고등어(Scomber japonicus) 부산물 가수 분해물로부터 분리된 유지의 정제 및 특성 Purification and Characterization of Fish Oil Obtained from Hydrolysates of Mackerel (Scomber japonicus) By-products원문보기
This study aimed to investigate an effective method of purifying oil from hydrolysates of mackerel by-products. A hydrolyzed sample was separated into lipids and other material. After degumming of crude lipids with 6% citric acid solution, the phosphorous content (45 mg/kg) decreased to 5.8 mg/kg, a...
This study aimed to investigate an effective method of purifying oil from hydrolysates of mackerel by-products. A hydrolyzed sample was separated into lipids and other material. After degumming of crude lipids with 6% citric acid solution, the phosphorous content (45 mg/kg) decreased to 5.8 mg/kg, and the acid value (18.03 mg /g) decreased to 1.19 mg KOH/g. Following the addition of 8% sodium hydroxide solution, the peroxide value (30.25 meq/kg) dropped to 3.18 meq/kg, and the chromaticity decreased from 0.488 nm to 0.057 nm. Bleaching was performed by adding 5% activated charcoal for 60℃ for 20 min under vacuum conditions. After bleaching, the acid value was 0.17 mg KOH/g, and the peroxide value was 1.21 meq/kg, but the chromaticity was not changed remarkably (0.062 nm). Crystallization was conducted to increase the amount of unsaturated fatty acids. After crystallization, the total amount of docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) was 228.83 mg/g. The results suggest that the product can be used as an omega-3 fatty acid resource for functional food.
This study aimed to investigate an effective method of purifying oil from hydrolysates of mackerel by-products. A hydrolyzed sample was separated into lipids and other material. After degumming of crude lipids with 6% citric acid solution, the phosphorous content (45 mg/kg) decreased to 5.8 mg/kg, and the acid value (18.03 mg /g) decreased to 1.19 mg KOH/g. Following the addition of 8% sodium hydroxide solution, the peroxide value (30.25 meq/kg) dropped to 3.18 meq/kg, and the chromaticity decreased from 0.488 nm to 0.057 nm. Bleaching was performed by adding 5% activated charcoal for 60℃ for 20 min under vacuum conditions. After bleaching, the acid value was 0.17 mg KOH/g, and the peroxide value was 1.21 meq/kg, but the chromaticity was not changed remarkably (0.062 nm). Crystallization was conducted to increase the amount of unsaturated fatty acids. After crystallization, the total amount of docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) was 228.83 mg/g. The results suggest that the product can be used as an omega-3 fatty acid resource for functional food.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
또한 기능성지표성분 중 하나인 DHA와 EPA의함량을 분석함으로써 건강기능식품 원료인 오메가-3 지방산으로 사용가능성을 연구하였다.
일반적으로 어유는 어분의 제조공정에서 취하지만 본 연구에서는 고등어 부산물로 액비를 제조하기 위한 과정에서 가수분해시 상층에 분리되는 지질을 활용하기 위해 정제를 행하였으며 기준에 적합하게 하는 각 정제공정의 최적조건과 특성을분석하였다. 또한 기능성지표성분 중 하나인 DHA와 EPA의함량을 분석함으로써 건강기능식품 원료인 오메가-3 지방산으로 사용가능성을 연구하였다.
제안 방법
45 um syringe filter에 통과시킨 후 gas chroma- tography로 분석하였다[3, 4]. Methyl ester mixture (Sigma-Aldrich Co., USA)를 표준지방산으로 하여 나타난 각지방산의 retention time을 비교하여 동정하였으며 탈색 후의 어유와 저온결정화 후의 어유에 대해 DHA와 EPA의 함량을 비교하였다.
그 후 1,500 rpm에서 15 분간 원심분리하여 인지질을포함한 검질을 분리하였다. 검질이 분리된 유지는 인의 함량을 분석하여 인지질의 제거율이 가장 높은 탈검 조건을 조사하였다.
5 N sodium hydroxide methanol solution 3 ml를 가한 후, 105℃ 에서 5분 가열시키고 방냉하였다. 그 후 10% Boron trifluoride 3 ml를 가하고 105℃에서 5 분간 가열한 뒤 hexane 3 ml, 10% sodium chloride 1 ml를 가하여 methyl ester화 하였고 상층 액을 취하여 0.45 um syringe filter에 통과시킨 후 gas chroma- tography로 분석하였다[3, 4]. Methyl ester mixture (Sigma-Aldrich Co.
시료 5 g을 250 ml 삼각플라스크에 취한 뒤 ethyl-ether : ethanol (2 : 1) 혼합용액 100 ml와혼합하여 완전히 용해시켰다. 그 후 phenolphthalein 지시약 3방울을 가하고 0.1 N KOH-ethanol 용액으로 연한 핑크색이 30 초간 지속될 때까지 적정한 뒤 식에 대입하여 산가를 측정하였으며[14], 각 실험은 3회 반복하여 평균값으로 나타내었다.
분리된 상층의 유지를 취하였다. 그 후 가온한 동량의 물을 첨가하고 혼합한 뒤 분획여두에 방치하고 하층의 액을 제거하는 과정을 반복하여 수세한 후 여과하여 잔여 유리지방산염과 sodium hydroxide를 제거하였다. 그 후 산가, 과산화물가, 수율 등을 측정하여 가장 효과적인 탈산 조건을 조사하였다.
그 후 가온한 동량의 물을 첨가하고 혼합한 뒤 분획여두에 방치하고 하층의 액을 제거하는 과정을 반복하여 수세한 후 여과하여 잔여 유리지방산염과 sodium hydroxide를 제거하였다. 그 후 산가, 과산화물가, 수율 등을 측정하여 가장 효과적인 탈산 조건을 조사하였다.
그 후 탈색제의 제거를 위해 감압여과를 통하여 여과 필터를 통과시키고 과산화물가, 요오드가, 색도변화, 수율 등을 측정하였다.
색도의 변화는 n-hexane에 시료를 2%로 녹인 후 469 nm에서 흡광도를 측정하여 비교하였으며[20], 수율은 각각의 정제과정을 거친 시료와 거치기 전 시료의 부피에 대한 비로 나타내었다.
시료대비 10배의 핵산과 탈색유를 혼합한 후 -70℃에서 12시간 방치하여 결정화하였고 그 후 buchner funnel을 이용한 흡입여과로 결정을 신속히 여과하여 분리하였다. 여과지에 남은 여액은 저온으로 유지된 hexane을 부어 다시 여과한 후 합하였고 이후 회전식감압 농축기로 핵산을 제거하고 지방산 분석을 하여 냉침 과정을 거치지 않은 정제유지와 비교하였다.
지방산의 조성은 chloroform : methanol (2 : 1) 용액으로 지질을 용해하고 10% sodium chloride 용액과 증류수로 수세한 뒤 무수아황산나트륨과 filter paper로 탈수여과하고[7] ro- tary evaporator (Eyela N-1000, Rikakikai Co., Tokyo, Japan) 로 용매를 제거한 후 분석하였다. 유지 0.
탈취에 영향을 준다. 탈산 공정에서 수세를 통하여 색도가많이 향상됨을 볼 수 있었으나 추가적인 탈색 및 산가, 과산화물가의 감소를 위해 탈색공정을 행하였다. Activated charcoal 을 탈색제로 사용하였으며 탈색제의 사용량에 따른 시료의산가, 과산화물가, 요오드가, 수율 및 색도의 변화는 Table 3에나타내었다.
500~550℃로 건식회화 하였다. 회화 후 회분에 0.5 N nitric acid를 가하고 가온하여 녹인 후 여과하였고 0.5 N nitric acid 로 정용하여 inductively coupled plasma (ICP, Optima 3300XL, Perkin Elmer, USA)로 인의 함량을 분석하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 고등어 부산물은 수산물 가공 업체인 (주) 삼다(Jeju, Korea)로부터 가수분해되어 있는 상태로 제공받았으며, 그 중에서 상층에 분리된 유지를 이용하였다. 4℃ 이하 냉장고에 보관하면서 실험을 진행하였다.
이론/모형
포화지방산의 감소와 오메가-3 지방산 조성의 증가를 위하여 저온결정법으로 냉침을 하였다[10]. 시료대비 10배의 핵산과 탈색유를 혼합한 후 -70℃에서 12시간 방치하여 결정화하였고 그 후 buchner funnel을 이용한 흡입여과로 결정을 신속히 여과하여 분리하였다.
성능/효과
9% 증가하였다. 단일 불포화 지방산은 3.6%, 고도 불포화 지방산은 7.3% 증가하여 저온결정화를 행하였을 때 고도 불포화 지방산의 조성이 단일 불포화 지방산보다 더 영향을 많이 받는 것으로 나타났고 고도 불포화 지방산 중에 EPA와 DHA의 조성은 7.96%, 15.61%로 나타나 일반 고등어 내장유의 조성보다더 높은 수치를 나타내었다.
Activated charcoal 을 탈색제로 사용하였으며 탈색제의 사용량에 따른 시료의산가, 과산화물가, 요오드가, 수율 및 색도의 변화는 Table 3에나타내었다. 산가는 5% 처리시 0.18±0.02 mgKOH/g을 나타내었고 다른 농도로 처리시에도 모두 1 이하의 값을 나타내었지만 5% 보다 높은 양의 activated charcoal을 사용하였을 때 0.5 mgKOH/g 정도로 측정되어 유리지방산의 제거에는 5% 의 activated charcoal을 사용하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 다른 실험 공정을 사용한 경우와 비교해 보면, 대구를 SPD (Short-path distillation) system으로 정제한 결과 산가는 0.
산가와 과산화물가는 Table 2에 나타내었다. 산가와 과산화물가는 sodium hydroxide 수용액의 농도에 따라 비례적으로 감소함을 나타내었고 가장 높은 농도로 사용된 8% 수용액을 처리시 산가는 처리 전 18.03±0.04 mgKOH/g에서 1.11± 0.01 mgKOH/g로 감소하였다. 과산화물가 또한 sodium hy- droxide 수용액의 농도가 높을수록 감소율이 커졌으며 8% 처리시 3.
38 meq/kg으로본 연구와 차이가 있었다[29]. 요오드가는 124.92±2.01에서 탈색 후 모두 100정도로 나타나 정제과정에서 감소함을 나타내었고 부산물에서 분리된 유지이지만 청어유와 비슷한 정도의요오드가를 나타내어 불포화 지방산의 함량이 상당히 높을것이라 알 수 있었다. 색도의 변화는 탈산 이후와 큰 차이를나타내지 않았고 수율은 모두 70~80%를 나타내었지만 사용량이 증가함에 따라 수율이 감소하였는데 이는 흡착제의 사용량의 증가로 인해 여과시 분리가 어려워지기 때문인 것으로보인다.
원료 유지의 불포화 지방산 중에 고도 불포화 지방산의 조성은 23.2%로 24.88%인 일반 고등어 내장유의 고도 불포화지방산과 과 큰 차이를 나타내지 않았으나 단일 불포화 지방산은 12.6%로 나타나 34.12%인 내장유의 단일 불포화 지방산의 조성에 비해 21.52% 감소하였음을 나타내어 가수분해 후층 분리로 유지를 취하였을 때 단일 불포화 지방산이 영향을가장 많이 받는 것으로 나타났다.
Citric acid 수용액의 처리에 따른 인의 함량변화는 Table 1에 나타내었다. 원료의 인의 함량은 45 ㎎/㎏을 나타내었고 2% 농도의 citric acid 수용액을 처리 시 잔존 인은 12.9 ㎎/㎏으로 급격한 감소를 나타내었다. 4%의 경우에 인의 함량은 6.
저온결정화는 포화 지방산을 저온에서 결정화하고 여과를 통해 제거하는 과정으로 불포화 지방산의 증가를 위하여 행하였다. 저온결정화를 통해 포화 지방산이 10.5% 감소하였으며 불포화 지방산은 10.9% 증가하였다. 단일 불포화 지방산은 3.
저온결정화전 EPA와 DHA의 합은 195.95 mg/g을 나타내었고 결정화 후에는 228.83 mg/g으로 결정화를 통해 32.1 mg/g이 증가함을 나타내었다. 이는 국내 기능성 식품 소재중 어류 유래 원료를 사용한 오메가-3 지방산 함유 유지의 기준인 180 mg/g 이상을 만족하였으며 CODEX의 concentrated fish oil 기준인 40~60%를 미치진 못하였으나 이 기준은 유효성분을 증가시키기 위해 에스테르화 또는 가수분해 등의 공정을 거친 제품에도 해당되므로 가수분해시 상층에 층 분리되는유지를 오메가-3 지방산 제품의 원료로 사용이 가능할 것으로예상된다.
비교하였다[21]. 정제하지 않은 원료의 지방산 조성은 포화지방산 63.89%, 불포화지방산 35.8%로 나타났으며 일반적인 고등어 내장유와 가수분해 시 분리된 유지와 비교하였을 때, 포화지방산 조성이 일반 내장유에 비해 23.38% 높은 조성을 나타내었고 불포화지방산은 23.2% 낮게 나타났다. 다른 연구에서 SC-CO2와 속슬렛을 이용하여 측정한 결과 참치 (Thunnus tonggol, Euthynnus affinis, Auxis thazard)의 포화 지방산이 39.
06을나타내어 탈산 과정에서 크게 감소한 후 탈색과정에서는 큰변화를 나타내지 않았는데 가수분해를 거치면서 색소성분이영향을 받아 탈산 과정에서 대부분의 색소가 제거되었기 때문인 것으로 보인다. 효과적인 산가의 감소를 위하여 activated charcoal을 5%처리하는 것이 가장 적합하다고 판단하였고 CODEX의 fish oil 기준이 산가 3 이하, 과산화물가 5 이하인것을 고려하였을 때[8], 기준보다 매우 낮은 값을 나타내었다.
참고문헌 (26)
Ackman, R. G. 1989. WCDT (capillary) gas liquid chromatography, pp. 153-159. In: Hamiltan, K. G. and Rossel, J. B. (eds.), Analysis of oils and fats: Elservier Applied Science Publishing, New York.
Alex, C. M. and Matthew, R. M. 2014. Purification of Alaskan Walleye Pollock (Gadus chalcogrammus) and New Zealand Hoki (Macruronus novaezelandiae) liver oil using short path distillation. J. Nutr. 5, 2059-2076.
American Oil Chemists′ Society. 1998. Official Methods of Analysis, 5th eds., Champaign, IL. US.
AOAC. 2005. Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists' Society, pp. 11-12, 17th ed., chap.41. USA.
AOAC. 1985. Official Method of Analysis, pp. 489, 14th ed., Assoc. of Office. Analytical Chemists, Washington, D. C.
Bligh, E. G. and Dyer, W. J. 1959. A rapid method of total lipids extraction and purification. Can. J. Biochem. Physical. 37, 911-917.
Codex Alimentarius Commission. 2013. Proposed draft standard for fish oils. pp. 6-7.
FAO. 2012. The State of World Fisheries and Aquaculture, pp. 4. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.
Gunstone, F. D., Mclaughlan, J., Scrimgeour, C. M. and Watson, A. P. 1976. Improved procedures for the isolation of pure oleic, linoleic and linoleic acids or their methyl esters from natural sources. J. Sci. Fd. Agric. 27, 675-680.
Kim, S. K., Yoon, S. H., Kim, C. J. and Choi, H. S. 1985. Effect of oxalic and phosphoric acid on degumming of rice bran oil. Kor. J. Food Sci. Tech. 17, 128-130.
Korea maritime institute. 2013. Strategies for Eco-friendly Utilization and Industrialization of Fishery By-products. pp. 19.
Kris-Etherton, P. M., Harris, W. S. and Appel, L. J. 2002. Fish consumption, fish oil, omega-3 fatty acids, and cardiovascular disease. Am, J. Cardiol. 160, 2747-2757.
Kui, K. S. and Tae, J. B. 2003. Deodrization of fish oil using adsorption method. Kor. J. Life Sci. 13, 365-373.
Lauritzen, L., Hansen, H. S., Jorgensen, M. H. and Michaelsen, K. F. 2001. The essentiality of long chain n-3 fatty acids in relation to development and function of the brain and retina. J. Lipid Res. 40, 1-94.
Lee, K. H., Jeong, I. H., Shu, J. S., You, B. J. and Ryuk, J. H. 1988. Utilization of polyunsaturated lipids in red muscled fishes. 5. addition of refined oil to fish meat paste and storage stability of polyunsaturated fatty acids. Bull. Kor. Fish. Soc. 21, 239-245.
Lee, M. K., Uddin, M. S. and Chun, B. S. 2008. Off-flavors removal and storage improvement of mackerel viscera by supercritical carbon dioxide extraction. J. Environ. Biol. 29, 591-597.
Morales, R. M., De León, G., Munio, M., Guadix, A. and Guadix, E. 2016. Mass transfer modeling of sardine oil polyunsaturated fatty acid (PUFA) concentration by low temperature crystallization. J. Food Eng. 183. 16-23.
Ohlson, R. and Svensson, C. 1976. Comparision of oxalic acid and phosphric acid as degumming agents for vegetable oils. Am. J. Oil Chemist. Soc. 53, 8-11.
Sahena F., Zaidul, I. S., Nik, N., Alexandra, O., Kamaruzzaman, Y., Ahmed, J. C., Jahurul, A. and Mohd, O. 2015. Quality of tuna fish oils extracted from processing the by-products of three species of neritic tuna using supercritical carbon dioxide. J. Food Proc. Pres. 39, 432-441.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.