Conjugated Linoleic Acid 합성 및 c-9,t-11/t-9,t-11 CLA

의 정제에 관한 연구

홍준기, 한유리, 이성권 최청송

서강대학교 화학공학과

A study on the synthesis of Conjugated Linoleic Acid

and purification of c-9,t-11/t-9,t-11 CLA

Jun-Kee Hong, Yu-ri Han, Seong-Kweon Lee, Cheong-Song Choi

Department of Chemical Engineering, Sogang University

서론

지방산을 분리정제 하는데 있어서 결정화법은 오래전부터 연구되어져 왔다. 그 중 특히 inclusion compound를 이용한 지방산 분리정제법이 갖고 있는 장점은 다른 분리법에 비해 매우 탁월하다. 기존의 지방산 분리정제 방법에는 주로 초임계 분리와 HPLC 분리방법이 있는데, 이들 분리방법은 처리량이 매우 적고, 분리되어 나온 제품의 가격이 비싸기 때문에 포접기술에 의한 분리 방법에 비해 단점이 많다. 또한 포접기술 중에서도 Cyclo -dextrine, Urea 등의 Host material을 사용하여 지방산을 분리하는데, 이 중에서도 urea가 단연 경제적인 면에서나 효율면에서 우수하다.[4]

본 연구실에서 수행하고 있는 요소포접기술에 의한 지방산 분리정제 방법이 다른 분리정제 방법에 비해서 탁월하다는 것은 다음의 장점들을 보면 쉽게 알 수 있다.

● 거의 대부분의 지방산을 선택적으로 99% 이상 분리정제 가능하다

● 저온 공정에서 충분히 가능하므로 지방산의 변폐 우려가 거의 없다.

● host material 인 요소의 가격이 매우 싸기 때문에 경제적이다.

● 공정에 사용되어진 모든 물질을 회수하여 재생가능하므로 경제적인 면에서나 환경 보호차원에서 매우 긍정적인 분리방법이다.[3,5]

이에따라 본 연구에서는 이러한 기존의 단점을 크게 보완하고 분자수준에서 분자군 거동을 임의로 제어할 수 있는 새로운 요소포접화합물 형성 메카니즘을 제시할 수 있었고 이를 통한 리놀레인산의 99% 정제를 보다 빠른 시간내에 분리할 수 있는 새로운 공정을 개발하였다. Conjugated Linoleic acid (CLA)는 리놀레인산의 이중결합 공액체로서 많은 자연식품 중에 존재하며 인체에 매우 유익한 것으로 알려져 있는 지방산이다. 특히 암과 동맥경화 당뇨를 억제하고 체지방을 감소시키는 등의 효과가 있어 미국과 일본 등에서는 이미 분말 형태로 판매되고 있으며 특히 항암효과는 DHA 보다 10배 이상 많은 것으로 발표된 바 있다. 리놀레인산은 두 개의 이중결합(C9-C10, C12-C13)을 가지는 18개의 탄소로 이루어진 직쇄상 유기화합물이다. CLA는 리놀산의 이중결합 공액 이성체들(conjugated dienoic derivatives)의 혼합물을 뜻하는 acronym이며, 이는 Linoleic acid의 알칼리 이성화에 의하여 화학적으로도 8개의 기하이성질체들 cis9-cis11, cis9-trans11, trans9-cis11, trans9-trans11, cis10-cis12, cis10-trans12, trans12-cis10, trans10-trans12의 octadecadienoic acid를 생성할 수 있다.[1,2,3] 보통 CLA는 불포화지방산인 리놀레인산이 함유된 홍화씨기름이나 해바라기씨기름을 수산화칼륨과 반응시켜 CLA성분을 만든다. 이과정에서 리놀산의 고순도 분리정제는 CLA의 순도를 보다 높이기 위해서 필요하다. 따라서  본연구에서는 CLA합성법과 그를 위한 고순도의 리놀산 정제 그리고 마지막으로 c-9,t-11/t-9,t-11 CLA 의 정제에 대해서 언급하겠다.

고순도 Linoleic Acid 정제

홍화유에는 대략 77%의 리놀산을 포함하고 있고 또한 값도 싸 고순도 리놀산의 분리정제에 적합하다. 홍화유의 조성은 다음과 같다.

Chart 1. Composition of safflow oil

fatty acid	composition
Palmitic acid	6.8
Stearic acid	2.5
Oleic acid	12.6
Linoleic acid	77.4
Linolenic acid	0.1

본연구에서는 고순도의 리놀레인산을 분리해 내기 위해 리놀레인산의 지방산 전환과 두차례의 요소포접을 수행하였으며 이를 통해 99%의 리놀레인산을 분리할 수 있었다.

CLA의 합성

CLA는 linoleic acid 의 합성으로부터 얻어진다. 2□(3-neck)-flask에 580g의 Ethylene glycol에 30g의 Sodium hydroxide(AR grade)를 녹인 후 본 연구실에서 준비한 100g linoleic acid(99%이상)를 첨가한다. Flask에는 mechanical stirrer, thermometer, reflux condenser를 부착하고 질소를 주입한다. 혼합물을 질소가 계속 주입되는 환경에서 180℃로 2시간 반응시킨다. 반응이 끝나면 상온까지 냉각시킨 후 64□ Hydrochloric acid를 더 첨가시킨다. 15분동안 혼합시킨 후 pH 1에 맞도록 Hydrochloric acid를 더 첨가시킨다. 혼합물을 100□ Hexane으로 추출시킨 후 5% Sodium chloride 용액으로 Washing한 후 3-Å molecular sieve로 Hexane층에 남아있는 수분을 제거한다. CLA와 혼합되어 있는 Hexane을 제거하여 진공상태로 -20℃에 보관한다.

c-9,t-11/t-9,t-11 CLA의 정제

메탄올에 요소를 넣고 완전 용해시킨 후 위의 방법에 의해 제조된 CLA를 2∼8회 분할 주입하여 10℃까지 냉각시킨 후 여과한다. 여과 후 요소 포접물을 물과 헥산을 넣고 분해하여 상층부의 지방산층을 회수한다.  회수된 지방산층을 진공 회전 증발기로 헥산을 제거시킨다.   이렇게 얻어진 지방산은 메탄올과 요소 그리고 지방산을 앞의 방법과 동일하게 2∼3회 실시한다. 이렇게 해서 얻어진 지방산은 무색 무취의 액상으로 얻을 수 있었다. 이때의 지방산 조성은 대략 95%의 cis-9, trans-11 CLA이다.

결과

연구결과 각 시료(linoleic acid와 CLA 그리고 c-9,t-11/t-9,t-11 CLA의 조성은 다음과 같다.

chart 2. Composition of linoleic acid

,conjugated linoleic acid and c-9,t-11/t-9,t-11 CLA

linoleic acid(>99%)		CLA(>99%)		c-9,t-11/t-9,t-11 CLA(>95%)
fatty acid	comp.	fatty acid	comp.	fatty acid	comp.
oleic acid	0.6424	oleic acid	0.3360	oleic acid	0.3012
linoleic acid	99.3576	linoleic acid	0.4355	linoleic acid	0.4790
		c-9,t-11/t-9,t-11	46.6422	c-9,t-11/t-9,t-11	95.4597
		t-10,c-12/c-10,t-12	47.5215	t-10,c-12/c-10,t-12	2.0521
		c-9,t-11/c-10.t-12	2.7521	c-9,t-11/c-10.t-12	1.8558
		t-9,t-11/t-10,t-12	2.3127	t-9,t-11/t-10,t-12	1.8522

참고문헌

1. Pariza. M. W. and Hargraves. W. A., A beef derived mutagenesis         modulator inhabit initiation of mouse epidermal tumors by               7,12-dimethylbenzanthracene, Carcinogenesis, 6, 591(1985)

2. Ip. C., Chin. S. F., Scimeca. J. A. and Pariza. M. W., Mammary          cancer prevention by conjugated dienoic derivative of linoleic acid,        Cancer Res., 51, 6118(1991)

3. Benzamin. H., Strokson. J. M., Albright. K., and Pariza. M. W.,           TPA mediated introduction of ornithine decarboxylasc activity in        mouse forestomach and its inhibition by conjugated dienoic              derivatives of linoleic acid, FASEB J., 4, 140(1990)

4. Haagsma, N., Van Gent, C. M., de Jong, R. W. and van Doorn, E.,        JAOCS, 99,117 (1982)

5. Bengen, F., German Patent Appl. oz 12438 (1940)

fig 1. Conjugated linoleic acid 99%

fig 2. c-9,t-11/t-9,t-11 CLA 95%