KR900007421B1

KR900007421B1 - 스테비오사이드의 추출정제법

Info

Publication number: KR900007421B1
Application number: KR1019860010501A
Authority: KR
Inventors: 서항원; 장광진; 박헌용
Original assignee: 태평양화학공업 주식회사; 황영규
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1990-10-08
Also published as: KR880007554A

Abstract

내용 없음.

Description

스테비오사이드의 추출정제법

본 발명은 남미 파라과이가 원산지인 스테비아 레바우디아나 베르토니(Stevia rebau-diana Bertoni : 이하 스테비아라임)라는 국화과 다년생 초본에 함유되어 있는 감미성분인 스테비오사이드(Stevioside)를 추출 정제하는 방법에 관한 것으로, 특히 스테비오사이드(Stevioside)를 추출 정제하는 방법에 관한 것으로, 특히 스테비오사이드의 완제품 색상의 향상을 높이고 보다 향상된 탈색율과 높은 수율, 총처리액의 감소로 인한 작업처리의 효율성과 공정을 간편화한 스테비오사이드의 추출정제법에 관한 것이다.

지금에 이르기까지 스테비오사이드의 추출방법은 일본 특허공개소 56-16092, 55-120770 및 54-135281 에서도 알 수 있듯이 스테비아 건엽을 상수, 온수, 열수 또는 알콜수등에 의한 추출방법이 알러져 왔으나, 상수는 스테비오사이드의 추출량이 적고, 열수(70℃ 이상)는 에너지의 손실을 초래토록하며, 알콜수는 알코올의 손실의 문제점이있어 온수에 의한 추출방법을 채택하고 있다.

그러나 온수에 의한 추출방법 또한 650㎚에서 최대흡광도를 가지는 클로로필계 색소가 원하지 않을 정도로 많이 추출되기 때문에 완제품의 색상에 영향을 미치는 폐단 뿐만 아니라 용출된 클로로필계 색소에 의해서 정제시에 사용되는 수지에 부하를 주는 문제점을 여전히 해결하지 못하고 있다.

그리고 스테비오사이드의 정제공정 중에서 활성탄의 사용은 일본특허공개소 58-282469, 57-75992 및 국내 공고특허번호 제85-1177호(자사의 선등록된 발명임)에서 살펴볼 수 있는 바와 같이, 단순히 활성탄을 배치타입으로 사용하여 왔기 때문에 높은 탈색율과 높은 수율을 획득지 못하는 결점이 있었다.

한편, 유기용매의 사용방법은 비교적 탈색율은 좋으나 처리 공정이 번잡, 까다로울 뿐만 아니라 스테비오사이드의 손실을 가져오는 결점이 있었다. 더욱, 일본특허 공개소 54-41898, 54-41899, 57-5663 및 자사의 선등록된 공고 특허번호 제85-1177호에서도 지적한바 있는 일본특허 공개소 52-100500 및 52-23100에서 공지된 이온교환수지를 이용한 정제 방법은 양이온 교환수지와 음이온 교환수지를 분리하여 처리하였기 때문에 번잡한 수지처리 및 수지 재생량의 과다로 인한 단점으로 공정이 매우 복잡하므로 경제적인 측면에서 실용화되지 못하는 단점이 있었다.

한편, 최근 합성감미료의 사용기준이 엄격하게 되어 천연 감미료에의 관심이 높은데 스테비오사이드는 설탕의 200-300배의 감미를 가지며 그 감미질도 설탕에 가까운 양질의 것으로 알려져 새로운 천연 감미료로 주목을 받고 있다.

상기와 같은 문제점의 해결과 감미료에 대한 최근의 관심사에 부응하기 위해서, 본 발명은 첫째, 온수(온동범위 : 55-65℃)에 의한 추출시 CaCL₂가 첨가된 수용액으로 추출함으로써 클로로필계 색소가 가장 적게 추출토록하여 순도를 최대로 높이고, 둘째, 스테비오사이드를 함유한 수용액을 활성탄이 충전된 칼럼에 의해 처리함에 있어서, 유속 S.V120에서 연속적으로 처리함으로써 보다 높은 탈색율과 수율을 획득할 수 있을 뿐만 아니라 지금까지 알려진 방법에 비해 간단하고 수지처리시 수지의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있고, 셋쩨, 이온교환수지를 처리함에 있어서는 양, 음이온 교환수지를 별도의 칼럼에서 분리하여 처리하지않고 동일 칼럼에 충전시켜 처리토록 함으로써 공정의 간편화와 총처리액 양의 감소를 가져오도록 하였으며, 넷째, 혼합수지 칼럼에 NaCl를 통과시킴으로서 혼합수지의 분리와 동시에 음이온 교환수지에 부착된 불순물을 용이하게 제거토록 하면서, HCl를 통과시킴으로써 양이온 교환수지를 활성화시키고, NaOH를 통과시킴으로써 음이온 교환수지의 활성화와 양이온 교환수지에 부착된 불순물을 용이하게 제거할 수 있는 것이다.

본 발명의 스테비오사이드의 추출정제에 관해 상세히 설명하면 다음과 같다. 스테비아 건엽을 적당히 마쇄한 후 약 55-65℃의 온도범위인 온수로 추출시, CaCl₂가 첨가된 수용액으로 추출한 후 이 추출액에 공지의 응집제인 황산알미늄, 산화마그네슘, 염화알미늄을 첨가하여 규조토로 여과한 후 이 여과액을 활성탄에 의해 탈색하였다.

상기 여과는 감압여과를 하였고, 염화칼슘 수용액으로 추출함으로써 클로로필계 색소가 가장 적게 추출되도록 함으로써 순도를 최대한으로 높히도록 하였고 활성탄에 의한 탈색에 있어서는 스테비오사이드를 함유한 수용액을 황성탄이 충전된 칼럼에 연속식으로 처리함으로써, 즉 10g의 활성탄이 충전된 칼럼(2㎝×50㎝)에 스테비오사이드가 함유된 수용액을 유속에 따라 처리한다.

즉 유속 S.V120에서 좋은 탈색율 (650㎚에서 활성탄으로 처리하지 않은 액의 흡광도에 대한 활성탄으로처리한 액의 흡광도의 감소율)과 높은 수율을 얻을 수 있도록 하있고 이와 같은 활성탄 처리방법에 의해 지금까지 알려진 방법보다 간편하고 수지처리시 수지의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다.

그리고, 활성탄에 의해 탈색한 액을 합성 흡착수지 Amberite XAD-7에 흡착시킨 후 메탄올로 용리하여, 이온교환수지 처리를 하였는바, 상술하면 본 발명에서는 양이온 교환수지와 음이본 교환수지를 동일 칼럼에 충전시켜 처리함으로써, 공정의 간편화와 총처리액 양의 감소를 가져왔다.

더욱 상술하면, 강산성 양이온 교환수지(Dia-ion SK1B)에 스테비오사이드를 함유한 수용액 또는 수용성 유기용매(메탄올, 에탄올, 프로판올)를 통과시켰을때는 두 경우 모두 수율 및 탈색에 문제가 없었으나 강염기성 음이온 교환수지(Amberite IRA 904)에 스테비오사이드를 함유한 수용액을 통과시킬 경우에는 스테비오사이드를 함유한 수용성 유기용매를 통과시킬 경우보다 스테비오사이드의 tailing이 많이 일어나 처리액의 양이 증가하고 스테비오사이드의 손실이 많기 때문에 혼합수지 칼럼에 스테비오사이드를 함유한 30-100% 수용성 유기 용매를 처리하여 지금까지 알려진 분리 처리방법 보다 처리시간 단축과 처리액 양의감소를 가져오도록 하였다. 그리고, 사용한 혼합수지는 두 수지의 부력밀도 차이를 이용하여 35-40%(W/V)NaCl을 칼럼에 방치함으로써 분리하였다. 이때 사용된 NaCl은 혼합수지의 분리와 동시에 Amberite IRA 904에 부착된 불순물을 제거할 수 있었다. 다음으로 혼합수지 칼럼에 1N-NaOH를 통과시킴으로써Amberite IRA 904의 활성화와 Diaion SK1B에 부착된 불순물을 제거시키고 1N-HC1을 Diaion SK1B에 통과시켜 Diaion SK1B를 활성화시켰다.

위에서 얻은 이온교환수지 통과액을 진공농축한 후 분무 건조하여 유백색의 스테비오 사이드 제품(순도88-90%)을 얻었다.

이하, 실시예와 대조예 1,2에 의하여 본 발명을 상술하면 다음과 같다.

실시예

스테비아 건엽 100g을 CaCl₂8.8g이 함유된 60℃, 물 2.2ℓ로 5시간 추출하여 추출액 2ℓ를 얻었다. 이 추출액에 MgO 8g, Al₂(SO₄)₃16g을 첨가한 후 1간 교반하고 규조토를 여과보조제로 사용하여 감압여과하였다. 여과후 0.6ℓ의 물로 규조토를 세척한뒤 여액과 합하여 얻은 여액을 10g의 활성탄이 채원진 칼럼(2㎝×50㎝)에 유속 S.V120으로 통과시킨 후 Amberite XAD-7 300ml에 흡착시키고 메탄올로 용리하여240m1의 용리액을 얻었다. 이 액을 감압농축하여 얻은 건고물을 메탄올 100ml에 녹여 양이온 교환수지(Diaion SK1B) 50m1와 음이온 교환수지(Amberite IRA 904) 80m1가 혼합된 칼럼에 유속 S.V2.0으로 통과하여 150m1를 수액했다.

이 수액을 고형분 205정도 되게 감압농축 후 분무 건조하여 유백색의 제품 10.8g(스테비오사이드 순도89%)을 얻었다.

대조예 1

스테비아 건입 100g을 60℃ 물 2.2ℓ로 5시간 추출하여 2.05ℓ를 얻었다. 실시예와 동일한 방법으로 감압 여과하여 이 여과액을 Amberite XID-7 300ml에 흡착시킨 후 메탄올로 용리하여 230m1의 용리액으로 얻었다. 이 액을 감압 농축하여 얻은 건고물을 메탄올 100ml에 녹여 양이온 교환수지(Diaion SK1B) 50m1에 먼저 통과한 후 음이온 교환수지(Amberite IRA 904) 80ml에 통과하여 200ml를 수액했다. 이 수액을 감압 농축 후 분무 건조하여 미황색의 10.9g(스테비오사이드 순도 87%)을 얻었다.

대조예 2

대조예 1과 동일한 방법으로 얻은 용리액을 감압 농축하여 얻은 건고물을 이온교환수 100ml에 녹여 대조예 1과 동일한 방법으로 연황색의 제품 10.2g(스테비오사이드 순도 85%)을 얻었다.

실시예와 대조예 1, 2에서 얻은 제품을 (표-1)에 비교하였다.

[표 1]

표-1에서 보은 바와 같이 본 발명 방법인 실시예가 공지 방법인 대조예 1,2 보다 스테비오사이드의 수율이 높고, 650nm에서의 흡광도가 적어 클로로필계 색소도 적어 순도도 높음을 알 수 있어 본 발명 방법이 공지방법 보다 효과적임이 명백하다.

이와 더불어 클로로필계의 색소 추출에 관한 결과를 살펴보면 온수(온도범위:55-65℃)에 의한 추츨시CaCO₃,Ca(OH)₂, CaCl₂등의 Ca화합물의 첨가된 수용액으로 추출한 결과(표-2)과 (표-3)에서 보는 바와같이 각 화합물의 첨가 실험에서 0.4% 이상의 CaC1₂수용액에 의한 스테비아 건엽의 추출이 650nm에서 최대 흡광도를 나타내는 클로로필계 색소가 가장적게 추출되었음을 알 수 있다.

[표 2]

[표 3]

그리고 유속 S.V120에서 높은 탈색율과 높은 수율이 얻어짐은 (표-4)에서 보는 바와 같다.

[표 4]

상기와 같이(표-1), (표-2), (표-3) 및 (표-4)와 같은 결과들로 미루어 보더라도 본 발명의 스테비오사이드 추출정제 방법을 클로로필계 색소가 가장적게 추출되어 순도를 최대로 높힐 수 있는 잇점과 더불어 보다 높은 탈색율과 수율로 얻어질 뿐아니라 공정의 간편화등을 도모할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

스테비아 건엽을 염화칼슘 수용액으로 추출한 다음, 스테비오사이드를 함유한 수용액을 활성탄이 충전된 칼럼에 유속 S.V120로 연속적으로 처리한 다음 흡착수지 Amberite XAD-7에 흡착시키고, 수용성 유기용매로 용리한 후, 스테비오사이드를 함유한 수용성 유기용매를 Diaion SK1B인 양이온 교환수지와Amberite IRA 904인 음이온 교환수지가 혼합.충전된 칼럼에 통과시켜 정제함을 특징으로 하는 스테비오사이드의 추출 정제방법.