 맞춰서 배합하여 이루어지는 식품 조성물 또는 그 식품.
  16. 제 1 항 내지 제 6 항에 기재된 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 조성물, 또는 제 7 항에 기재된 조성물을 함유하는 조성물을 함유하는 식품 첨가물.
  17. 제 1 항 내지 제 6 항에 기재된 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 조성물, 또는 제 7 항에 기재된 조성물을 함유하는 조성물을 함유하는 화장료.
  18. 제 1 항 내지 제 6 항에 기재된 아스타산틴 중쇄 지방산 에스테르를 함유하는 조성물, 또는 제 7 항에 기재된 조성물을 함유하는 조성물을 함유하는 동물용 사료.
  19. 제 7 항에 기재된 아스타산틴옥탄산 모노에스테르 또는 아스타산틴옥탄산 디에스테르, 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 조성물의 제조 방법으로서,
    (a) 갑각류로부터 용매 또는 초임계 CO2를 사용하여 상기 화합물을 추출하는 공정,
    (b) 공정 (a) 에 의해 얻어진 추출액으로부터 상기 화합물을 정제하는 공정,
    을 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 갑각류가 크릴인 방법.
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