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모노글리세리드와 카프릴산으로부터 고정화 리파제를 사용한 디글리세리드 생산
Synthesis of Diglyceride Containing Caprylic acid by Immobilized Lipase Catalyzed Esterification of Monoglyceride in a Solvent Free System 원문보기

한국미생물·생명공학회지 = Korean journal of microbiology and biotechnology, v.37 no.4, 2009년, pp.365 - 370  

이장운 (서울산업대학교 식품공학과) ,  강성태 (서울산업대학교 식품공학과)

초록
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재구성 지방질의 기질로서 사용될 수 있는 중쇄지방산을 함유한 디글리세리드(DG)를 생산하기 위하여 리파제를 사용하여 중쇄지방산과 모노글리세리드(MG)로부터 DG를 생산하는 유기용매를 사용하지 않는 반응 시스템을 고안하였다. 조사된 리파제 중에 Lipozyme RM IM과 Novozym 435만이 중쇄지방산(carpylic acid, caproic acid, capric acid)과 MG로부터 DG를 효과적으로 생산하였다. 고정화 효소인 Lipozyme RM IM을 사용하여 중쇄지방산인 카프릴산과 MG를 반응시킴으로써 DG 생산을 위하여 molecular sieve 첨가에 의한 반응혼합액 중의 수분 제거, 고정화 효소의 수분함량, 반응온도, MG/카프릴산의 몰비율 등의 생산 조건을 최적화하였다. Molecular sieve를 첨가 하였을 때 약 8%의 DG 함량이 증가되었으며 고정화효소(초기 수분함량: 3.8%(w/w))의 수분을 2.8%(w/w) 이상 감소시킴으로써 44%의 DG를 생산할 수 있었다. 최적의 반응 온도는 $60^{\circ}C$로 확인되었으며 $60^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$로의 온도 변화는 FFA의 함량이 증가하여 DG 생산에 적합하지 아니하였다. 조사된 모든 몰비율에서 반응 24시간 후의 DG의 생산량은 40% 전후로 큰 차이를 나타내지 않았으나 화학양론적인 몰비율 1:1(MG/caprylic acid)에서 가장 많은 DG가 생산되었다. 또한 MG와 카프릴산의 몰비율이 0.3에서 1.8로 높아질수록 반응물 중의 FFA의 함량이 34%에서 13%로 감소하였고 MG 함량은 37%에서 50%로 증가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the production of diglyceride (DG) containing medium chain fatty acid, which could be utilized as a substrate to structured lipid production, monoglyceride (MG) and caprylic acid were reacted in the presence of lipase. The reaction system was well mixed homogeneously without using any organic so...

주제어

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문제 정의

  • 다양한 수분함량의 고정화 효소를 사용하고 molecular sieve를 첨가하여 합성반응으로 생성되는 수분을 제거함으로써 DG 전환율을 높이고자 시도하였다. 건조전의 고정화 효소의 초기수분함량은 고정화 효소에 대하여 3.
  • 더욱이 지금까지 진행된 DG 생산을 위한 효소적인 합성연구는 주로 장쇄지방산을 이용하여 왔으며 중쇄지방산을 함유한 DG를 생산하기위한 시도는 아직까지 보고되어 있지 않다. 본 연구자들은 유기용매를 사용하지 않고 MG와 중쇄지방산을 기질로 사용함으로써 액상분리가 일어나지 않는 균일한 반응계를 구성하여 DG를 효과적으로 생산하였기에 그 결과를 보고한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유지형 계면활성제의 화학 공업적 생산은 어떻게 이루어졌는가? 현재까지 MG및 DG와 같은 유지형 계면활성제의 화학공업적인 생산은 주로 모노글리세리드(MG) 생산을 목표로 해왔으며 주로 무기촉매의 존재하에서 220℃ 이상의 고온에서 유지와 글리세롤이 에스테르교환반응되는 글리세롤리시스 반응에 의해 생산되어졌다[12, 19]. 그러나 화학공업적인생산은 과잉의 글리세롤을 사용하여야 하고 수율도 30-40%에 지나지 않으며 고온에서 반응이 진행됨으로 인하여 생산물의 색상이 짙어지게 되며 좋지 않은 냄새가 나게 되는 단점이 있다.
디글리세리드는 무엇으로 이용 가치가 있는가? 글리세롤(GL) 한 분자에 두 개의 지방산이 결합되어 있는 디글리세리드(DG)는 화장품의 계면활성제로도 이용되기도 하며 순수한 위치 특이성을 갖는 1,3-sn-diglycerides와1(3)-rac-monoglycerides은 인지질과 당지질, lipoprotein 합성의 전구체로 이용된다. DG는 항염증물질과 γ-아미노뷰티릭산(GABA) 등과 같은 여러 약품의 약리 전달물질로 작용하며 효소의 중요한 활성촉진제로서도 이용가치가 있다[1, 5, 13]. DG는 특정 식용유에 1%의 phosphatidic acid와 함께 10% 정도 첨가하면 트리글리세리드(TG)만으로 구성되었을 때 보다 약간 친수성을 띄게 함으로써 식품에 기름이 잘 부착 되도록 하는 것으로 알려져 있다[15].
재구성지방질은 어떤 지방질인가? 한편, Matthias 등은 유기용매 중에서 GL과 유리지방산(FFA)으로부터 리파제를 이용하여 DG를 합성하고 DG에1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodimide(EDCI)와 4-dimethylaminopyridine(DMAP)를 첨가하여 지방산 한분자를 화학적으로 더 부착시킴으로서 재구성지방질을 제조하였다[18]. 장쇄지방산과 중쇄지방산을 함유한 트리글리세리드인재구성지방질(Structured lipids)은 오직 중쇄지방산만으로 구성된 중쇄지방질에서 공급하지 못하는 장쇄의 필수지방산을 공급함으로써 영양에 균형을 부여할 수 있는 장점을 지닌 지방질이다[2-7, 9, 12, 16, 17, 23, 24, 26].
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참고문헌 (27)

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  27. Yamane, T., S. T. Kang, K. Koizumi, and Y. Kawahara. 1994. High-yield diacylglycerol formation by solid-phase enzymatic glycerolysis of hydrogenated beef tallow. J. Am. Oil Chem. Soc. 71: 339-342 

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