[논문]재구성 지질의 효소적 생산과 산업적 이용

이수정; 송예진; 이정은; 최은지; 김병희

doi:10.23093/fsi.2018.51.2.148

재구성 지질의 효소적 생산과 산업적 이용
Enzymatic production and industrial application of structured lipids 원문보기

식품과학과 산업 = Food science and industry, v.51 no.2, 2018년, pp.148 - 156

이수정 (숙명여자대학교 식품영양학과) , 송예진 (숙명여자대학교 식품영양학과) , 이정은 (숙명여자대학교 식품영양학과) , 최은지 (숙명여자대학교 식품영양학과) , 김병희 (숙명여자대학교 식품영양학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Structured lipids are lipids in which the composition and/or positional distribution of fatty acids have been chemically or enzymatically modified from their natural biosynthetic form. Because structured lipids have desired nutritional, physicochemical, textural or physiological properties for applications in processed foods, functional foods, or nutraceuticals, many research activities have been aimed at their commercialization. The enzymatic production of structured lipids using lipases as the biocatalysts has a big potential in the future market due to the specificity or selectivity of the lipases. This article introduced some examples of specialty structured lipids that have been enzymatically produced and have been utilized as commercialized products. The commercialized products include medium- and long-chain triacylglycerols, human milk fat substitutes, cocoa butter equivalents, trans-free plastic fats, low-calorie fats/oils, and health-beneficial fatty acid-rich oils.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본고는 리파아제 촉매 반응을 이용한 중쇄-장쇄 중성지방, 모유 지방 대체지, 코코아 버터 대용지, 저트랜스 가소성 지방, 저열량 유지, 건강기능성 지방산 고함유 유지 등 중성지방 형태의 재구성 지질 6종의 생산과 관련하여 2010년대에 수행된 최근 연구와 실제로 상용화된 제품의 예들을 소개하였다. 리파아제는 화학촉매제와 달리 특이성과 선택성을 가지고 있어 천연 유지의 지방산의 조성과 위치상 분포를 선택적으로 변형시키기 때문에 이들 재구성 지질의 제조에 적합하다.
한편 이러한 재구성 지질의 상용화에 성공한 기업은 대부분 유럽, 미국, 일본의 업체들로 아직까지 국내업체에 의한 상용화 사례는 많지 않은 실정이다. 본고는 이들 재구성지질의 효소적 생산 관련 연구와 상용화의 예들을 소개함으로써 국내에서 진행 중인 재구성 지질 개발의 방향을 모색하는데 도움이 되고자 한다.

제안 방법

최근 CBE 제조 관련 연구는 천연 코코아 버터의 중성지방 조성과 유사한 CBE 제조에 필요한 POS 고함유 지방 제조에 중점을 두고 있다. 이들 연구에서는 팜 미드 프랙션(palm mid fraction) 등의 POP 고함유 지방과 팔미트산과 스테아르산의 혼합물 간의 산분해 반응, 고올레산 해바라기유 등의 트리올레인(triolein) 함유 유지와 팔미트산과 스테아르산 혼합물 간의 산분해 반응 또는 고올레산 해바라기유와 팔미트산 에틸에스테르(palmitic acid ethyl ester)와 스테아르산 에틸에스테르(stearic acid ethyl ester)의 혼합물 간의 에스테르 교환 반응을 이용하여 POS 고함유 지방을 제조하였다(Kim 등, 2014). 반면에 상업용 CBE는 일반적으로 POP 고함유 지방과 SOS 고함유 지방을 혼합하여 제조한다.

대상 데이터

네덜란드의 Loders Croklaan사에서 생산하는 Betapol은 상용화된 HMFS의 대표적인 예이다. 이 제품은 팜 스테아린 등의 트리팔미틴 함유 유지와 고올레산 해바라기유(high-oleic sunflower oil) 등에서 얻은 올레산을 sn-1,3-위치특이성 리파아제를 촉매로 이용하여 산분해 반응시켜 제조한 것이다. Betapol의 sn-2 위치의 팔미트산 함량은 45-80%로 알려져 있다.
Akoh와 Kim (2017)은 고포화 지방, 고불포화 기름과 함께 팜핵유, 코코넛유 등의 중쇄 지방산 함량이 높은 유지를 반응시켜 제조한 가소성 지방은 구성 지방산의 다양성이 증가하여 부분 경화유와 보다 유사한 물성을 나타낸다고 보고하였다. 이들 연구에서는 sn-1,3-위치특이성 리파아제 외에도 위치 비특이성 리파아제인 Novozyme사의 Novozym 435 (Candida antarctica 유래 리파아제를 소수성 아크릴 수지에 고정시킨 제품)를 반응 촉매로 이용하였다(Kim과 Akoh, 2015). 상용화된 저트랜스 가소성 지방의 대표적인 예로는 미국 ADM사에서 개발한 NovaLipid가 있다.

후속연구

현재 상용화된 재구성 지질은 대부분 해외업체에서 개발한 것으로 아직까지 국내업체에서 상용화한 제품의 예는 많지 않다. 이들 재구성 지질의 국내 상용화를 위해서는 해외업체에서 보유한 생산기술과는 차별화된 원천기술의 개발이 필요하며 앞으로 관련 연구가 더욱 활발히 이루어지기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	재구성 지질의 형태로는 어떠한 것들이 있습니까?	재구성 지질(structured lipids)은 화학촉매제 또는 효소를 이용한 화학 반응을 통해 지방산의 조성 또는 분자 구조 내 지방산의 분포를 변형시킨 지질을 말한다(Akoh와 Kim, 2017). 재구성 지질에는 중성지방(triacylglycerols)을 비롯하여 모노아실글리세롤(monoacylglycerols), 디아실글리세롤 (diacylglycerols), 인지질(phospholipids), 당지질 (glycolipids), 식물성 스테롤 에스터(phytosteryl esters) 등의 다양한 형태가 있다. 재구성 지질은 이러한 구조적 변형을 통해 천연 지질과는 부분적으로 또는 완전히 다른 영양적, 물리화학적, 물성적 또는 생리기능적 특성을 갖는다.
	재구성 지질은 무엇입니까?	재구성 지질(structured lipids)은 화학촉매제 또는 효소를 이용한 화학 반응을 통해 지방산의 조성 또는 분자 구조 내 지방산의 분포를 변형시킨 지질을 말한다(Akoh와 Kim, 2017). 재구성 지질에는 중성지방(triacylglycerols)을 비롯하여 모노아실글리세롤(monoacylglycerols), 디아실글리세롤 (diacylglycerols), 인지질(phospholipids), 당지질 (glycolipids), 식물성 스테롤 에스터(phytosteryl esters) 등의 다양한 형태가 있다.
	재구성 지질의 생산 방법 중 화학촉매 반응을 이용한 방법이 지니는 단점은?	재구성 지질의 생산 방법 중 화학촉매 반응을 이용한 방법은 메톡사이드나트륨(sodium methoxide) 등을 촉매제로 사용하여 비교적 고온에서 반응을 수행한다. 이로 인해 재구성 지질의 생산 비용이 저렴하나 부산물(side products)이 생성되고 반응 후 잔존하는 유해 촉매제를 제거하기 위해 복잡한 정제 공정이 필요한 단점이 있다. 반면에 효소 반응은 상대적으로 낮은 온도에서 수행하기 때문에 온도에 민감한 기질 및 생성물에 적용이 가능하며, 고정화 효소(immobilized enzymes)를 사용할 경우 생성물과 효소의 분리 및 회수가 용이하고 효소를 재사용할 수 있어 환경 친화적인 생산이 가능한 장점이 있다.

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