KR100540221B1

KR100540221B1 - 은이온교환수지를 이용한 ｅｐａ 및 ｄｈａ의 분리 농축방법

Info

Publication number: KR100540221B1
Application number: KR1020030023480A
Authority: KR
Inventors: 경영수; 윤정로; 조순영
Original assignee: 강릉대학교산학협력단
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: KR20040089385A

Abstract

본 발명은 은이온교환수지를 이용한 고도 불포화지방산인 에이코사펜타인산(EPA)과 도코사핵사엔산(DHA)의 분리농축방법에 관한 것이다.

본 발명은 은(Ag)염화물을 에탄올 수용액에 용해시키는 단계와, 전기의 은염화물을 양이온교환수지에 섞어 교반한 후 여과하여 거른 수지를 에탄올 용액으로 세척하여 진공증발기에서 용매를 제거하여 은이온교환수지로 치환하는 단계와, EPA와 DHA가 함유된 이들 지방산메틸에스테르를 핵산용액에 희석하고 은이온교환수지 컬럼에 통액시켜 고도 불포화지방산을 흡착시키는 단계와, 전기의 불포화지방산이 흡착된 은이온교환수지에 용리제로 초산에틸/헥산 혼합용액을 통액시켜 분획물 중에 EPA와 DHA를 분리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 은 이온교환수지는 관능기 중의 양이온이 은이온(Ag⁺)으로 치환된 RㆍSO₃ ⁺-Ag⁺의 상태로서 고도 불포화지방산을 흡착한 후 용리시킴으로써 목적하는 EPA와 DHA를 고순도로 분리농축할 수 있다.

본 발명의 EPA와 DHA는 심혈관계 질환의 예방 및 치료, 뇌의 노화방지, 기억력 향상, 암세포의 억제 등에 효과가 있으므로 건강보조식품 또는 의약품으로 제공하는 데 있다.

Description

은이온교환수지를 이용한 ＥＰＡ 및 ＤＨＡ의 분리 농축방법{Method for Separation and Concentration and of EPA and DHA Using Silver Ion Exchanged Resin}

도 1은 본 발명의 제조공정도이다.

도 2는 은이온교환수지 제조공정도이다.

도 3은 은이온교환수지를 이용한 EPA, DHA의 분리농축

도 4는 질산은과 실리카겔을 이용한 EPA,DHA의 분리농축

도 5는 오징어유와 은이온교환수지를 이용한 농축후의 오징어유의 가스크로마토그램.

본 발명은 은이온교환수지를 이용한 고도 불포화지방산인 에이코사펜타인산(Eicosapentaenoic Acid, 이하 EPA라 함)과 도코사핵사엔산(Docosahexaenoic Acid, 이하 DHA라 함)의 분리정제방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 AgN0₃, AgCl과 같은 은(Ag)염화물을 에탄올 수용액에 용해시켜 양이온교환수지에 섞은 후 여과한 수지를 에탄올 용액으로 세척하고 용매를 제거하여 은이온교환수지를 얻는다. EPA와 DHA가 함유된 정유를 핵산용액에 희석하고 전기의 은이온교환수지 컬럼에 통액시켜 흡착 및 용리시켜 분획물로부터 EPA와 DHA를 분리하는 것을 특징으로 하는 고도 불포화지방산의 분리정제방법에 관한 것이다.

EPA와 DHA는 고도 불포화지방산 중에서 오메가 3계열로서 등푸른 생선에 많이 존재하며 특히 오징어 내장이나 참치 부산물 등에 함유되어 있다. 이들 지방산은 혈중 지질의 감소, 혈중 총 콜레스테롤의 감소, 혈소판 응집능의 저하, 혈액점도의 저하, 적혈구 변형능의 증가에 효과가 있다. 또한 뇌경색 방지, 심근경색방지 작용 및 성인병 예방에 효과가 있는 것으로 보고되어 있어서, 혈전증 예방 및 치료제, 콜레스테롤 저하제, 지질 개선제 또는 건강식품으로 크게 주목받고 있다.

EPA와 DHA는 오징어유나 어유에서 발견되는 고부가가치의 화합물이며 특히 어패류중의 폐기물에서 추출하여 상품화하는 것은 이중의 효과를 기대할 수 있다. 현재 EPA와 DHA는 쉽게 건강보조식품이나 의약품으로 상품화 할 수 있는 품목임에도 불구하고 현실은 사료, 페인트, 마아가린 및 비누와 같은 저부가가치 제품의 원료로 사용되고 있는 실정이다.

수산식품으로부터 EPA와 DHA를 분리정제하기 위하여 여러 가지 방법들이 소개되어 있는데 일본특허공개 소56-115736호는 알킬기를 실리카겔에 화학결합시켜 액상분배형 충전제와 테트라하이드로퓨란 저급알카놀-물계 용리액을 이용하는 방법, 일본특허공개 소58-88339호는 액상분배형 충전제와 아세톤-메틸알콜-물계 수용액을 이용하는 방법, 일본특허공개 소58-109444호는 실리카겔 또는 합성고분자계 액상 분배 크로마토용 담체에 옥타데실기를 실란을 에스테르결합에 의해 유지시키는 합성 고분자계 담체와 물-저급 알코올-지방족 케톤계 용리액을 이용하는 방법이 소개되어 있다. 한편 한국특허공개1992-2514호(도코사헥사엔산과 그 에스테르의 분리정제방법)호는 DHA함유 지방산 알킬에스테르 혼합물로부터 액체 크로마토그라피 함에 있어서 칼럼충전제로 8-24개의 탄소수를 갖는 알킬기가 화학결합되어 있는 실리카겔을 사용하고, 용리액으로서 탄소수 1-4개의 저급알콜과 물을 사용하는 방법이 기재되어 있다. 한국특허공개1991-19952(EPA와 그 에스테르의 분리정제방법)호는 EPA함유 혼합물로부터 액체 크로마토그라피함에 있어서 칼럼충전제로 8-24개의 탄소수를 갖는 알킬기가 화학결합되어 있는 실리카겔을 사용하고, 용리액으로서 극성 단일용매를 사용하는 방법이 기재되어 있다. 한국특허공개 1994-21487(수산 부산물을 이용한 DHA의 추출 정제방법)호는 참치류를 지질로 하여 저온 분별결정법 Ag/실리카겔 컬럼크로마토그라피의 조합법 또는 Ag/실리카겔컬럼크로카토그라피의 단독법에 의하여 분리정제하고 아세톤/핵산의 혼합용매를 사용하는 방법이 있다. 한국특허공개 1997-42984(오징어류 가공부산물로부터 고도불포화지질의 분리방법)호는 오징어 내장을 마쇄하여 이소프로필알콜로 추출하고 요소침전법 또는 요소내전법과 은/실리카겔컬럼크로마토그라피법의 조합법에 의하여 DHA 및 EPA의 메틸에스테르를 분리정제하는 방법이 소개되어 있다.

종래의 EPA와 DHA의 농축은 어류를 가수분해하여 유리지방산, 메틸에스테르 또는 에틸에스테르 유도체로 만들어 저온 분별결정법, 요소부가법, 염 형성법, 질산은 수용액법 등이 알려져 있다. 그러나 저온 분별결정법은 수율이 낮고 저온에서 분별하므로 제조비용이 많이 드는 단점이 있다. 요소부가법은 요소부가 생성물의 반응이 늦고 여과 및 분리정제 공정이 번거롭다. 질산은 수용액법은 은착제를 형성시켜 불용성부분을 제거하고 은착제에 순차적으로 증류수를 가하여 해리시켜 DHA를 얻으므로 회수율이 낮다. 또한 은/실리카겔컬럼크로마토그라피법은 고가의 은화합물과 실리카겔을 사용하므로 제조원가가 많이 드는 단점이 있다.

EPA와 DHA는 순환기계통질병의 예방효과가 있다는 것이 알려져 있는 데, 정상적인 성인이 이러한 효과를 얻기 위해서는 EPA와 DHA를 하루 2-3g을 섭취해야하나 이 양은 정어리의 경우 다섯 마리에 해당되는 양으로 섭취가 불가능하므로 EPA, DHA로부터 분리, 농축해야만 한다. 지금까지 개발된 고도 불포화 지방산의 농축법으로 여러 가지 방법이 개발되어 있으나 은이온을 이용한 실리카겔을 이용한 컬럼 크로마토그라피법이 좋은 결과를 보여 주고 있다. 그러나 이 방법은 고가의 실리카겔을 재사용할 수 없을 뿐 아니라 사용후에 은을 회수 할 수 없다는 단점이 있다. 이러한 점을 보완하기 위하여 은이온교환수지를 개발하여 비교적 값이 싸고 반복적으로 사용할 수 있는 은이온교환수지를 이용하여 고순도의 수율 좋은 고도 불포화지방산의 분리정제방법을 완성하게 되었다.

본 발명은 양이온교환수지에 은이온으로 치환시켜 EPA, DHA를 흡착 및 용리시킴으로써 고순도의 불포화지방산을 분리농축할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 이온교환수지를 재생하여 반복적으로 재사용하므로 폐기물을 줄일 수 있고 또한 경제적인 잇점을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 은염화물 수용액의 제조단계, 은이온교환수지로 치환하는 단계, 불포화지방산을 흡착시키는 단계와, EPA와 DHA를 분리정제하는 단계로 구성되어 있다.

본 발명의 구체적인 실시예를 다음에서와 같이 개시하지만 이들 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

＜실시예＞

본 발명에 있어서 은이온교환수지(Silver exchanged resin)는 은이온이 불포화 지방산과의 착화합물을 만든다는 이론에 근거하여 도 2와 같이 제조하였다. 은이온교환수지의 잇점은 질산은을 80% 에탄올 수용액을 녹이고 양이온교환수지에 흘려주면 쉽게 은이온교환수지가 만들어지고 과량의 질산은은 흘려준 질산은 용액을 받아서 다시 회수하여 재사용할 수 있다. 또한 본 발명의 은이온교환수지는 10회 이상 재사용해도 성능은 그대로 유지할 수 있고 이온교환수지로부터 치환되어 있는 은이온도 회수가 용이하다. 즉 NaNO₃수용액을 은이온교환수지에 흘려주면 치환된 은이온은 AgNO₃으로 컬럼에서 빠져나오게 되고 쉽게 회수하여 재사용할 수 있다.

제 1단계(은염화물 수용액)

AgN0₃, AgCl과 같은 은(Ag)화합물 중에서 질산은 8g을 80% 에탄올 수용액 50㎖에 용해시켜 16% 질산은 수용액을 제조하였다.

제 2단계(은이온교환수지 치환)

전기의 은염화물 20㎖를 양이온교환수지(Amberlite IRP-69, 100-500 wet mesh, sulfonic acid functionality, Na⁺form, 4.3meq) 10g과 섞어 30분간 교반한 후 여과하여 거른 수지를 에탄올 용액 30㎖로 세척하여 진공증발기에서 용매를 제거하여 은이온을 치환시킨 후 건조된 은이온교환수지는 질소로 충전한 병에 넣어 냉장고에 보관하였다.

제 3단계(EPA, DHA의 흡착)

본 발명에서 사용한 EPA와 DHA가 함유된 지방산메틸에스테르는 오징어유를 메틸에스테르로 변환(현대특수사료 제품으로 트리글리세리드 구조)시켜 시료로 사용하였다. 가스크로마토그라프로 분석한 결과 EPA(메틸에스테르) 10-15%, DHA(메틸에스테르) 20-30% 함유되어 있었다.

지름 2cm 정도의 컬럼에 은이온교환수지 10g을 충진시키고, 200mg의 지방산메틸에스테르(EPA 12.5%, DHA 21.7%함유)를 2㎖ 헥산용액에 희석하여 은이온교환수 지상에 흡착시켰다.

제 4단계(EPA,DHA의 분리정제)

은이온교환수지에 흡착된 EPA, DHA를 분리하기 위하여 헥산용액 20ml로 용리한 후, 2% 초산에틸/핵산 용액을 컬럼에 통액시켜 EPA, DHA를 분리하였다. 4ml 분획을 받아서 가스크로마토그라피로 EPA, DHA를 분석하였다. 2번째 분획부터 EPA, DHA가 검출되기 시작하여 6번째 분획까지 측정되었다. 한편 EPA와 DHA가 혼합된 분획(2-6)을 섞어서 용매를 날려 보낸 뒤 연갈색의 액체 74mg을 얻었다. 분석한 결과 EPA는 23.5%, DHA는 42.1%로 나타났다. 그리고 전체의 수득율은 EPA가 70.4% DHA가 72.8%였다(도 3).

＜시험예＞

AgNO₃/실리카겔에 대하여도 똑같은 실험을 하여 도 4에 나타내었다. 도 4의 농축에서 Fraction 1-7을 정량한 결과는 EPA와 DHA가 농축 후에 각각 12.6%, 21.4%로 나타났고, 수율은 86.4%, 83.9%로 나타났다. 이 결과는 표 1에 수록하였다. 또한 Fraction 2-7을 분석한 결과 농축 후에 EPA와 DHA는 각각 18.8%, 28.9%로 향상되었으나 수율은 각각 78.8%, 69.8%로 떨어 졌다. 두 가지 실험의 결과를 표1에 수록하였다.

표1. EPA, DHA의 분리농축비교

분리농축방법	성분	농축전, %	농축후, %	수율, %
은이온교환수지	EPA DHA EPA+DHA	12.5 21.7 34.2	23.5 42.1 65.6	70.4 72.8 71.9
AgNO3/실리카겔	EPA DHA EPA+DHA	12.5 21.7 34.2	12.6 21.4 34.0	86.4 83.9 85.2

오징어원유와 그리고 원유를 사용하여 은이온 교환수지 컬럼을 이용한 고도불포화 지방산을 농축한 가스크로마토그람을 도 5에 실었다. 도 5에는 오징어유의 EPA가 12.5% DHA가 21.5%로 나타나 있고 은이온교환수지를 통하여 농축된 EPA가 23.6% 그리고 DHA가 46.6%를 보여주고 있다.

본 발명은 고순도의 불포화지방산인 EPA와 DHA를 효과적으로 분리정제할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 은이온교환수지를 재생하여 반복적으로 재사용하므로 폐기물을 줄일 수 있으므로 경제적인 잇점을 제공한다.

Claims

은(Ag)화합물을 에탄올 수용액에 용해시켜 은염화물 수용액을 제조하는 단계와,

은화합물 수용액을 양이온교환수지와 혼합한 후 여과한 수지를 에탄올 용액으로 세척하고 진공증발기에서 용매를 제거하여 은이온교환수지로 치환시키는 단계와,

은이온교환수지로 치환시켜 건조된 은이온교환수지는 질소로 충전한 병에 냉장 보관하는 단계와,

고도 불포화지방산 용액을 은이온교환수지 컬럼에 통액시키는 단계와,

헥산용액을 은이온교환수지에 통액시켜 흡착된 EPA, DHA를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 은이온교환수지를 이용한 EPA 및 DHA의 분리농축방법.
제 1항에 있어서, 은화합물은 질산은 또는 염화은 중에서 선택된 어느 하나를 에탄올에 용해시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 은이온교환수지를 이용한 EPA 및 DHA의 분리농축방법.
삭제
제 1항에 있어서, 고도 불포화지방산은 EPA, DHA의 지방산메틸에스테르로 변환시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 은이온교환수지를 이용한 EPA 및 DHA의 분리농축방법.