오메가 -3 지방산의 공급원으로서 어유의 정제 및 농축 추출 방법(논문)

[Albert K Lee]

Ciencia y Tecnología Agropecuaria인쇄 버전  ISSN 0122-8706
Corpoica cienc. tecnol. agropecu. vol.19 no.3 Mosquera 9 월 / 12 월 2018 년http://dx.doi.org/10.21930/rcta.vol19_num2_art:684 

변혁 및 농업 산업

오메가 -3 지방산의 공급원으로서 어유의 정제 및 농축 추출 방법

Jeimmy Rocío Bonilla-Méndez 1   *  , José Luis Hoyos-Concha 2 

1 연구원, Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agrarias. 콜롬비아 포 파얀. 이메일 : jrbonilla@unicauca.edu.co. orcid.org/0000-0001-5362-5950.

2 강사, Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agrarias. 콜롬비아 포 파얀. 이메일 : jlhoyos@unicauca.edu.co. orcid.org/0000-0001-9025-9734.

요약

어유는 오메가 -3 고도 불포화 지방산 함량으로 인해 영양가가 높은 산업 제품으로 현재 건강에 유익한 효과로 평가되고 있습니다. 이 기사에서는 여러 어종에서 어유 추출, 정제 및 다중 불포화 지방산 농도에 대한 2000 년 이후로 이루어진 연구와 발전을 검토합니다. 추출 기술은 습식 압축 및 용매를 사용한 추출과 같은 기존 기술부터 초 임계 유체 및 어류 사일리지와 같은 최근 제안 된 기술에 이르기까지 다양합니다. 또한 정제는 전통적인 방법으로 수행되지만 어유에 적용될 가능성이있는 새로운 기술이 있습니다. 한편, 오메가 -3 고도 불포화 지방산 농도에 대한 관심이 높아지고 있으며 겨울 화, 효소법, 초 임계 유체 분별, 요소와의 복합 형성, 크로마토 그래피 방법에 의한 분별 및 막에 의한 농축이 제안되었습니다. 수집 된 정보는 제품 수율과 순도를 개선하기 위해 다양한 기존 기술과 신흥 기술을 결합하는 경향을 나타냅니다.

핵심어 : 어유; 다중 불포화 지방산; 추출; 지질; 정화

소개

어유는 현재 도코 사 헥사 엔 산 (DHA), 도코 사 펜타 엔 산 (DPA), 에이코 사 펜타 엔 산 (EPA)과 같은 장쇄 오메가 -3 다중 불포화 지방산 (PUFA)의 함량으로 인해 영양가가 높은 산업 제품입니다. 영양 및 건강 분야에서 예방 및 치료 특성으로 높은 평가를 받고 있습니다. 이전에 동물 사료로 사용 된 어분의 부산물이었던 어유는 현재 이러한 지방산의 주요 공급원으로 인식되고 있습니다 ( Valenzuela, Sanhueza 및 De la Barra, 2012 ).

어유의 EPA 및 DHA 함량은이 제품의 중요한 품질 매개 변수입니다. 이 지방산은 다른 신경 기능과 관련이 있으며, 그 부재는 다양한 염증 과정과 인간 환자의 신경 세포의 불안정한 발달과 관련이 있습니다. 마찬가지로 심혈관 질환에 대한 유익한 효과가 인정됩니다 ( Coronado, Vega y León, Gutiérrez, García, & Díaz, 2006 ).

생선 기름은 생산 지역에 따라 다른 종에서 얻을 수 있습니다. 원료는 고체, 기름 및 물을 포함하는 세 가지 주요 분획으로 구성됩니다. 목표는 이러한 성분을 최대한 분리하여 일반적으로 어분과 어유를 얻는 것입니다 (유엔 식량 농업기구 [FAO], 1986). 추출 방법에는 요리, 용매 사용 및 최근 초 임계 유체, 효소 절차 및 화학적 (즉, 산 적용) 또는 생물학적 사일리지에 의한 추출이 포함됩니다 ( Mbatia et al., 2010 ; Menegazzo, Petenuci, & Fonseca, 2014 ). .

원유에는 사용 된 추출 방법에 따라 달라지는 불순물이 포함되어 있으며 ( Chakraborty & Joseph, 2015a ), 사람이 섭취 할 수있는 품질 특성에 도달하려면 정제 공정이 필요합니다 ( Crexi, Legemann-Monte, Almeida de Souza, & De Almeida-Pinto, 2010 ).

이러한 특성을 달성하려면 오메가 -3 및 기타 PUFA와 같은 가장 바람직한 화합물을 유지하면서 다양한 불순물을 제거해야하므로이를 달성하기 위해 정제 공정이 설계되어 오일 손실을 최소화하고 유익한 성분의 가용성을 극대화 할 수 있습니다 ( Vaisali, Charanyaa, Belur, & Regupathi, 2015 ).

더 높은 양질의 PUFA 농도를 얻는 것에 대한 관심은 다른 기술을 사용하여 어유를 추출하고 정제하고 PUFA 함량, 특히 EPA 및 DHA를 증가시키는 것을 목표로하는 여러 조사에서 분명합니다. PUFA와 관련하여 일부 연구에는 추출 및 분류 ( Rubio et al., 2010 ; Sahena et al., 2009 )가 포함되지만 초 임계 유체 기술에 중점을두고 2009 년까지 수행 된 연구 만 다룹니다.

따라서이 연구의 목적은 오메가의 보존 및 농축에 초점을 맞춘 다양한 어유 추출 기술과 정제 및 분류의 발전과 관련하여 2000 년 이래로 이루어진 진전에 대한 일반적인 검토를 수행하는 것입니다. PUFA 3 개.

어유 추출

초 임계 유체, 습식 압착, 용제를 사용한 추출 및 어류와 같은 다양한 기술이 사용되는 다양한 어종에서 얻은 기름의 추출 및 품질 분석과 가공 부산물에 대한 여러 연구가 개발되었습니다. 어류 또는 다른 공급원에서 얻은 효소를 사용하는 사일리지 ( Adeoti & Hawboldt, 2014 ).

습식 압착에 의한 어유 추출은 산업 규모의 생산에 가장 일반적으로 사용되는 방법이며 기본적으로 생선 요리, 압착, 경사 분리 및 원심 분리의 4 단계로 수행됩니다 (FAO, 1986).

단백질 응고 및 후속 오일 방출에 사용되는 급격한 온도 및 압력 조건은 가수 분해 및 산화와 같은 분해 반응으로 인해 존재하는 PUFA를 부분적으로 수정할 수 있습니다 ( Linder, Fanni, & Parmentier, 2005 ; Mbatia et al., 2010 ). 표 1 은이 기술을 다른 방법과 비교하고 추가 테스트 조건을 포함하여 실험실에서 습식 압축을 사용하여 수행 된 연구를 보여줍니다.

표 1  습식 압착을 통한 어유 추출 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

또 다른 전통적인 절차는 용매를 이용한 추출로, 식품 산업에서 제한이있는 물질을 사용하는 단점 때문에 일반적으로 분석 목적으로 적용되지만 산업 생산에는 적용되지 않습니다 ( Rubio et al., 2010 ). 이 공정은 유기 용매에 대한 지질의 용해도와 물에 대한 불용성을 기반으로하며, 단백질, 탄수화물 및 미네랄과 같은 용해성 성분뿐만 아니라 물에서 분리 될 수 있습니다.

이 기술의 주요 한계는 파괴되는 비교적 건조한 샘플이 필요하고 많은 양의 잔류 용매를 생성하는 것 외에도 오랜 시간이 걸린다는 것입니다 ( Adeoti & Hawboldt, 2014 ; Sahena et al., 2009 ).

샘플에 사용 된 용매 또는 처리 유형에 따라 여러 가지 방법이 다릅니다. 가장 일반적인 것은 Soxhlet 및 Bligh-Dyer이지만 McGill-Moffatt 및 Randall 및 Folch 중 하나와 같은 다른 제품도 평가되었습니다 ( Fiori et al., 2012 ; Immanuel et al., 2009 ; Rincón-Cervera , Villarreal-Rubio, Valenzuela 및 Valenzuela, 2017 ).

이러한 방법은 사용 된 유일한 기술로 어유 추출에 적용되었습니다 ( Adeniyi & Bawa, 2006 ; Boran, Karaçam, & Boran, 2006 ; Kołakowska, Domiszewski, Kozłowski, & Gajowniczek, 2006 ; Shamsudin & Salimon, 2006 ). 또한 이들은 다른 방법과 비교하여 사용되었습니다 ( Chakraborty & Joseph, 2015a ; Fiori et al., 2012 ; Immanuel et al., 2009 ; Létisse, Rozières, Hiol, Sergent, & Comeau, 2006 ; Rincón-Cervera et al., 2017 ; Sahena et al., 2010 ; Silva-Aguiar & Soares-Goulart, 2013 ) ( 표 2 )

표 2  어유 용매를 사용한 기존 추출 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

초 임계 유체 추출

초 임계 유체 추출 (SFE)은 적당한 온도, 무산소 환경 및 추출을 피하는 저 극성 지질 추출과 같은 장점으로 인해 최근 몇 년간 큰 관심을 받고있는 용매를 사용하는 새로운 추출 기술입니다. 불순물 ( Rubio et al., 2012 ).

초 임계 유체는 기존 용매보다 점도가 낮고 확산 성이 높아 질량 전달이 개선되고 일반적으로 추출에 필요한 시간이 단축됩니다. 가장 큰 단점은이 기술을 산업 수준에서 적용하는 데 드는 높은 비용입니다. 주로 사용되는 유체는 CO2입니다. 불활성 용매로 사용되며 오일 추출에 안전합니다. 주요 장점은 실온과 압력에서 가스 상태로 돌아가 증발하기 때문에 제품에 남아 있지 않다는 것입니다 ( Rubio et al., 2010 , 2012).

일반적으로 평가되는 매개 변수는 압력, 온도, CO2 흐름 및 시간입니다. 그러나 수분, 흐름 방향, 용매 : 재료 비율 및 입자 크기의 영향도 어유에서 연구되었으며 ( Rubio et al., 2008 ) 최적의 조건을 찾기 위해 프로세스가 모델링되었습니다 ( Ferdosh et al., 2013 ; Sarker et al., 2012 ).

어유의 SFE를 다른 추출 기술과 비교하는 다른 연구 ( 표 3 ) ( Ferdosh, Sarker, Norulaini, Oliveira et al., 2014 ; Fiori et al., 2012 ; Hao et al., 2015 ; Rubio et al., 2012 ; Sahena et al., 2010 )은이 기술이 기존 공정에서 PUFA가 풍부하고 오염 물질 함량이 감소 된 오일을 얻는 데 매력적이라는 것을 보여줍니다.

표 3  초 임계 유체 (SFE)에 의한 어유 추출 비교 연구 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

물고기 사일리지에 의한 추출

생선 사일리지는 생선 전체 또는 생선의 일부로 만든 반 액체 제품으로 산 (화학 사일리지), 효소 (사일리지 또는 효소 추출) 또는 유산균 (생물 사일리지)이 첨가되어 단백질 가수 분해를 유발합니다 ( Ferraz de Arruda , Borghesi, & Oetterer, 2007 ).

이 프로세스는 투자 비용과 에너지 소비 측면에서 더 간단하고 저렴할 수 있기 때문에 기존 방법에 대한 좋은 대안으로 나타났습니다. 또한,이 기술은 용매를 사용하지 않거나 고온을 사용하며, 이로 인한 물리 화학적 및 미생물 학적 변화는 추출 성능을 향상시킬뿐만 아니라 바람직하지 않은 공정, 즉 지방 산화를 방지 할 수 있습니다. 또한 단백질 가수 분해물 및 콜라겐과 같은 필수 지방산 및 기타 기능성 성분을 회수 할 수 있습니다 ( Ferraz de Arruda et al., 2007 ; Rai, Swapna, Bhaskar, Halami, & Sachindra, 2010 ; Rubio et al., 2010 ).

일부 연구는 전체 생선 또는 그 부산물에서 기름을 추출하기위한이 절차의 평가에 초점을 맞추 었습니다 (table 4 ). 가장 많이 연구 된 기술 중 하나는 다양한 유형의 프로테아제를 사용하는 효소 사일리지이지만 생물학적 및 화학적 사일리지는 어유 분리를위한 다양한 조사에도 사용됩니다.

표 4  사일리지에 의한 어유 추출 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

생선 기름 정제

어유가 추출되면 불용성 불순물, 인지질, 유리 지방산, 수분, 1 차 산화 생성물이 포함되어 있기 때문에 인간과 동물이 섭취 할 수있는 품질 특성을 달성하기위한 정제 공정이 필요합니다 ( Crexi et al., 2010 ) . , 미네랄, 안료 및 지속성 유기 오염 물질 (POP)까지 포함됩니다.

오일의 불순물은 품질을 저하시키고 ( Huang & Sathivel, 2010 ) 오메가 -3 및 기타 PUFA와 같은 가장 바람직한 화합물을 유지하면서 제거해야하므로 정제 공정은 이러한 목표를 달성 할 수있는 방식으로 설계되어야합니다. 오일 손실 최소화 및 유익한 성분의 가용성 극대화 ( Vaisali et al., 2015 ).

기존의 정제 공정에는 탈검, 중화, 표백, 탈취 및 일부 경우 겨울철과 같은 여러 단계가 포함되지만, 이는 훨씬 더 PUFA 농축 방법으로 간주 될 수 있습니다. 각 단계는 특히 다양한 종류의 화합물을 제거하는 데 중요하며 ( 표 5 ), 어유 정제를 위해 가장 많이 연구되고 산업적으로 적용되는 공정입니다.

표 5  마이너 오일 성분, 제거를위한 품질 및 정제 단계에 미치는 영향 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

가장 중요한 것들 중 일부인 산도, 과산화물, 티오 바르비 투르 산, 요오드, 비누화 및 아니시 딘 지수와 같은 매개 변수의 확립을 통해 다양한 오일 특성에 대한 정제 공정의 효과를 평가하기 위해 여러 연구가 수행되었습니다.

그러나 모든 평가에서 과산화물 (PI) 및 산도 (IA) 지수는 평가 과정의 필수 지표로 포함됩니다 ( 표 6 ). 또한 대부분의 경우 중화, 건조 및 탈취와 같은 고온 노출이 더 높은 단계에서는 산화 및 과산화물 형성에 대한 민감성을 증가시키기 때문에 부정적인 영향을받습니다 ( Crexi et al., 2010 ). .

표 6  어유 정제의 평가 매개 변수 

CA : 공액 산; AI : 산도 지수; PV : 과산화물가; IpA : 아니시 딘 지수; SI : 비누화 지수; RI : 굴절률; IOI : 요오드 지수; OSI : 산화 안정성 지수; TBI : 티오 바르비 투르 산 지수; Totox : 총 산화 값.

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

정제 과정이 수년 동안 연구되었지만, 많은 조사는 여전히 식물성 기름에 대한 것이며, 여기에는 아직 생선 기름에 대해보고되지 않은 여러 단계와 새로운 기술에 대한 평가가 포함되지만 이 자료에서의 응용.

일부 저자는 식용 오일의 정제 공정 최적화를 위해 다양한 발견 및 재발견 기술 (효소 공정의 경우)에 대한 검토를 수행했습니다 ( 표 7 ) ( Čmolik, & Pokorný, 2000 ; Kumar & Krishna, 2015 ; Misra , Nandi, & Nandi, 2013 ; Moharana, Byreddy, Puri, Barrow, & Rao, 2016 ; Vaisali et al., 2015 ).

표 7  어유 정제에 적용 가능한 기술 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

진정한 도전은 공정 품질과 지속 가능성 사이의 균형을 이루고 잠재적 인 비용과 오일 생산량을 줄이는 것 입니다. 즉, 신기술 구현의 핵심 요소입니다 ( De Greyt, 2012 ).

어유의 PUFA 농도

PUFA의 농도, 특히 오메가 -3의 경우 겨울 화, 효소 적 방법에 의한 농축, 초 임계 유체 및 크로마토 그래피 방법에 의한 분별, 요소와 복합체 형성 및 막에 의한 농축을 포함한 여러 기술이 제안되었습니다.

생선 기름 방한

방한화는 제어 된 냉각에 의한 오일의 부분 결정화와 여과를 포함하는 공정입니다. 주요 목적은 불포화 지방산과 포화 지방산을 분리하는 것입니다. 이 분리는 주로 사슬 길이와 불포화 정도에 따라 달라지는 지방산의 융점 차이로 인해 가능합니다.

따라서 용융 온도가 더 높은 포화 및 단일 불포화 지방산은 결정화되고 여과에 의해 분리 될 수있는 반면, PUFA는 오일에서 액체 형태로 남아 있습니다 ( Vázquez & Akoh, 2012 ).

유기 용매의 사용은 적절한 용매에 용해 된 오일에서 포화 지방산의 질량 전달 및 분획 결정화 속도를 높이기 위해 겨울철 공정에서 일반적으로 사용됩니다 ( López-Martínez, Campra-Madrid, & Guil-Guerrero, 2004 ; Morales, Muñío, Pérez, Guadix 및 Guadix, 2013 ). 이 방법론은 자연 형태의 트리 아실 글리세롤에서 오메가 -3 PUFA를 농축하기 위해 개발 된 주요 기술 중 하나였습니다 ( Lei et al., 2016 ).

따라서 Cunha, Crexi 및 De Almeida-Pinto (2009) 는 용제 유형 (아세톤 및 헥산), 그 비율 (40 % 및 60 %), 2 차 냉각에서 교반을 평가하여 어유 방한화 공정의 최적화를 수행했습니다. 단계 (0 및 40 rpm), 불포화 지방산과 포화 지방산의 농도에 대한 통계 모델을 얻었습니다. 얻은 최상의 조건은 두 번째 냉각 단계에서 교반없이 40 % 헥산으로, 표백 된 오일에 비해 불포화 지방산의 농도를 9.2 % 증가시키고 포화 지방산을 13.3 % 감소시켰다.

마찬가지로 Tengku-Rozaina와 Birch (2013) 는 헥산을 용매로 사용하거나 사용하지 않고 hoki 또는 blue grenadier oil ( Macruronus novaezelandiae )의 방한화를 수행했습니다 . 그들은이 용매의 사용이 오일 분획의 분리를 촉진하고 더 높은 농도의 오메가 -3 지방산을 허용한다는 것을 관찰했습니다.

한편 Homayooni, Sahari 및 Barzegar (2014) 는 에탄올을 용매로 사용하여 정어리 오일 ( Dussumieria acuta ) 에서 세 가지 방한 온도 (-5, 0 및 10 ° C) 를 평가 한 결과 -5 ° C에서 더 높은 온도가 있음을 관찰했습니다. 포화 지방산의 감소와 불포화 지방산의 증가. 결과는 온도가 감소함에 따라 결정화되지 않은 부분의 오메가 -3 PUFA의 농도가 증가했음을 나타냅니다.

그럼에도 불구하고 Díaz et al. (2016) 은 또한 아세톤 비율과 결정화 시간을 최적화하여 송어 기름에서이 과정을 평가하고 DHA와 EPA를 각각 69 %와 51.6 % 증가 시켰습니다.

초 임계 유체 (FSCF)에 의한 분류

이 기술은 기존의 방법으로 추출한 기름에서 추출한 기름의 추출뿐만 아니라 PUFA, 특히 DHA, EPA와 같은 오메가 -3의 농도를 위해 제안되었으며,이를 분별이라고도합니다.

여러 연구에서 자연 상태의 기름 분별을 다루지 만, 아마도 많은 수의 트리 아실 글리세롤로 구성된 어유의 복잡한 구조로 인해 효과가없는 것으로 보입니다 ( Corrêa, Peixoto, Gonçalves, & Cabral, 2008 ; Homayooni et al. , 2014 ).

Lopes et al. (2012) 는 약 10 %의 낮은 오메가 -3 함량으로 담수에서 어유의 분류를 평가했습니다. 20,000 kPa에서 33 및 40 ° C의 등온선에서 최상의 분획을 얻었습니다. Ferdosh, Sarker Norulaini, Akanda et al. (2014) 는 또한 에탄올을 공용 매로 사용하여 참 치유에서이 과정을 연구했으며 PUFA 회수에 매우 효과적이라는 것을 발견했습니다.

어유의 구조적 복잡성으로 인해 분류가 어렵 기 때문에 어유로부터 메틸 에스테르 및 트리 아실 글리세롤의 에틸 에스테르의 합성 및 분류에 대한 관심이 증가하여 지방산보다 더 안정적인 화합물입니다. 이들은 FSCF 이전에 트리 아실 글리세롤 (TAG)의 가수 분해 및 지방산의 알킬화에 의해 얻어진다 ( Lopes et al., 2012 ; Rubio et al., 2010 ).

Perretti et al. (2007) 은 초 임계 유체 -CO 2 와 함께 FSCF를 사용하여 생선 기름에서 얻은 지방산 에스테르의 상업적 혼합물에서 오메가 -3의 농도를 연구했습니다. 그들은 서로 다른 압력 (10,000, 14,000, 15,000 및 30,000 kPa)과 다양한 CO 2 플럭스를 연구하여 3 개의 컬럼 섹션의 온도를 각각 40, 50 및 60 ° C로 유지하여 DHA의 농도를 높이고 EPA를 줄였습니다. DHA 비율은 기능적 특성을 정의하는 중요한 특성입니다.

압력과 유속의 증가는 DHA 농도 (24.54 %에서 49.57 %로)를 증가 시켰고 EPA : DHA 비율을 1.61에서 0.65로 원하는 감소를 가져 왔지만 포화 및 단일 불포화 지방산은 평균 3.33 %에서 0.6 %.

Létisse and Comeau (2008) 는 정어리 오일의 지방산 에틸 에스테르에 이러한 유형의 분류를 적용하고 40 ° C에 비해 60 ° C에서 EPA (24.74 %) 및 DHA (26.02 %)의 더 높은 농도 비율을 얻을 때 온도의 영향을 관찰했습니다. ° C (4.28 % 및 7.53 %). 마찬가지로 CO2의 밀도는 DHA와 EPA의 농도가 700에서 800kg / m3로 증가하여 각각 EPA와 DHA의 40 %와 60 %에 가까운 조성에 도달했습니다.

반면에이 과정의 일부 열역학적 모델과 시뮬레이션은 Gironi and Maschietti (2006)가 발표 한 방정식 , 그룹 기여도 (GC-EOS) ( Espinosa, Díaz, & Brignole, 2002 ) 및 McCabe-Thiele 및 Ponchon-Savarit의 방법 ( Riha & Brunner, 2000 ).

마찬가지로, 최고 온도, 이론적 단계 수, 내부 역류가있는 역류 분별에서 용매 : 식품 비율 ( Maschietti & Pedacchia, 2014 ), 평형 단계의 단순화 된 모델 ( Pieck, Crampon, Charton, & Badens, 2016) 간의 관계도 있습니다. ) 오메가 -3 지방산의 농도를 최대화하는 지방산 에틸 에스테르의 분리 공정을 설계합니다.

크로마토 그래피에 의한 분별

크로마토 그래피 방법은 PUFA, 특히 EPA 및 DHA의 농도에 사용되며, 액체 크로마토 그래피 (HPLC), 아르 겐토 메트릭 및 초 임계 유체를 포함하여 고순도 (> 95 %)의 제품을 얻습니다 ( Dillon, Aponte, Tarozo, & Huang, 2013 ). 일반적으로 분리는 argentometric 크로마토 그래피를 통해 수행되며, 일부 경우 크로마토 그래피에 의한 최종 분별 전에 사전 농축 단계를 결합하여 지방산의 에틸 에스테르에서 수행됩니다 ( 표 8 ).

표 8  크로마토 그래피 방법에 의한 어유 분별 (2000 년 이후) 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

액체 크로마토 그래피 (HPLC)는 미세 조류와 어유에서 오메가 -3 지방산을 분리하는 데 사용됩니다. 그러나 저자들은 후자가 더 복잡한 구성을 가지고 있기 때문에 어유에 비해 단순한 세포에서 DHA를 기름에서 분리하는 것이 더 쉽다고보고했습니다. 이 기술을 사용하면 지방산 에스테르가 탄소 당량 수에서 용출됩니다. 또한, 동일한 수의 에스테르는 특정 최적 조건에서 분리 될 수 있습니다 ( Fagan & Wijesundera, 2013 ).

은 이온과 복합체를 형성하는 능력이이 등급에 따라 증가하기 때문에 불포화도에 따라 지방산 농도에 Argentometric 크로마토 그래피가 자주 사용됩니다. 이러한 이유로 DHA 및 EPA와 같은 고도로 불포화 된 지방산은 불포화도가 적은 다른 지방산보다 더 강력하게 유지되어 분리가 용이합니다.

은 이온 (i)의 안정성을 개선하고 이동성을 감소시키기 위해 고정상에서 다른 구성이 설계되었습니다. 고정상 티올 레이트-은 ( Dillon et al., 2013 ; Fagan & Wijesundera, 2013 ).

반면에 초 임계 유체는 특정 액체의 밀도와 용매 용량을 갖지만 점도가 낮고 확산이 좋아 기체 크로마토 그래피에서 이동상과 같은 물질 운반체로 사용하거나 HPLC에서 용매로 용해시킬 수 있습니다. 이 기술은 초 임계 유체 크로마토 그래피 (SCFC)로 알려져 있습니다 ( Taylor, 2009 ).

SCFC는 초 임계 유체와 고정상의 높은 선택성을 결합하기 때문에 고순도 오메가 -3 PUFA를 분리하는 데 특히 적합합니다 ( Rubio et al., 2010 ). 다른 기술과 마찬가지로 주로 지방산의 에틸 에스테르에 대한 조사가 수행됩니다.

어유에서 Alkio et al. (2000) 은 초 임계 CO2를 이동상으로 사용하고 옥타 데 실실란 (ODS)의 고정상을 사용하여 EPA 및 DHA의 에틸 에스테르 농도에이 기술을 적용했습니다. 90 % 순도 0.85 g / (kg ODS * h)의 DHA 에틸 에스테르와 53 % 순도 0.23 g / (kg ODS * h)의 EPA 에틸 에스테르의 생산 속도를 얻었습니다.

효소 적 방법을 사용한 농축

효소 적 방법에 의한 농도는 트리 아실 글리세롤 분자의 특정 지방산 또는 위치에 대한 일부 리파아제의 선택성, 가수 분해 반응, 알코올 분해 또는 트리 아실 글리세롤의 에스테르 교환 반응을 촉매하는 데 기반합니다 ( Correa, Tejeda, Martín, García, & Noriega, 2017 ; Miranda, Baeza, Noriega, García, & Otero, 2013 ; Rubio et al., 2010 ).

일부 연구에서는 오메가 -3 지방산 농축 물을 얻기 위해 분자 증류 또는 막에 의한 여과와 같은 다른 단계 전에 이러한 공정을 적용 할 것을 제안합니다. 표 9 는 연구 된 재료와 어유 농축에 사용되는 효소의 유형을 보여줍니다.

표 9  효소 적 방법에 따른 어유의 농도 

출처 : 저자에 의해 정교화 됨

다른 조사에서는 초 임계 CO2와 같은 용매가있는 상태에서 알코올 분해 과정을 연구했습니다. 이는 녹색이고 무독성이며 반응 생성물에서 쉽게 제거 될 수 있기 때문에 효소 반응을 수행하는 좋은 수단이됩니다 ( Lin , Chen, & Chang, 2006 ). 또한 SCFE, FSCF, SCFC 및 초 임계 CO2로 캡슐화와 같은 다른 공정과 쉽게 결합 될 수 있습니다 ( Rubio et al., 2010 ).

또한 Lin et al. (2006) 은 Lipozyme IM-60을 사용하여 Sardinella aurita 오일 의 오메가 -3 PUFA 농도를 연구하여 유리한 결과를 얻었으며 초 임계 CO2를 사용할 때 전환율이 일반 환경 조건에서보다 40 % 더 높다는 것을 발견했습니다.

그러나보다 최근의 조사 ( Shin, Sim, Kishimura, & Chun, 2012 ; Tanbirul-Haque & Chun, 2015 )에서는 Lipozyme TL-IM, Lipozyme과 함께 어유의 알코올 분해에 동일한 용매를 사용했을 때 큰 효과가 발견되지 않았습니다. RM-IM 및 Novozyme 435, 효소의 열 안정성을 개선하고 오메가 -3 PUFA, 참 치유 ( Thunnus sp.) 및 정어리 ( S. pilchardus ) 의 산화를 감소시키는 것으로 보이지만 ( Melgosa et al., 2017 ) .

기타 PUFA 농축 방법

PUFA의 농축을위한 다른 방법은 분자 또는 단거리 증류, 막에 의한 여과 및 요소와의 복합체 형성을 포함합니다.

분자 증류는 고진공 압력 (절대 압력 1,000-500 kPa 미만)에서 작동하기 때문에 열 불안정 물질의 분리, 정제 또는 농축에 적절하게 사용할 수있는 기술입니다 ( Cerón, Cardona, & Toro, 2012 ; Pramparo, Prizzon, & Martinello, 2005 ).

경우에 따라이 기술은 유기 오염 물질 제거를위한 오일 정제 공정으로 사용되지만 ( Olli, Breivik, & Thorstad, 2013 ) PUFA 농도, 특히 EPA 및 DHA의 농도에도 적용되었습니다. 에틸 에스테르 ( Oliveira & Miller, 2014 ; Solaesa, Sanz, Falkeborg, Beltrán, & Guo, 2016 ; Wang et al., 2012 ). 마찬가지로 참 치유에서 Wang et al. (2012)는 EPA 및 DHA의 총 함량의 농도를 32.11 %에서 82.23 %로 증가 시켰으며 유사하게 Solaesa et al. (2016)은 정어리 오일에서 오메가 -3 PUFA의 아실 글리세롤 농도가 63 %에서 91 %로 증가했습니다.

멤브레인 여과는 질량 전달을위한 원동력으로 유압을 적용하는 것이 특징입니다. 멤브레인의 특성은 몰 질량 또는 입자 크기에 따라 어떤 구성 요소가 침투하고 유지되는지 제어합니다.

이 기술은 PUFA와 마찬가지로 탈검, 추출 공정에서 용매 회수, 안료 제거, 산도 감소, 미량 성분의 농도, 왁스 제거 및 에멀젼 분리 (De Morais- Coutinho et al., 2009)에 사용되었습니다. Ghasemian, Sahari, Barzegar, & Ahmadi, 2016 ; Ghasemian, Sahari, Barzegar, & Gavlighi, 2015; Linder et al., 2005 ; Linder, Matouba, Fanni, & Parmentier, 2002).

따라서 연어 유에서 포화 지방산의 감소는 27.2 %에서 20.2 %로 관찰되었으며 PUFA 함량은 41.6 %에서 46.5 %로 증가했으며 DHA는 9.9 %에서 11.6 %로, EPA는 3.6에서 증가했습니다. %에서 5.6 % ( Linder et al., 2005 ).

그럼에도 불구하고 Ghasemian et al. (2015) 는 어유의 고분자막에 의한 오메가 -3 PUFA 농도 최적화 연구를 수행하여 온도, 압력 및 교반 속도의 영향을 평가했습니다. 이 저자들은 최적의 조건이 각각 36.19 ° C, 4.82 바 및 43.01rpm으로 최대 오메가 -3 PUFA 값이 35.11 %임을 발견했습니다.

반면 요소와 복합체를 형성하는 것은 유리 지방산 또는 트리 아실 글리세롤의 에틸 에스테르로 오메가 -3 PUFA 농축액을 얻는 가장 간단하고 효율적인 기술입니다. 포화 및 단일 불포화 지방산은 모든 지방산이 발견되는 요소의 포화 용액에서 시작하여 다중 불포화 지방산과 분리됩니다.

냉각 및 여과를 통해 포화 및 단일 불포화 지방산 사이에 형성된 화합물은 결정화 중에 제거 될 수 있습니다. PUFA는 요소와 포접 복합체를 형성하지 않으므로 액체 분획에 농축 된 상태로 유지됩니다 ( Homayooni et al., 2014 ).

이 기술에 대한 연구는 주로 요소와 지방산 사이의 관계, 온도 및 결정화 시간을 평가합니다 ( Gámez et al., 2003 ; Homayooni et al., 2014 ; Liu, Zhang, Hong, & Ji, 2006 ; Suriani, Lawalata, & Komansilan, 2014 ; Tengku‐Rozaina & Birch, 2013 ).

이 방법을 통해 참 치유에서 85.02 % 이상의 DHA 및 EPA 함량을 얻었으며 ( Liu et al., 2006 ), 요소 : 지방산 비율 15, 온도 -5 ° C 및 20 시간. 정어리 오일에서 DHA와 EPA의 가장 많은 양은 각각 -10 ° C와 1 ° C에서 발견되었으며, DHA는 17.45 %에서 29.61 %로, EPA는 15.39 %에서 19.76 %로 농축되었습니다 ( Homayooni et al. , 2014 ).

결론

오메가 -3 다중 불포화 지방산 (PUFA)은 건강에 유익한 효과로 현재 높은 평가를 받고 있습니다. 어유는 주로 에이코 사 펜타 엔 산 (EPA) 및 도코 사 헥사 엔 산 (DHA) 산과 같은 이러한 지방산의 주요 공급원으로 인식됩니다.

일부 연구에서는 습식 압축 및 기존 용매와 같은 전통적인 방법으로 어유를 추출하지만 최근 연구에서는 초 임계 유체 및 어류 사일리지와 같은 기술의 적용을 선택하고 있습니다. 정제 방법은 효소 및 물리적 정제와 같은 새로운 기술의 적용에 중요한 잠재력이 있지만 여전히 전통적인 단계를 기반으로합니다.

마찬가지로, PUFA의 농도에 대해 효소 및 크로마토 그래피 방법, 겨울 화, 초 임계 유체, 요소와의 복합 형성 및 막에 의한 여과와 같은 다양한 방법이 제안되었습니다. 그러나 현재 다른 기술의 조합은 이러한 구성 요소의 순도와 성능을 높이기위한 좋은 대안을 제공하는 것 같습니다.

감사의 말

저자는 프로젝트 Alternativas para el uso de subproductos derivados de la agroindustria piscícola (Altpez) [by- Universidad del Cauca에 의해 실행되는 양어 농업에서 파생 된 제품].

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받은 날짜 : 2017 년 7 월 5 일; 수락 : 2018 년 3 월 15 일

* 교신 저자. Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agrarias. 베레 다 라스 구아 카스, 콜롬비아 포 파얀.

편집자 템플릿 :

Miguel Ángel Rincón Cervera (Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos [INTA])

이 기사를 인용하는 방법 :

Bonilla-Méndez, JR 및 Hoyos-Concha, JL (2018). 오메가 -3 지방산의 공급원으로서 어유의 추출, 정제 및 농축 방법. Corpoica Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 19 ( 3 ), 645-668.

면책 조항

저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

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