아라키돈산을 고농도로 함유한 유지를 생산하는 Mortierella sp. M-12로부터 얻은 균체 지방질을 식용에 적합하도록 정제하기 위하여 탈색 공정을 최적화하였다. 동결건조한 균체로부터 Folch's solvent를 사용하여 균체 지방질 조유를 얻은 후 탈검과 탈산을 거쳐 얻은 탈산유를 50-100 mmHg 진공 하에서 탈색을 진행하였다. 활성백토를 1% 수준으로 첨가하여 $90^{\circ}C$에서 20분간 수행하였을 때 식용유지 규격에 적합한 색상을 갖는 탈색유를 얻을 수 있었다. 탈색 공정 중에 부수적으로 일어난 탈검과 탈산 작용으로 인하여 탈색유의 인 함량은 31.7% 감소하였으며, 산값은 0.5로 감소하여 식용유지의 규격에 적합한 수준이 되었다. 모르티에렐라 단세포유지는 일반적인 유지의 탈색공정을 통하여 식용급 동식물 유지와 같은 수준의 탈색유를 얻을 수 있었다.
아라키돈산을 고농도로 함유한 유지를 생산하는 Mortierella sp. M-12로부터 얻은 균체 지방질을 식용에 적합하도록 정제하기 위하여 탈색 공정을 최적화하였다. 동결건조한 균체로부터 Folch's solvent를 사용하여 균체 지방질 조유를 얻은 후 탈검과 탈산을 거쳐 얻은 탈산유를 50-100 mmHg 진공 하에서 탈색을 진행하였다. 활성백토를 1% 수준으로 첨가하여 $90^{\circ}C$에서 20분간 수행하였을 때 식용유지 규격에 적합한 색상을 갖는 탈색유를 얻을 수 있었다. 탈색 공정 중에 부수적으로 일어난 탈검과 탈산 작용으로 인하여 탈색유의 인 함량은 31.7% 감소하였으며, 산값은 0.5로 감소하여 식용유지의 규격에 적합한 수준이 되었다. 모르티에렐라 단세포유지는 일반적인 유지의 탈색공정을 통하여 식용급 동식물 유지와 같은 수준의 탈색유를 얻을 수 있었다.
The deacidified oil obtained from the oleaginous fungus, Mortierella sp. (M-12) was bleached, after degumming, using activated clay under a 50-100 mmHg vacuum. The bleaching conditions were partially optimized as follows: activated clay, 1%, bleaching temperature $90^{\circ}C$, and treatm...
The deacidified oil obtained from the oleaginous fungus, Mortierella sp. (M-12) was bleached, after degumming, using activated clay under a 50-100 mmHg vacuum. The bleaching conditions were partially optimized as follows: activated clay, 1%, bleaching temperature $90^{\circ}C$, and treatment time 20 min. After bleaching, the color of bleached oil as determined by the Lovibond Tintometer, satisfied the specification for edible fats and oils. The bleaching process also decreased the contents of free fatty acids and phosphorus in the deacidified oil. The acid value of the bleached oil also satisfied the specification for edible fats and oils. It was early shown that the normal bleaching process can be used for the bleaching of heavily-colored microbial lipids for human consumption.
The deacidified oil obtained from the oleaginous fungus, Mortierella sp. (M-12) was bleached, after degumming, using activated clay under a 50-100 mmHg vacuum. The bleaching conditions were partially optimized as follows: activated clay, 1%, bleaching temperature $90^{\circ}C$, and treatment time 20 min. After bleaching, the color of bleached oil as determined by the Lovibond Tintometer, satisfied the specification for edible fats and oils. The bleaching process also decreased the contents of free fatty acids and phosphorus in the deacidified oil. The acid value of the bleached oil also satisfied the specification for edible fats and oils. It was early shown that the normal bleaching process can be used for the bleaching of heavily-colored microbial lipids for human consumption.
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문제 정의
상업적인 유지 정제공정에서의 탈색은 주로 흡착제를 처리하여 색소물질을 흡착, 제거하는데, 색소의 제거 정도는 사용하는 흡착제의 종류(7), 탈색 공정의 조건(8) 등에 따라서 달라진다. 본 연구에서는 모르티에렐라속 균이 생산한 지방질을 식용유지급으로 정제하기 위하여 정제공정의 하나인 탈색공정을 최적화하였다.
가설 설정
3)Numbers before and after colon stand for number of carbon of fatty acid and number of double bond, respectively.
3)The values with same superscripts in a same column are not significantly different at p<0.05.
제안 방법
조유를 식용유지 수준의 탈색 후 규격을 갖게 하기 위하여 탈검과 탈산을 거친 지방질을 탈색 처리하였다. 50 g의 탈산유를 온도계와 교반기가 장착된 3입구 둥근바닥플라스크(round bottom flask)에 넣고, 0.5-2.0%의 활성백토(activated clay)를 첨가한 후 서서히 교반하면서 90℃까지 가열하고, 50-100 mmHg의 진공 하에서 10-30분 간 교반하면서 탈색을 시행하였다(12). 탈색 후에는 탈색유와 활성백토를 분리하기 위하여 4,330×g에서 10분간 원심분리하여 기름을 분리하고, 분리된 기름을 Whatman No.
토양으로부터 분리하여 Mortierella 속으로 동정된 M-12 균주를 AA를 함유한 지방질의 생산 균주로 사용하였다. GY (glucose yeast, Bacto Yeast Extract, Difco, Detroit, MI, USA) 배지에서 25에서 7일간 배양하여 회수한 균체를 증류수 3차 세척한 후 동결건조시킨 균주를 막자사발로 40메시(mesh)이하 크기로 분쇄하였다. 분쇄한 균주를 20배(w/v)의 클로로폼(chloroform)과 메탄올(methanol) (2:1) 용액에 침지하여 서서히 교반하면서 24시간 동안 지방질을 추출하였다.
8%으로써 실험에 사용된 모르티에렐라 균은 기존에 보고된 아라키돈산생산 균주와 유사한 생산 양상을 보였다(2,3). M-12로부터 추출한 조유에 85% 인산 용액을 0.2% 수준으로 첨가하여 20분 간 처리하여 탈검하였으며, 탈검유에 12% NaOH 용액을 0.5% 과량으로 첨가하여 탈산을 시행하였다. 탈검과 탈산 과정을 거친 탈산유의 이화학적 특성은 Table 1과 같다.
M-12에서 추출한 지방질을 탈색처리하기 위한 전단계로 탈검과 탈산 공정을 행하였다. 탈검과 탈산 공정은 Lee 등(12)의 방법을 사용하였다.
운반기체는 He을 25 mL/min로 사용하였으며 split ratio을 1:50으로 조정하였다. 각 지방산의 피크들은 표준지방산의 메틸에스터(methylester)의 머무름 시간과 비교하여 확인하였으며, 지방산의 함량은 동정된 각 피크의 면적을 구한 뒤 각각의 면적비를 백분율로 나타내었다.
GY (glucose yeast, Bacto Yeast Extract, Difco, Detroit, MI, USA) 배지에서 25에서 7일간 배양하여 회수한 균체를 증류수 3차 세척한 후 동결건조시킨 균주를 막자사발로 40메시(mesh)이하 크기로 분쇄하였다. 분쇄한 균주를 20배(w/v)의 클로로폼(chloroform)과 메탄올(methanol) (2:1) 용액에 침지하여 서서히 교반하면서 24시간 동안 지방질을 추출하였다. 교반 후 4시간 동안 정치시켜 찌꺼기(debris)를 침전시킨 후, 상등액을 거름종이(여과지) (Whatman No.
원유에 85% 인산(phosphoric acid)을 0.2% 첨가하여 70℃에서 20분간 반응시킨 후 원심분리기(CL 10; ThermoScientific, Asheville, NC, USA)를 사용하여 10,000×g에서 10분간 원심분리하여 검물질을 제거하고 탈검유를 얻었다.
조유를 식용유지 수준의 탈색 후 규격을 갖게 하기 위하여 탈검과 탈산을 거친 지방질을 탈색 처리하였다. 50 g의 탈산유를 온도계와 교반기가 장착된 3입구 둥근바닥플라스크(round bottom flask)에 넣고, 0.
균체의 지방산 조성은 AOCS Ce2-66법에 따라 분석하였다(10,11). 추출하여 정제한 지방질을 14% BF3/메탄올로 메틸에스테르화 시킨 후 Hewlett Packard 5890 Series II (Hewlett-Packard, Wilmington, DE, USA) 가스크로마토그래피(gas chromatograph)로 분석하였다. 칼럼은 Supelcowax-10 capillary column (30cm×0.
탈색 후에는 탈색유와 활성백토를 분리하기 위하여 4,330×g에서 10분간 원심분리하여 기름을 분리하고, 분리된 기름을 Whatman No. 42 filter여과지로 여과하여 탈색유를 얻었다.
대상 데이터
균주의 선발, 동정, 배양, 지방질의 추출은 Kim 등(9)의 방법으로 수행하였다. 토양으로부터 분리하여 Mortierella 속으로 동정된 M-12 균주를 AA를 함유한 지방질의 생산 균주로 사용하였다. GY (glucose yeast, Bacto Yeast Extract, Difco, Detroit, MI, USA) 배지에서 25에서 7일간 배양하여 회수한 균체를 증류수 3차 세척한 후 동결건조시킨 균주를 막자사발로 40메시(mesh)이하 크기로 분쇄하였다.
데이터처리
모든 실험은 3번 반복하여 행하였으며, 수치는 세 실험값의 평균값으로 나타내었다. 통계분석은 일원배치 분산분석(one-wayanalysis of variance) (ANOVA)를 사용하여 5% 유의 수준에서 행하였으며, 사용한 프로그램은 SPSS Statistics (IBM, Poukeepsie,NY, USA)이었다(13).
모든 실험은 3번 반복하여 행하였으며, 수치는 세 실험값의 평균값으로 나타내었다. 통계분석은 일원배치 분산분석(one-wayanalysis of variance) (ANOVA)를 사용하여 5% 유의 수준에서 행하였으며, 사용한 프로그램은 SPSS Statistics (IBM, Poukeepsie,NY, USA)이었다(13). 실험값들의 표준편차가 3% 이내로 나온 경우에는 표준편차나 error bar를 표시하지 아니 하였다.
이론/모형
균주의 선발, 동정, 배양, 지방질의 추출은 Kim 등(9)의 방법으로 수행하였다. 토양으로부터 분리하여 Mortierella 속으로 동정된 M-12 균주를 AA를 함유한 지방질의 생산 균주로 사용하였다.
균체의 지방산 조성은 AOCS Ce2-66법에 따라 분석하였다(10,11). 추출하여 정제한 지방질을 14% BF3/메탄올로 메틸에스테르화 시킨 후 Hewlett Packard 5890 Series II (Hewlett-Packard, Wilmington, DE, USA) 가스크로마토그래피(gas chromatograph)로 분석하였다.
M-12에서 추출한 지방질을 탈색처리하기 위한 전단계로 탈검과 탈산 공정을 행하였다. 탈검과 탈산 공정은 Lee 등(12)의 방법을 사용하였다. 원유에 85% 인산(phosphoric acid)을 0.
탈산유와 탈색유의 산값(Cd 3d-63), 과산화물값(Cd 8-53), 인 함량(Ca 12-55) 등은 AOCS 방법에 따라 분석하였다(11).
42 filter여과지로 여과하여 탈색유를 얻었다. 탈색유의 색상은 AOCS Tintometer Color 방법(AOCS Cc 13e)에 따라 Lovibond Tintometer (Model E, 5 1/4 inch cell, Lovibond Tintometer, Saratosa, FL, USA)를 사용하여 측정하였다(11).
성능/효과
또한 1%의 활성백토를 첨가하여 90℃에서 10-30분간 처리하였는데 20분 간 처리하였을 때 탈색효과가 가장 높이 나타났으며 그 이상의 시간에서는 차이를 보이지 않았다(Table3). 따라서 M-12 지방질 탈산유의 최적 탈색 조건은 1%의 활성백토를 첨가하여 90℃에서 20분간 처리하는 것으로 나타났다. 최적 조건에서 탈색을 마친 탈색유는 B 0, R 0.
5로 감소하였으며 그 이상의 농도에서는 추가 효과를 보이지 않았다. 또한 1%의 활성백토를 첨가하여 90℃ 에서 처리 시간을 달리 하여 10-30분간 처리한 결과 20분간 처리하였을 때 산가가 0.5로 가장 낮게 나타났으며 그 이상의 처리 시간에서 탈산 효과가 증가하지 않았다(Table 3). 탈산과 탈색이 끝난 유지의 산값은 0.
아라키돈산의 함량이 46.7±0.8%으로써 실험에 사용된 모르티에렐라 균은 기존에 보고된 아라키돈산생산 균주와 유사한 생산 양상을 보였다(2,3).
탈색공정이 M-12 탈산유의 지방산 조성에는 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다(Table 1). 탈산유와 탈색유의 지방산 조성은유의적인 차이를 보이지 않았으며, 아라키돈산의 함량에도 유의적인 차이가 없었다.
탈색공정이 M-12 탈산유의 지방산 조성에는 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다(Table 1). 탈산유와 탈색유의 지방산 조성은유의적인 차이를 보이지 않았으며, 아라키돈산의 함량에도 유의적인 차이가 없었다.
활성백토를 탈검유의 0.5-2% 수준으로 첨가하여, 90℃ 에서 20분간 처리하여 탈색효과를 살펴 본 결과 1% 활성 백토를 첨가하였을 때 가장 좋은 탈색 효과를 보였고, 그 이상의 농도에서는 차이를 보이지 않았다(Table 2).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미생물이 생산하는 유지의 특징은 무엇인가?
미생물이 생산하는 균체 지방질(단세포유지)은 균체의 특성을 이용하여 중성지방질과 고도불포화지방산을 포함한 다양한 종류의 유지를 생산할 수 있다(3). 미생물이 생산하는 유지는 일반유량자원인 동식물 유지보다 극성지방질을 많이 함유하고 있으며, 유리지방산과 색소의 함량도 높은 편이다(4). 동식물 유량자원으로 얻어진 대부분의 유지는 트라이아실글리세롤 이외에도 인지방질, 유리지방산, 색소, 이취물질 등을 함유하고 있어 정제공정을 거쳐 이러한 미량성분들을 제거하여야 소비자가 선호하는 식용급 유지로 만들 수 있다(5,6).
아라키돈산이란 무엇인가?
포유동물의 지방질에 들어 있는 아라키돈산(arachidonic acid, AA)은 면역물질의 합성, 세포막의 유동성 부여에 관여하는 ω-6계 필수 고도불포화지방산의 일종이다(1). AA는 전통적으로 동물의 지방질조직으로부터 추출하였으나 그 양이 매우 제한적이라 늘어나는 AA의 수요를 충족시킬 수 있는 새로운 수단이 필요하게 되었는데 그 중의 하나가 미생물에 의한 AA의 생산이다(2).
아라키돈산의 수요를 충족시킬 수 있는 새로운 수단은 무엇인가?
포유동물의 지방질에 들어 있는 아라키돈산(arachidonic acid, AA)은 면역물질의 합성, 세포막의 유동성 부여에 관여하는 ω-6계 필수 고도불포화지방산의 일종이다(1). AA는 전통적으로 동물의 지방질조직으로부터 추출하였으나 그 양이 매우 제한적이라 늘어나는 AA의 수요를 충족시킬 수 있는 새로운 수단이 필요하게 되었는데 그 중의 하나가 미생물에 의한 AA의 생산이다(2). 미생물이 생산하는 균체 지방질(단세포유지)은 균체의 특성을 이용하여 중성지방질과 고도불포화지방산을 포함한 다양한 종류의 유지를 생산할 수 있다(3).
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