KR102729011B1 - Method for preparing triglyceride utilizing fractionation byproduct - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분별 부산물을 활용한 트리글리세리드의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트리아실글리세리드의 아실기를 다른 아실기로 교환하는 효소적 에스테르화 반응을 통하여 트리글리세리드를 제조함에 있어서, 반응 결과물을 증류 후 분별 정제하여 얻어진 분별 부산물을 상기 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물에 포함시킴으로써, 트리글리세리드 제조 원가를 낮추고 수율을 증가시켜 전체 공정 효율 및 경제성을 향상시킬 수 있는 트리글리세리드의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing triglycerides by utilizing fractionation by-products, and more specifically, to a method for producing triglycerides by utilizing an enzymatic esterification reaction in which an acyl group of a triacylglyceride is exchanged with another acyl group, wherein the reaction product is distilled and then fractionally purified, and the obtained fractionation by-product is included in the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction, thereby lowering the cost of producing triglycerides and increasing the yield, thereby improving the efficiency and economic feasibility of the overall process.
Description
본 발명은 분별 부산물을 활용한 트리글리세리드의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트리아실글리세리드의 아실기를 다른 아실기로 교환하는 효소적 에스테르화 반응을 통하여 트리글리세리드를 제조함에 있어서, 반응 결과물을 증류 후 분별 정제하여 얻어진 분별 부산물을 상기 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물에 포함시킴으로써, 트리글리세리드 제조 원가를 낮추고 수율을 증가시켜 전체 공정 효율 및 경제성을 향상시킬 수 있는 트리글리세리드의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing triglycerides by utilizing fractionation by-products, and more specifically, to a method for producing triglycerides by utilizing an enzymatic esterification reaction in which an acyl group of a triacylglyceride is exchanged with another acyl group, wherein the reaction product is distilled and then fractionally purified, and the obtained fractionation by-product is included in the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction, thereby lowering the cost of producing triglycerides and increasing the yield, thereby improving the efficiency and economic feasibility of the overall process.
트리아실글리세리드 지방 및 오일은 음식산업에서 매우 광범위하게 사용되고 있는 물질로, 그 중에서 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride, OPO)는 모유 지방의 중요한 성분으로 영양학적으로 연구가 많이 진행되었다.Triacylglyceride fats and oils are substances that are widely used in the food industry, and among them, 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride (OPO) is an important component of breast milk fat and has been extensively studied nutritionally.
모유 지방을 주로 구성하는 주요 지방산을 함유하는 지방 조성물은 식물 기원의 오일 및 지방에서 많이 발견되지만, 거의 모든 식물 기원 글리세리드가 2-위치에 포화지방산을 갖지 않는다. 이와 대조적으로, 모유 지방 내에서는 상당한 양의 포화지방산인 팔미트산(palmitic acid)이 글리세리드의 2-위치를 차지한다.The fat composition containing the major fatty acids that make up the fat of human milk is found in many vegetable oils and fats, but almost all vegetable glycerides do not have a saturated fatty acid in the 2-position. In contrast, in human milk fat, a significant amount of the saturated fatty acid palmitic acid occupies the 2-position of the glycerides.
최근 유아건강에 대한 사람들의 관심이 높아지면서, 모유와 성분이 유사한 식품에 대한 수요가 증가하고 있다. As people's interest in infant health has increased recently, the demand for foods with similar ingredients to breast milk is increasing.
Innis(Adv. Nutr., 2:275-283, 2011)은 유아의 식이와 관련하여 트리아실글리세롤의 구조적 역할에 관련하여 기재하고 있다. Innis (Adv. Nutr., 2:275-283, 2011) reports on the structural role of triacylglycerols in the infant diet.
하지만, 통상의 분유는 분말우유 및 식물성 기름을 혼합한 형태로서, 분유의 기름성분을 분석하였을 때 2-위치에 팔미트산을 거의 함유하고 있지 않다.However, regular powdered milk is a mixture of powdered milk and vegetable oil, and when the oil content of powdered milk is analyzed, it contains almost no palmitic acid in the 2-position.
이에 따라, 모유지방과 성분이 유사한, 2-위치에 팔미트산을 함유하고 있는 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(OPO)를 분유에 첨가하기 위한 고품질의 모유지방 대체지의 적용이 증가하고 있다.Accordingly, the application of high-quality human milk fat substitutes for adding 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glycerides (OPO), which contain palmitic acid in the 2-position and have a composition similar to human milk fat, to infant formula is increasing.
OPO는 USU(Unsaturated-Saturated-Unsaturated) 트리글리세리드의 일종으로, Mohamad, et al(Lipase-catalyzed interesterification reactions for human milk fat substitutes production, 2013, 115, 270-285)는 리파제(lipase)를 이용하였을 때 트리아실글리세리드의 1,3-위치를 치환함으로써 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드를 합성하는 연구가 주로 진행되어 왔음을 보여주고 있다. 리파제의 트리아실글리세리드의 1,3- 위치 특이적 반응 성질에 의해 트리아실글리세리드 지방의 2-위치에 포화지방산을 포함하는 글리세리드 백본(backbone)의 제공이 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(OPO)를 합성함에 있어서 중요하다.OPO is a type of Unsaturated-Saturated-Unsaturated (USU) triglyceride. Mohamad, et al. (Lipase-catalyzed interesterification reactions for human milk fat substitutes production, 2013, 115, 270-285) showed that research has mainly been conducted to synthesize 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride by substituting the 1,3-position of triacylglyceride using lipase. Due to the 1,3-position-specific reactivity of lipase for triacylglycerides, providing a glyceride backbone containing a saturated fatty acid at the 2-position of triacylglyceride fat is important in synthesizing 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride (OPO).
이러한 선행기술들은 효소적 에스테르화 반응을 이용하는 것이지만, 반응의 진행에 따라 효소 활성이 감소하고, 그 결과, 전체 공정의 효율 및 경제성이 낮아진다. These prior technologies utilize enzymatic esterification reactions, but as the reaction progresses, enzyme activity decreases, resulting in lower efficiency and economic feasibility of the overall process.
따라서, 효소적 에스테르화 반응을 이용하여 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(OPO)를 제조함에 있어서, 공정 효율 및 경제성을 보다 향상시킬 수 있는 새로운 방법의 개발이 요청되고 있다.Therefore, there is a demand for the development of a new method that can further improve process efficiency and economic feasibility in producing 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride (OPO) using an enzymatic esterification reaction.
본 발명은, 트리아실글리세리드(예컨대, 트리팔미토일글리세리드(PPP))의 아실기를 다른 아실기(예컨대, 올레일기)로 교환하는 효소적 에스테르화 반응을 통하여 트리글리세리드(예컨대, 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(OPO))를 제조함에 있어서, 트리글리세리드 제조 원가를 낮추고 수율을 증가시켜 전체 공정 효율 및 경제성을 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention has as a technical problem the provision of a method for producing triglycerides (e.g., 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glycerides (OPO)) through an enzymatic esterification reaction in which an acyl group of a triacylglyceride (e.g., tripalmitoyl glyceride (PPP)) is exchanged with another acyl group (e.g., an oleyl group), thereby reducing the cost of producing triglycerides and increasing the yield, thereby improving the overall process efficiency and economic feasibility.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 트리아실글리세리드 및 상기 트리아실글리세리드 내의 아실기와는 상이한 아실기를 갖는 지방산을 포함하는 반응물 혼합물에 대하여 효소적 에스테르화 반응을 수행하여 상기 트리아실글리세리드의 아실기를 상기 지방산의 아실기로 교환하는 단계를 포함하는 트리글리세리드의 제조 방법에 있어서, 상기 반응물 혼합물이, 상기 효소적 에스테르화 반응 결과물의 증류 잔류물을 분별하여 얻어진 분별 부산물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 트리글리세리드의 제조 방법이 제공된다.In order to achieve the above technical task, the present invention provides a method for producing a triglyceride, comprising a step of performing an enzymatic esterification reaction on a reactant mixture comprising a triacylglyceride and a fatty acid having an acyl group different from an acyl group in the triacylglyceride to exchange an acyl group of the triacylglyceride with an acyl group of the fatty acid, characterized in that the reactant mixture further includes a fractionation by-product obtained by fractionating a distillation residue of a resultant of the enzymatic esterification reaction.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 트리아실글리세리드 및 상기 트리아실글리세리드 내의 아실기와는 상이한 아실기를 갖는 지방산을 포함하는 반응물 혼합물에 대하여 효소적 에스테르화 반응을 수행하여 상기 트리아실글리세리드의 아실기를 상기 지방산의 아실기로 교환하는 반응의 결과물의 증류 잔류물을 분별하여 얻어지며, 총 탄소수가 52인 중성지질(C52)의 함량이 15 중량% 이상인, 트리글리세리드 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a triglyceride composition is provided, which is obtained by performing an enzymatic esterification reaction on a reactant mixture including a triacylglyceride and a fatty acid having an acyl group different from an acyl group in the triacylglyceride to exchange an acyl group of the triacylglyceride with an acyl group of the fatty acid, and fractionating a distillation residue of the resultant reaction, wherein the content of a neutral lipid having a total of 52 carbon atoms (C52) is 15 wt% or more.
본 발명에 따르면, 효소적 에스테르 교환반응을 통하여 트리아실글리세리드의 아실기가 다른 아실기로 교환된 트리글리세리드(예컨대, 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(OPO))를 제조함에 있어서, 종래 기술 대비 제조 원가를 낮추고 수율을 증가시켜 전체 공정 효율 및 경제성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, in producing a triglyceride (e.g., 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride (OPO)) in which an acyl group of a triacylglyceride is exchanged with another acyl group through an enzymatic transesterification reaction, the production cost can be reduced and the yield increased compared to the prior art, thereby improving the overall process efficiency and economic feasibility.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서 효소적 에스테르화 반응의 반응물로서 사용되는 트리아실글리세리드는 식용 유지일 수 있다. The triacylglyceride used as a reactant of the enzymatic esterification reaction in the present invention may be an edible fat.
상기 식용 유지로는, 액체 또는 고체의 식물성 유지 또는 동물성 유지, 상기 유지의 경화유 또는 에스테르 교환유, 상기 유지를 분별하여 얻을 수 있는 액체유, 고체지방 등 식용에 적합한 것이면 모두 사용 가능하다. As the edible fat, any suitable edible fat may be used, including liquid or solid vegetable fat or animal fat, hardened oil or transesterified oil of the fat, liquid oil obtained by fractionating the fat, solid fat, etc.
상기 식물성 유지의 구체적인 예로는 옥수수기름, 유채기름, 콩기름, 면실유, 팜유, 야자유, 미강유, 참기름, 카카오지방, 올리브유 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 들 수 있고, 상기 동물성 유지의 구체적인 예로는 어유, 돈지, 우지(소기름), 닭의 지방 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 들 수 있다. 이들 식용 유지는 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다. Specific examples of the vegetable oils include those selected from corn oil, rapeseed oil, soybean oil, cottonseed oil, palm oil, coconut oil, rice bran oil, sesame oil, cocoa fat, olive oil, and combinations thereof, and specific examples of the animal oils include those selected from fish oil, lard, beef tallow, chicken fat, and combinations thereof. These edible oils may be used alone or in combination of two or more.
일 구체예에서, 상기 트리아실글리세리드는 식물성 유지 중 팜유의 분별을 시행한 팜 분별유일 수 있다.In one specific example, the triacylglyceride may be fractionated palm oil obtained by fractionating palm oil among vegetable oils.
일 구체예에서, 상기 트리아실글리세리드에 존재하는 아실기는 독립적으로 4~24개의 탄소 원자, 보다 구체적으로는 12~22개의 탄소 원자, 보다 더 구체적으로는 14~20개의 탄소 원자를 가지는 포화 또는 불포화의 직쇄상의 지방족 아실기로부터 선택될 수 있다. 예컨대, 상기 트리아실글리세리드에 존재하는 아실기는 독립적으로 팔미토일기, 스테아로일기, 올레오일기 및 리놀레오일기로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 팔미토일기일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In one specific embodiment, the acyl group present in the triacylglyceride can be independently selected from a saturated or unsaturated straight-chain aliphatic acyl group having 4 to 24 carbon atoms, more specifically 12 to 22 carbon atoms, and even more specifically 14 to 20 carbon atoms. For example, the acyl group present in the triacylglyceride can be independently selected from a palmitoyl group, a stearoyl group, an oleoyl group, and a linoleoyl group, and is preferably, but not limited to, a palmitoyl group.
일 구체예에서, 상기 트리아실글리세리드에 존재하는 아실기 중 적어도 하나는 팔미토일기이고, 바람직하게는 두 개, 보다 바람직하게는 세 개 모두 팔미토일기이다. 즉, 가장 바람직한 구체예에서, 출발물질인 트리아실글리세리드는 트리팔미토일글리세리드(PPP)이다.In one specific embodiment, at least one of the acyl groups present in the triacylglyceride is a palmitoyl group, preferably two, more preferably all three are palmitoyl groups. That is, in the most preferred embodiment, the starting triacylglyceride is tripalmitoylglyceride (PPP).
본 발명에서 효소적 에스테르화 반응의 반응물로서 사용되는 지방산은 상기 트리아실글리세리드 내의 아실기와는 상이한 아실기를 갖는다. The fatty acid used as a reactant for the enzymatic esterification reaction in the present invention has an acyl group different from the acyl group in the triacylglyceride.
일 구체예에서, 상기 지방산으로는 4~24개의 탄소 원자, 보다 구체적으로는 12~22개의 탄소 원자, 보다 더 구체적으로는 14~20개의 탄소 원자를 가지는 포화 또는 불포화의 직쇄상의 지방산으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 지방산은 팔미틱산, 스테아릭산, 올레익산, 리놀레익산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 올레익산일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In one specific embodiment, the fatty acid may be at least one selected from a saturated or unsaturated straight-chain fatty acid having 4 to 24 carbon atoms, more specifically 12 to 22 carbon atoms, and even more specifically 14 to 20 carbon atoms. More specifically, the fatty acid may be selected from the group consisting of palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and combinations thereof, and is preferably, but not limited to, oleic acid.
본 발명에서 효소적 에스테르화 반응의 반응 온도는 사용되는 효소의 종류에 따라 정해질 수 있으며, 구체적으로, 40℃ 이상, 45℃ 이상, 50℃ 이상, 55℃ 이상 또는 60℃ 이상일 수 있고, 또한 85℃ 이하, 80℃ 이하, 75℃ 이하, 70℃ 이하 또는 65℃ 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 반응의 효과와 공정의 효율을 최적화하기 위해서, 반응 온도는 바람직하게는 40℃ 내지 80℃일 수 있고, 더 바람직하게는 45℃ 내지 70℃일 수 있다. In the present invention, the reaction temperature of the enzymatic esterification reaction can be determined depending on the type of enzyme used, and specifically, it can be 40°C or higher, 45°C or higher, 50°C or higher, 55°C or higher, or 60°C or higher, and also can be 85°C or lower, 80°C or lower, 75°C or lower, 70°C or lower, or 65°C or lower, but is not limited thereto. In order to optimize the effect of the reaction and the efficiency of the process, the reaction temperature can preferably be 40°C to 80°C, and more preferably can be 45°C to 70°C.
본 발명에서 효소적 에스테르화 반응의 반응 시간은, 예컨대, 0.5 시간 이상, 1시간 이상, 2시간 이상, 3시간 이상 또는 4시간 이상일 수 있고, 또한 12 시간 이하, 10 시간 이하, 8 시간 이하 또는 6 시간 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In the present invention, the reaction time of the enzymatic esterification reaction may be, for example, 0.5 hour or more, 1 hour or more, 2 hours or more, 3 hours or more, or 4 hours or more, and may also be 12 hours or less, 10 hours or less, 8 hours or less, or 6 hours or less, but is not limited thereto.
본 발명에서 효소적 에스테르화 반응의 효소로는 공지의 효소들을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 칸디다 안탁티카(Candida Antarctica B), 써모마이세스 라누기노서스(Thermomyces lanuginose), 리조뮤코 미에이(Rhizomucour miehei), 리조퍼스 델레마(Rhizopus delemar), 뮤코 미에이(Mucormiehei), 알칼리제네스(Alcaligenes sp .), 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger), 칸디다 실린드라세스(Candida cylindraces), 부콜데리아 세파시아(Burkholderia cepacia), 칸디둠(Geotricum candidum) 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택된 미생물 유래의 에스테르화 효소가 사용 가능하나, 이에 제한되지는 않는다.In the present invention, known enzymes can be used as enzymes for the enzymatic esterification reaction without any particular limitation. Specifically, Candida Antarctica B , Thermomyces ranuginosus lanuginose ), Rhizomucour miehei , Rhizopus delemar , Mucormiehei , Alcaligenes sp . , Aspergillus niger , Candida cylindricales cylindraces ), Burkholderia cepacia , Geotricum candidum ) and combinations thereof. An esterifying enzyme derived from a microorganism selected from the group consisting of, but not limited to, the following may be used.
일 구체예에서, 상기 효소 1 중량부당 반응물 혼합물 100 중량부 내지 3000 중량부, 또는 100 중량부 내지 2000 중량부, 또는 100 중량부 내지 1000 중량부를 효소의 교체 없이 연속처리할 수 있으며, 효소의 활성이 유지되는 한 그 이상의 양도 계속하여 처리될 수 있다. 예컨대, 효소 활성이 적절하다면, 효소 1 중량부당 반응물 혼합물을 500 중량부 이상, 1000 중량부 이상, 2000 중량부 이상 또는 3000 중량부 이상 효소의 교체 없이 연속처리할 수 있으며, 그 상한에는 특별한 제한이 없고, 심지어, 10000 중량부 또는 그 이상까지도 처리가 가능하다. 바람직한 일 구체예에 따르면, 효소 1 중량부당 반응물 혼합물 처리량은 1000 중량부 내지 3000 중량부일 수 있다.In one specific embodiment, 100 to 3000 parts by weight, or 100 to 2000 parts by weight, or 100 to 1000 parts by weight, of the reactant mixture per 1 part by weight of the enzyme can be continuously treated without replacing the enzyme, and a higher amount can be continuously treated as long as the activity of the enzyme is maintained. For example, if the enzyme activity is appropriate, 500 parts by weight or more, 1000 parts by weight or more, 2000 parts by weight or more, or 3000 parts by weight or more of the reactant mixture per 1 part by weight of the enzyme can be continuously treated without replacing the enzyme, and there is no particular limitation on the upper limit, and even 10000 parts by weight or more can be treated. According to a preferred specific embodiment, the amount of the reactant mixture treated per 1 part by weight of the enzyme can be 1000 parts by weight to 3000 parts by weight.
일 구체예에서, 상기 제조방법에 따라 제조되는 트리글리세리드는 디올레오일 모노팔미토일 글리세리드일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1,3-디올레오일-2-팔미토일 글리세리드(OPO)일 수 있다.In one specific example, the triglyceride manufactured according to the above manufacturing method may be dioleoyl monopalmitoyl glyceride, and more specifically, 1,3-dioleoyl-2-palmitoyl glyceride (OPO).
본 발명의 트리글리세리드의 제조 방법은, 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물이, 상기 효소적 에스테르화 반응 결과물의 증류 잔류물을 분별하여 얻어진 분별 부산물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for producing triglyceride of the present invention is characterized in that the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction further includes a fractionated by-product obtained by fractionating the distillation residue of the resultant enzymatic esterification reaction.
상기 효소적 에스테르화 반응 결과물의 증류는 효소적 에스테르화 반응 결과물 내에 잔류하는 지방산을 제거하기 위한 것으로서, 일 구체예에서, 이는 박막증류장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 이 때 증류는, 예컨대, 10 mbar 이하, 5 mbar 이하 또는 2 mbar 이하의 압력 조건 및 180~250℃, 200~240℃ 또는 210~230℃의 온도 조건 하에 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 박막증류장치에 의한 증류시 다른 조건들은 적절히 선택될 수 있다. 예컨대, 증류 배출물의 냉각 온도는 10~30℃일 수 있고, 증류기의 회전 속도는 300~500rpm일 수 있으며, 효소적 에스테르화 반응 결과물의 피딩속도는 20~40g/h일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 효소적 에스테르화 반응 결과물의 증류는 박막증류장치를 이용하여, 증류 온도 225℃ 증류 압력 2 mbar 이하, 증류 배출물 냉각온도 20℃ 증류기 회전 속도 400rpm, 및 피딩속도 32g/h의 조건으로 수행될 수 있다.The distillation of the enzymatic esterification reaction resultant is intended to remove fatty acids remaining in the enzymatic esterification reaction resultant, and in one specific example, this can be performed using a thin-film distillation device. At this time, the distillation can be performed under, for example, pressure conditions of 10 mbar or less, 5 mbar or less, or 2 mbar or less and temperature conditions of 180 to 250°C, 200 to 240°C, or 210 to 230°C, but is not limited thereto. In addition, other conditions during distillation using the thin-film distillation device can be appropriately selected. For example, the cooling temperature of the distillate can be 10 to 30°C, the rotation speed of the still can be 300 to 500 rpm, and the feeding speed of the enzymatic esterification reaction resultant can be 20 to 40 g/h, but is not limited thereto. According to one specific example of the present invention, the distillation of the enzymatic esterification reaction product can be performed using a thin film distillation device under the conditions of a distillation temperature of 225°C, a distillation pressure of 2 mbar or less, a distillation effluent cooling temperature of 20°C, a still rotation speed of 400 rpm, and a feeding speed of 32 g/h.
상기와 같은 증류 과정을 거쳐 얻어진 효소적 에스테르화 반응 결과물의 증류 잔류물을 분별하여 분별 부산물이 얻어진다.The distillation residue of the enzymatic esterification reaction product obtained through the distillation process described above is fractionated to obtain a fractionated by-product.
일 구체예에서, 상기 증류 잔류물의 분별은, 증류 잔류물을 유기 용매에 용해시키고, 그 용액을 냉각하여 고체를 생성시킨 후, 생성된 고체를 분리하고 남은 액상으로부터 상기 유기 용매를 제거하여 농축하는 것을 포함할 수 있으며, 그 농축 결과물이 분별 부산물로서 얻어진다.In one specific embodiment, the fractionation of the distillation residue may include dissolving the distillation residue in an organic solvent, cooling the solution to produce a solid, separating the produced solid, and removing the organic solvent from the remaining liquid phase to concentrate the resulting product, the result of the concentration being obtained as a fractionation byproduct.
일 구체예에서, 상기 유기 용매로는 아세톤, 헥산, 에탄올 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아세톤을 사용할 수 있다. 증류 잔류물을 용해시키기 위한 상기 유기 용매의 사용량에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대, 증류 잔류물 대 유기 용매가 부피비로 1:5 내지 1:30, 1:10 내지 1:25 또는 1:15 내지 1:20이 되도록 유기 용매를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다, 또한, 증류 잔류물의 유기 용매 용액의 냉각은, 예컨대, 0℃ 이하, -5℃ 이하 또는 -10℃ 이하의 온도에서 30분 이상, 60분 이상 또는 90분 이상 용액을 정치시키는 것에 수행될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 증류 잔류물의 분별은, 증류 잔류물을 아세톤에 1:16의 부피비로 용해시킨 후, 그 용액을 -13.4℃에서 93분간 정치시킴으로써 수행될 수 있다.In one specific embodiment, the organic solvent may be acetone, hexane, ethanol or a combination thereof, and acetone is preferably used. There is no particular limitation on the amount of the organic solvent used for dissolving the distillation residue, and for example, the organic solvent may be used so that the volume ratio of the distillation residue to the organic solvent is 1:5 to 1:30, 1:10 to 1:25 or 1:15 to 1:20, but is not limited thereto. In addition, the cooling of the organic solvent solution of the distillation residue may be performed by, for example, allowing the solution to stand at a temperature of 0° C. or lower, -5° C. or lower or -10° C. or lower for 30 minutes or longer, 60 minutes or longer or 90 minutes or longer. According to one specific embodiment of the present invention, the fractionation of the distillation residue may be performed by dissolving the distillation residue in acetone at a volume ratio of 1:16 and then allowing the solution to stand at -13.4° C. for 93 minutes.
일 구체예에서, 상기와 같은 분별 과정을 거쳐 얻어진 분별 부산물은, 분별 부산물 총 100중량%를 기준으로, C52(총 탄소수가 52(예: C18-C16-C18, C16-C18-C18 등)인 중성지질, 예컨대, SPS, SSP, OPO, OOP, LPL, LLP, OPL 등(여기서, P=팔미토일기, S=스테아로일기, O=올레오일기, L=리놀레오일기))을 15 중량% 이상, 보다 구체적으로는 20 중량% 이상, 보다 더 구체적으로는 25 중량% 이상, 보다 더 구체적으로는 28 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다.In one specific example, the fractionation by-product obtained through the fractionation process as described above may contain C52 (neutral lipid having a total carbon number of 52 (e.g., C18-C16-C18, C16-C18-C18, etc.), such as SPS, SSP, OPO, OOP, LPL, LLP, OPL, etc. (wherein, P=palmitoyl group, S=stearoyl group, O=oleoyl group, L=linoleoyl group)) in an amount of 15 wt% or more, more specifically, 20 wt% or more, even more specifically, 25 wt% or more, and even more specifically, 28 wt% or more, based on 100 wt% of the total fractionation by-product.
또한 일 구체예에서, 상기 분별 부산물은, 분별 부산물 총 100중량%를 기준으로, C52인 중성지질을 60 중량% 이하, 보다 구체적으로는 55 중량% 이하, 보다 더 구체적으로는 50 중량% 이하, 보다 더 구체적으로는 45 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다.In addition, in one specific example, the fractionation by-product may contain C52 neutral lipid in an amount of 60 wt% or less, more specifically 55 wt% or less, even more specifically 50 wt% or less, and even more specifically 45 wt% or less, based on 100 wt% of the total fractionation by-product.
또한 일 구체예에서, 상기 분별 부산물은, 분별 부산물 총 100중량%를 기준으로, C48인 중성지질을 1~15 중량%, 보다 구체적으로는 2~10 중량%, 보다 더 구체적으로는 5~10 중량%의 양으로 포함할 수 있고, C50인 중성지질을 55~80 중량%, 보다 구체적으로는 60~75 중량%, 보다 더 구체적으로는 60~70 중량%의 양으로 포함할 수 있으며, C54인 중성지질을 0.1~5 중량%, 보다 구체적으로는 0.2~3 중량%, 보다 더 구체적으로는 0.5~1 중량%의 양으로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, in one specific example, the fractionation by-product may contain C48 neutral lipid in an amount of 1 to 15 wt%, more specifically 2 to 10 wt%, and even more specifically 5 to 10 wt%, based on 100 wt% of the total fractionation by-product, C50 neutral lipid in an amount of 55 to 80 wt%, more specifically 60 to 75 wt%, and even more specifically 60 to 70 wt%, and C54 neutral lipid in an amount of 0.1 to 5 wt%, more specifically 0.2 to 3 wt%, and even more specifically 0.5 to 1 wt%, but is not limited thereto.
본 발명의 트리글리세리드의 제조 방법에 있어서, 상기 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물 내에는, 상기 트리아실글리세리드와 분별 부산물의 합계 100 중량%를 기준으로, 상기 분별 부산물이 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상의 양으로 포함될 수 있다.In the method for producing triglyceride of the present invention, the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction may contain the fractionated by-product in an amount of 15 wt% or more, 20 wt% or more, 25 wt% or more, or 30 wt% or more, based on 100 wt% of the total of the triacylglyceride and the fractionated by-product.
또한, 일 구체예에서, 상기 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물 내에는, 상기 트리아실글리세리드와 분별 부산물의 합계 100 중량%를 기준으로, 상기 분별 부산물이70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하의 양으로 포함될 수 있다.Additionally, in one specific embodiment, the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction may contain the fractionation by-product in an amount of 70 wt% or less, 60 wt% or less, 50 wt% or less, or 40 wt% or less, based on 100 wt% of the total of the triacylglyceride and the fractionation by-product.
효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물 내의 상기 분별 부산물 함량이 상기 수준을 만족시키면, 목적하는 트리글리세리드 제조 수율 및 C52 함량을 바람직하게 향상시키면서, 동시에 제조 원가를 우수하게 낮출 수 있다.When the content of the above-mentioned fractionated by-product in the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction satisfies the above-mentioned level, the desired triglyceride production yield and C52 content can be preferably improved, while at the same time excellently reducing the production cost.
본 발명의 트리글리세리드의 제조 방법에 있어서, 상기 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물 내에 포함되는 트리아실글리세리드 대 지방산의 혼합비는 중량비로 1:1.1 이상, 1:1.2 이상, 또는 1:1.3 이상일 수 있으며, 또한 1:4 이하, 1:3 이하, 또는 1:2 이하일 수 있다.In the method for producing triglyceride of the present invention, the mixing ratio of triacylglyceride to fatty acid included in the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction may be 1:1.1 or more, 1:1.2 or more, or 1:1.3 or more in weight ratio, and may also be 1:4 or less, 1:3 or less, or 1:2 or less.
효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물 내의 트리아실글리세리드 대 지방산의 혼합비가 상기 수준을 만족시키면, 목적하는 트리글리세리드 제조 수율 및 C52 함량을 바람직하게 향상시키면서, 동시에 제조 원가를 우수하게 낮출 수 있다.When the mixing ratio of triacylglyceride to fatty acid in the reactant mixture of the enzymatic esterification reaction satisfies the above level, the desired triglyceride production yield and C52 content can be desirably improved, while at the same time excellently reducing the production cost.
바람직한 일 구체예에서, 상기 효소적 에스테르화 반응의 반응물 혼합물 내에는, 상기 트리아실글리세리드와 분별 부산물의 합계 100 중량%를 기준으로, 상기 분별 부산물이 30~40 중량%의 양으로 포함되고, 트리아실글리세리드 대 지방산의 혼합비가 중량비로 1:1.3~1:2이다.In a preferred specific embodiment, the reaction mixture of the enzymatic esterification reaction contains the fractionation by-product in an amount of 30 to 40 wt% based on 100 wt% of the total of the triacylglyceride and the fractionation by-product, and the mixing ratio of the triacylglyceride to the fatty acid is 1:1.3 to 1:2 by weight.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 트리아실글리세리드 및 상기 트리아실글리세리드 내의 아실기와는 상이한 아실기를 갖는 지방산을 포함하는 반응물 혼합물에 대하여 효소적 에스테르화 반응을 수행하여 상기 트리아실글리세리드의 아실기를 상기 지방산의 아실기로 교환하는 반응의 결과물의 증류 잔류물을 분별하여 얻어지며, 총 탄소수가 52인 중성지질(C52)의 함량이 15 중량% 이상인, 트리글리세리드 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a triglyceride composition is provided, which is obtained by performing an enzymatic esterification reaction on a reactant mixture including a triacylglyceride and a fatty acid having an acyl group different from an acyl group in the triacylglyceride to exchange an acyl group of the triacylglyceride with an acyl group of the fatty acid, and fractionating a distillation residue of the resultant reaction, wherein the content of a neutral lipid having a total of 52 carbon atoms (C52) is 15 wt% or more.
상기 트리아실글리세리드, 지방산, 효소적 에스테르화 반응, 반응 결과물의 증류, 및 증류 잔류물의 분별에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.The above triacylglycerides, fatty acids, enzymatic esterification reaction, distillation of the reaction product, and fractionation of the distillation residue are as described above.
일 구체예에서, 상기 트리글리세리드 조성물은, 조성물 총 100중량%를 기준으로, C52(총 탄소수가 52(예: C18-C16-C18, C16-C18-C18 등)인 중성지질, 예컨대, SPS, SSP, OPO, OOP, LPL, LLP, OPL 등(여기서, P=팔미토일기, S=스테아로일기, O=올레오일기, L=리놀레오일기))을 25 중량% 이상, 보다 구체적으로는 30 중량% 이상, 보다 더 구체적으로는 35 중량% 이상, 보다 더 구체적으로는 40 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다.In one specific embodiment, the triglyceride composition may include C52 (neutral lipid having a total carbon number of 52 (e.g., C18-C16-C18, C16-C18-C18, etc.), such as SPS, SSP, OPO, OOP, LPL, LLP, OPL, etc. (wherein, P=palmitoyl group, S=stearoyl group, O=oleoyl group, L=linoleoyl group)) in an amount of 25 wt% or more, more specifically 30 wt% or more, even more specifically 35 wt% or more, and even more specifically 40 wt% or more, based on 100 wt% of the total composition.
또한 일 구체예에서, 상기 트리글리세리드 조성물은, 조성물 총 100중량%를 기준으로, C52인 중성지질을 80 중량% 이하, 보다 구체적으로는 75 중량% 이하, 보다 더 구체적으로는 70 중량% 이하, 보다 더 구체적으로는 65 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다.In addition, in one specific embodiment, the triglyceride composition may include C52 neutral lipid in an amount of 80 wt% or less, more specifically 75 wt% or less, even more specifically 70 wt% or less, and even more specifically 65 wt% or less, based on 100 wt% of the total composition.
또한 일 구체예에서, 상기 트리글리세리드 조성물은, 조성물 총 100중량%를 기준으로, C48인 중성지질을 1~15 중량%, 보다 구체적으로는 1~10 중량%, 보다 더 구체적으로는 1~5 중량%의 양으로 포함할 수 있고, C50인 중성지질을 25~55 중량%, 보다 구체적으로는 30~50 중량%, 보다 더 구체적으로는 35~45 중량%의 양으로 포함할 수 있으며, C54인 중성지질을 0.1~20 중량%, 보다 구체적으로는 0.1~15 중량%, 보다 더 구체적으로는 3~10 중량%의 양으로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, in one specific embodiment, the triglyceride composition may contain C48 neutral lipid in an amount of 1 to 15 wt%, more specifically 1 to 10 wt%, and even more specifically 1 to 5 wt%, based on 100 wt% of the total composition, C50 neutral lipid in an amount of 25 to 55 wt%, more specifically 30 to 50 wt%, and even more specifically 35 to 45 wt%, and C54 neutral lipid in an amount of 0.1 to 20 wt%, more specifically 0.1 to 15 wt%, and even more specifically 3 to 10 wt%, but is not limited thereto.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically through examples. However, these are provided only to help understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereby.
[[ 실시예Example ] ]
제조예Manufacturing example
트리팔미토일글리세리드(PPP, 슈퍼스테아린(SS)) 대 올레익산(OA)의 1:2 중량비 혼합물을 준비하였다. A 1:2 weight ratio mixture of tripalmitoyl glyceride (PPP, super stearin (SS)) and oleic acid (OA) was prepared.
상기 혼합물 25g을 100mL 삼각 플라스크에 투입하고, 여기에 따로 계량된 효소(Novozym 40086, 리조뮤코 미에이(Rhizomucour miehei) 유래 효소) 2.5 g(반응물 혼합물 100 중량% 대비 10중량%)을 투입한 뒤, 60℃에서 150 rpm의 교반 속도로 6시간 동안 효소적 에스테르화 반응을 수행하였다.25 g of the above mixture was placed in a 100 mL Erlenmeyer flask, and 2.5 g (10 wt% based on 100 wt% of the reactant mixture) of a separately weighed enzyme (Novozym 40086, an enzyme derived from Rhizomucour miehei) was added thereto, and an enzymatic esterification reaction was performed at 60°C with a stirring speed of 150 rpm for 6 hours.
이후, 반응 결과물을 증류(박막증류장치 이용, 증류 온도 225℃ 냉각온도 20℃, 400rpm, 피딩속도 32g/h)하여 잔류 지방산(OA)을 제거하고, 증류 잔류물을 분별(증류 잔류물:아세톤=1:16(v/v), 냉각온도 -13.4℃ 정치시간 93분, 여과후 여과액으로부터 아세톤 감압 제거)하여, 분별 부산물을 얻었다.Thereafter, the reaction product was distilled (using a thin film distillation device, distillation temperature 225℃, cooling temperature 20℃, 400 rpm, feeding speed 32 g/h) to remove residual fatty acid (OA), and the distillation residue was fractionated (distillation residue: acetone = 1:16 (v/v), cooling temperature -13.4℃, standing time 93 minutes, acetone removed under reduced pressure from the filtrate after filtration) to obtain a fractionated by-product.
반응물인 트리팔미토일글리세리드(SS) 및 상기 얻어진 분별 부산물 내의 중성지질 종류별 함량은 각각 다음과 같았다.The contents of each type of neutral lipid in the reactant tripalmitoyl glyceride (SS) and the obtained fractionated by-product were as follows.
실시예Example
반응물로서 상기 제조예에서 사용된 트리팔미토일글리세리드(SS), 올레익산(OA) 및 상기 제조예에서 얻어진 분별 부산물을 사용하여, 하기 표 1 및 표 2에 나타낸 조건으로 효소적 에스테르화 반응을 수행하였다. 효소로는 Novozym 40086을 반응물 혼합물 100 중량% 대비 10중량%로 사용하였고, 60℃에서 150 rpm의 교반 속도로 효소적 에스테르화 반응을 수행하였다.Using tripalmitoylglyceride (SS), oleic acid (OA) used as reactants in the above manufacturing example and the fractionated by-product obtained in the above manufacturing example, an enzymatic esterification reaction was performed under the conditions shown in Table 1 and Table 2 below. Novozym 40086 was used as an enzyme in an amount of 10 wt% relative to 100 wt% of the reactant mixture, and the enzymatic esterification reaction was performed at 60°C and a stirring speed of 150 rpm.
각각의 반응 결과물에 대하여 하기 방법으로 분석하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.Each reaction result was analyzed using the following method, and the results are shown in Tables 1 and 2 below.
표 2의 경우, 각각의 반응 결과물에 대하여 상기 제조예에서와 같이 증류 및 분별 정제를 행하였다.For Table 2, distillation and fractional purification were performed for each reaction product as in the manufacturing example above.
1) 중성지질 1) Neutral lipids 탄소수Carbon number 분석 analyze
가스 크로마토크래피를 이용하여 중성지질을 탄소수 별로 분리하고, C52(총 탄소수가 52(예: C18-C16-C18, C16-C18-C18 등)인 중성지질, 예컨대, SPS, SSP, OPO, OOP, LPL, LLP, OPL 등)의 농도를 분석하였다. 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.Neutral lipids were separated by carbon number using gas chromatography, and the concentration of C52 (neutral lipids with a total carbon number of 52 (e.g., C18-C16-C18, C16-C18-C18, etc.), such as SPS, SSP, OPO, OOP, LPL, LLP, OPL, etc.) was analyzed. The results are shown in Table 1 and Fig. 1 below.
2) 2) snsn -2 위치의 지방산 조성 분석- Fatty acid composition analysis at position 2
가스 크로마토크래피를 이용하여 sn-2 위치에 팔미트산이 위치한 종류의 중성지질(PPP, PPO, OPO 등) 비율을 확인하였다.The proportion of neutral lipids (PPP, PPO, OPO, etc.) with palmitic acid at the sn-2 position was determined using gas chromatography.
3) 이성질체 분석3) Isomeric analysis
액체 크로마토크래피를 이용하여 불포화-포화-불포화(USU) 형태의 중성지질을 분리하고, 그 농도를 분석하였다. USU는 주로 OPO로 구성되며, POO를 포함한 SUU와의 구분을 위하여 분석을 진행하였다.Neutral lipids in the unsaturated-saturated-unsaturated (USU) form were separated using liquid chromatography, and their concentrations were analyzed. USU is mainly composed of OPO, and analysis was performed to distinguish it from SUU, which contains POO.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
상기 표 2로부터, 본 발명에 따라 효소적 에스테르화 반응의 출발물질로서 분별 부산물을 활용할 경우, sn-2 PA를 55% 이상으로 유지하면서 C52 순도를 상승시킬 수 있었고, C52를 50% 이상으로 유지하면서 수율 상승과 원가 절감을 동시에 달성할 수 있었음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 효소적 에스테르화 반응을 통하여 디올레오일 모노팔미토일 글리세리드를 고효율로 또한 경제적으로 제조할 수 있음이 이로써 확인되었다.From the above Table 2, it can be seen that when utilizing the fractionation by-product as a starting material for the enzymatic esterification reaction according to the present invention, the C52 purity can be increased while maintaining the sn-2 PA at 55% or higher, and both an increase in yield and a reduction in cost can be achieved while maintaining the C52 at 50% or higher. Therefore, it was confirmed that according to the present invention, dioleoyl monopalmitoyl glyceride can be produced with high efficiency and economically through the enzymatic esterification reaction.
Claims (12)
트리아실글리세리드 및 상기 트리아실글리세리드 내의 아실기와는 상이한 아실기를 갖는 지방산을 포함하는 반응물 혼합물에 대하여 효소적 에스테르화 반응을 수행하여 상기 트리아실글리세리드의 아실기를 상기 지방산의 아실기로 교환하는 단계를 포함하며,
상기 반응물 혼합물이, 상기 효소적 에스테르화 반응 결과물의 증류 잔류물을 분별하여 얻어진 분별 부산물을 더 포함하고,
상기 분별 부산물이 총 탄소수가 48인 중성지질, 총 탄소수가 50인 중성지질, 총 탄소수가 52인 중성지질 및 총 탄소수가 54인 중성지질을 포함하되, 분별 부산물 총 100중량%를 기준으로, 총 탄소수가 52인 중성지질을 15 중량% 이상의 양으로 포함하는,
트리글리세리드의 제조 방법.A method for producing triglycerides,
A step of performing an enzymatic esterification reaction on a reactant mixture comprising a triacylglyceride and a fatty acid having an acyl group different from an acyl group in the triacylglyceride to exchange an acyl group of the triacylglyceride with an acyl group of the fatty acid,
The above reaction mixture further comprises a fractionated by-product obtained by fractionating the distillation residue of the enzymatic esterification reaction result,
The above fractionation by-products include neutral lipids having a total number of carbons of 48, neutral lipids having a total number of carbons of 50, neutral lipids having a total number of carbons of 52, and neutral lipids having a total number of carbons of 54, but based on 100 wt% of the total fractionation by-products, the neutral lipids having a total number of carbons of 52 are included in an amount of 15 wt% or more.
A method for producing triglycerides.
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