[논문]초임계 이산화탄소와 보조용매를 이용한 돼지췌장 지질제거에 의한 판크레아틴의 생산

권혁수; 박선영; 전병수

문제 정의

초임계 유체를 이용한 생물분리공정은 천연 물질로부터 유 용한 성분을 선택적으로 추출함으로서 기존의 재래식 추출 방법에서 야기되는 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 혼합물 중의 특성성분을 선택적으로 분리할 수 있다. 본 연구에서는 돼지 췌장에 존재하는 지질을 초임계 유체를 이용하여 제거 한 후 유용성분인 소화효소 단백질을 효과적으로 정제할 수 있는 최적조건을 검토하여 식품 및 의약품 공업에 응용하고 자 한다.
본 연구에서는 초임계 이산화탄소와 보조용매를 사용하여 동결 건조된 돼지 췌장에 존재하는 지질을 단백질 효 소의 변성 및 구조의 파괴 없이 제거함으로써 고순도 소 화효소제를 분리하고자 하였고, 동결 건조된 돼지 췌장 내의 지질 제거 효율은 온도, 압력, 초임계 이산화탄소의 유 량, 원료의 입자크기에 의존하였다. 추출온도와 압력이 높은 상태에서 높은 지질 제거효율이 예상되나 45℃ 이상의 온도에서는 효소의 활성에 영향을 미치므로 추출온도 선 택이 요구되었다.
또한 한정된 온도 범위 내에서 지질제거 효율을 크게 하기 위하여 용매의 이동특성을 최대로 증가 시키기 위한 최적 압력이 요구되었다. 초임계 이산화탄소 를 이용하여 지질을 분리한 후 원료내의 지질함량은 3% (w/w) 이내로 90% 이상의 제거율을 보였으며, 보조용매를 사용했을 경우 사용하지 않았을 때 보다 추출시간은 약 3 배 이상 단축되었으나, 사용된 보조용매가 효소의 활성에 영향을 미치므로 보조용매의 선택이 매우 중요하다는 것을 제시하고자 한다.

제안 방법

Fig- 2는 시료 입자 크기 변화에 따른 지질의 제거 효율 을 나타내었다. 동결건조한 돼지췌장을 분쇄하여 입자의 크기를 0.35 mm, 0.48 mm, 0.71 mm, 1.0 mm로 변화시켰 고, 유량 15 niL/min, 추출온도 351, 추출시간 90분으로 하여 13.6 MPa, 17 MPa의 두 압력 조건에서 실험한 결과를 각각 나타내었다. 그림에서 나타난 바와 같이 시료입자의 크기가 작을수록 돼지췌장으로부터 제거된 지질의 양이 높은 것으로 나타났다.
돼지 췌장의 초기 수분함량, 동결건조 후의 수분함량, 초임 계 이산화탄소로 지질을 추출하고 난 후의 수분함량의 측정 은 각각 적외선 수분함량 측정기 (Kett, FD-600-2, Japan)를 이용하였다. 또한 돼지췌장의 지질함량은 속실렛 장치 (Dong-won, EAM-9202, Ltd.
돼지 췌장의 초기 수분함량, 동결건조 후의 수분함량, 초임 계 이산화탄소로 지질을 추출하고 난 후의 수분함량의 측정 은 각각 적외선 수분함량 측정기 (Kett, FD-600-2, Japan)를 이용하였다. 또한 돼지췌장의 지질함량은 속실렛 장치 (Dong-won, EAM-9202, Ltd.)로 18시간동안 지질을 추출하여 그 함량을 측정하였다. 단백질 함량은 kjeldahl 질소정량법을 이용하며 초기 함량과 실험 후의 함량을 각각 측정하였다.
본 실험에서는 동결 건조한 췌장 원료 30 g를 사용하였으 며 보조용매인 ethanol과 n-hexane을 첨가하지 않거나 분당 5 mL을 첨가하여 90분간 실험을 행하였다.
5 cm, 500 ml 용량인 고압용 Stainless steel을 사용하 였고, 흐름 linee 1/4", 1/16" 의 stainless steel pipe (ss-316)를 사용하였다. 액체 이산화탄소를 초임계 압력으로 변환시키는 고압펌프는 250 kgf/cn?의 용량을 가진 고압펌프 (Milton Roy Co., MD93(112)FD352, USA)이며, 추출탑으로 유입되는 이산화탄소의 유량을 정량적으로 pumping 하였고, 유입되는 가스의 온도와 압력은 digital measuring sensor에 의해 측정 되었다. 보조용매를 정량적으로 주입시킬 수 있는 보조용매 펌프는 HPLC용 펌프 (Young-lin Instrument Co.

대상 데이터

Fig. 1은 본 실험에 사용된 초임계 추출장치로서 추출탑은 내경 9.5 cm, 500 ml 용량인 고압용 Stainless steel을 사용하 였고, 흐름 linee 1/4", 1/16" 의 stainless steel pipe (ss-316)를 사용하였다. 액체 이산화탄소를 초임계 압력으로 변환시키는 고압펌프는 250 kgf/cn?의 용량을 가진 고압펌프 (Milton Roy Co.
, MD93(112)FD352, USA)이며, 추출탑으로 유입되는 이산화탄소의 유량을 정량적으로 pumping 하였고, 유입되는 가스의 온도와 압력은 digital measuring sensor에 의해 측정 되었다. 보조용매를 정량적으로 주입시킬 수 있는 보조용매 펌프는 HPLC용 펌프 (Young-lin Instrument Co. Ltd., M930) 를 사용하였다. 추출장치 내의 압력은 metering val.
본 실험에 사용된 돼지췌장 원료는 (주)바이넥스에서 제공 받아 동결건조 시킨 후 분쇄기로 마쇄한 후 시료 조건별 입 자크기에 맞게 체로 친 후 밀봉하여 냉장 보관하여 실험에 사용하였다. 주 용매인 이산화탄소 (부산 수영동 소재, 성우 가스)는 순도 99% 이상인 것을 사용하였으며, 보조용매로는 99% ethanol (Hayman, Co.
,e와 back pressure regulator로 조절하였다. 본 연구에 사용된 초임계 이 산화탄소 추출의 단위공정은 추출탑에 충진된 원료로부터 초 임계 이산화탄소와 추출물을 분리하는 Separator, 유체의 큰 압력 변화로부터 발생되는 열을 조절하기 위한 열교환기, 추 출탑에 유입되는 초임계 이산화탄소의 사용량을 측정하는 flow meter (Sinagawa DC-2, Japan)로 구성되어 있다.
본 실험에 사용된 돼지췌장 원료는 (주)바이넥스에서 제공 받아 동결건조 시킨 후 분쇄기로 마쇄한 후 시료 조건별 입 자크기에 맞게 체로 친 후 밀봉하여 냉장 보관하여 실험에 사용하였다. 주 용매인 이산화탄소 (부산 수영동 소재, 성우 가스)는 순도 99% 이상인 것을 사용하였으며, 보조용매로는 99% ethanol (Hayman, Co., England)과 n-hexane (Hayman, Co., England)을 사용하였다. 그 외의 분석 및 전처리 시 사용된 시약 (Junsei Co.

이론/모형

)로 18시간동안 지질을 추출하여 그 함량을 측정하였다. 단백질 함량은 kjeldahl 질소정량법을 이용하며 초기 함량과 실험 후의 함량을 각각 측정하였다.

성능/효과

71 mm, 90분간 추출한 결과를 나타낸 것이다. 각각의 압력조건 에서 온도가 증가할수록 제거된 지질의 양이 증가함을 알 수 있고, 35℃, 17 MPa에서 돼지 췌장의 지질의 70%가 제거되어 가장 높은 제거 효율을 나타내었다. 또한 같은 압력, 40℃ 이상의 조건에서는 제거 효율이 점차 감소하는 경향을 나타내었 는데, 이는 압력이 일정할 때 온도가 증가함에 따라 초임 계 이산화탄소의 밀도가 작아져 지질에 대한 용해성이 감 소하기 때문인 것으로 판단된다.
6에 나타내었다. 그림에서 알 수 있듯이 보조용매로 n-hexane을 사용했을 때보다 ethanol을 사용하였을 경우 원료 인 돼지췌장으로부터 제거된 지질의 함량이 더 높았고, 이는 ethanol이 n-hexane보다 원료 속의 지질을 보다 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 보여준다.
동결 건조한 돼지 췌장의 일반성분과 초임계 이산화탄소에 의해 지질을 제거한 후의 돼지췌장의 일반성분을 비교하여 Table 1에 나타내었다. 동결 건조한 돼지췌장의 초기 수분함량은 약 5% (w/w)였고, 초임계 공정 후에는 약 3% (w/w)로 약간 감소하였으며, 초기 지질함량은 약 32~38% (w/w)였으 나, 초임계 이산화탄소와 보조용매를 처리한 후 시료내의 지 질 함량은 3% (w/w) 이내로 많은 양의 지질이 제거된 것을 확인할 수 있었다. 최종 생산물의 효소활성을 측정할 경우 높은 활성이 예상되며, 이것은 초임계 이산화탄소가 시료 내의 지질을 추출할 동안 시료 내의 효소와 어떠한 화학적 변화를 초래하지 않는 불활성 용매로 존재한 것으로 알려져 있 다(18-21).
71 mm인 시료 30 g을 17 MPa, 4 0℃, 초임계 이산화탄소의 유량 15 mL/min의 조건에서 보조 용매인 ethanol을 첨가한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하여 나타낸 그림이다. 보조용매를 넣지 않은 경우와 보조용매 를 첨가하여 실험한 경우를 비교하였을 때 제거된 지질의 양 이 5배정도 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 초임계 이산화탄소는 시료 내에 존재하는 비극성 물질만을 선택 적으로 이끌어내는 반면에 보조용매인 ethanole 극성과 중 성지질까지 모두 제거하기 때문인 것으로 사료된다.
그러나 실제로 지질을 제거한 판크레아제를 의약 용 판크레아틴 제제로 사용하기 위해 1% 미만으로 생산할 경우 효소의 활성이 더욱 증가할 것이다. 본 연구에서 도출 된 결과에 의하면 추출 압력, 온도, 원료 입자의 크기, 초임 계 이산화탄소의 유량 및 보조용매의 변화에 따라 효과적인 지질제거가 예측된다.
4는 초임계 이산화탄소의 압력에 대한 돼지췌장으 로부터의 지질 제거 효율을 나타낸 것이다. 일정 온도 3 5℃에서 유량 15 mL/min, 시료 입자 크기 0.71 mm의 시료 30 g를 사용하여 90분간 실험한 결과, 반응기 내부의 압력 이 증가할수록 제거된 지질의 함량이 증가하다가, 17 MPa 이상의 압력에서는 제거 효율이 감소하는 경향을 나타내었다. 이것은 온도가 일정한 상태에서 초임계 이산화탄소 의 용해력은 압력이 증가함에 따라 일반적으로 증가하지만 원료 내에 존재하는 지질의 표면에서 거리가 먼 용질 에 접근할 경우 전달속도에 큰 영향을 미치는 확산계수, 점도, 밀도의 물성에 크게 의존한다.
7은 초임계 이산화탄소의 유량을 변화시켰을 때에 원료 내의 지질의 제거효율을 나타낸 것이다. 일정 온도 35℃에서, 입자 크기 0.71 mm의 시료 30 g을 사용하여 90 분간 유량에 따른 지질 제거 효율의 결과, 유량이 증가할수록 지질의 제거 효율이 증가함을 알 수 있었다. 17 MPa 의 압력에서는 유량 약 40 mL/min에서 95%이상의 지질 제거 효율을 보였으나, 10 MPa의 경우에는 약 80 mL/min 에서 약 95%의 제거 효율을 보였다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

초임계 이산화탄소와 보조용매를 이용한 돼지췌장 지질제거에 의한 판크레아틴의 생산
Pancreatin Production by Removal of Lipid from Hog Pancreas using Supercritical Carbon Dioxide with Entrainer 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

초임계 이산화탄소와 보조용매를 이용한 돼지췌장 지질제거에 의한 판크레아틴의 생산 Pancreatin Production by Removal of Lipid from Hog Pancreas using Supercritical Carbon Dioxide with Entrainer 원문보기

초록 AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

박선영 (2) 전병수 (59)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

초임계 이산화탄소와 보조용매를 이용한 돼지췌장 지질제거에 의한 판크레아틴의 생산
Pancreatin Production by Removal of Lipid from Hog Pancreas using Supercritical Carbon Dioxide with Entrainer 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper