신규의 균체 처리 방법을 사용한 고도 불포화 지방산의제조 방법 document_id A220623053043

인간의 고도 불포화 지방산 (이하, "PUFA"라고 부름)의 생합성에는 2종의 대표적인 계열인 ω3과 ω6 계 (여기서, ω는 지방산의 메틸기 말단으로부터 셀 때, 최초로 이중 결합을 가진 탄소 원자의 번호를 나타낸다)가 있는데, ω6 지방산의 경우, 예컨대 리놀레산 (18:2 ω6)이 불포화화(不飽和化)와 탄소 사슬 신장의 반복에 의하여 γ-리놀렌산 (18:3 ω6), 디호모-γ-리놀렌산 (20:3 ω6), 아라키돈산 (20:4 ω6) 및 4,7,10,13,16-도코사펜타엔산 (22:5 ω6)으로 전환된다. 이와 유사하게, ω3 지방산의 경우에도, α-리놀렌산 (18:3 ω3)이 불포화화와 탄소 사슬 신장의 반복에 의하여 에이코사펜타엔산 (20:5 ω3), 7,10,13,16,19-도코사펜타엔산 (22:5 ω3) (도코사펜타엔산) 및 4,7,10,13,16,19-도코사헥사엔산 (22:6 ω3) (도코사헥사엔산)으로 전환된다. ω3 PUFA인 에이코사펜타엔산 (이하, "EPA"라고 부름) 및 도코사펜타엔산 (이하, "DHA"라고 부름)은 특히 죽상 동맥 경화증 및 혈전증 등의 성인병에 대한 예방 효과 또는 항암 효과뿐만 아니라, 학습 강화 효과를 비롯한 다양한 생리적인 기능을 가진 것으로 알려져 있고, 의약품 및 특정의 건강 식품으로 이들을 이용하려는 많은 시도들이 행해지고 있다. 그러나, 최근에는 ω3계 이외의 PUFA (예컨대, ω6과 ω9)의 생리적인 기능도 역시 주목받고 있다. 아라키돈산은 혈액 및 간 등의 중요한 생체 기관을 구성하는 지방산 성분의 약 10%를 차지하고 있고 (예컨대, 인간 혈액의 인지질 중의 지방산 조성비는 아라키돈산 11%, 에이코사펜타엔산 1%, 도코사펜타엔산 3%이다), 세포막의 주요 구성 성분으로서, 막의 유동성 조절에 관여하고, 신체의 다양한 대사 기능을 수행하며, 또한 프로스타글란딘의 직접적인 전구체로서의 중요한 역할을 한다. 최근, 유아의 영양 성분으로서 및 신경 활성 작용을 나타내는 내인성 칸나비노이드 (cannabinoid) (2-아라키도노일 모노글리세롤, 아난다미드 (anandamide))의 구성 지방산으로서 아라키돈산의 역할이 알려졌다. 보통, 리놀렌산이 풍부한 식품을 섭취하면 이는 아라키돈산으로 전환되지만, 성인병 환자 또는 그 예비 증상을 가진 자뿐만 아니라, 유아 또는 노인에 있어서는, 아라키돈산의 생합성에 관련된 효소들의 기능이 저하되고, 이러한 자들은 아라키돈산이 부족한 경향이 있으며, 따라서 유지 (트리글리세리드)의 구성 지방산 형태로 직접적인 섭취 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 어유(魚油)가 EPA 및 DHA 등의 ω3 PUFA의 풍부한 공급원이지만, γ-리놀렌산, 디호모-γ-리놀렌산, 아라키돈산, 4,7,10,13,16-도코사펜타엔산 (22:5 ω6)등의 ω6 PUFA는 종래의 유지 공급원으로부터 사실상 얻기 힘들므로, 미생물의 발효에 의해 얻는 PUFA를 구성 지방산으로 함유하는 유지 (이하, "PUFA 함유 유지"라고 부름)가 현재 가장 일반적으로 이용된다. 예를 들면, 아라키돈산을 구성 지방산으로 함유하는 유지 (이하, "아라키돈산 함유 유지"라고 부름)를 생산하는 것이 가능한 여러 미생물을 배양하여, 아라키돈산 함유 유지를 얻는 방법이 제안되어 왔다. 모르티에렐라 (Mortierella) 속에 속하는 미생물을 이용함으로써, 구성 지방산에서 아라키돈산이 차지하는 비율이 높은 유지 (이하, "아라키돈산이 풍부한 유지"라고 부름)를 얻을 수 있다는 것이 알려져 있다 (일본 특허 공개 공보 소63-44891호, 일본 특허 공개 공보 소63-12290호). 최근 수년간, 아라키돈산이 필수적으로 사용되는 곳 중의 하나는, 예를 들면 유아의 영양 분야, 구체적으로는 발효에 의하여 얻은 아라키돈산 함유 유지가 조제유(調製乳)에 이용되기 시작했다. 또한, 아라키돈산 함유 유지의 새로운 효과가 증명되어 있으며 (일본 특허 공개 공보 2003-48831호: 뇌기능의 저하에 기인하는 증상 또는 질환의 예방 또는 개선 작용을 가진 조성물), 앞으로 엄청난 수요가 기대된다. 모르티에렐라 미생물을 배양하여 얻는 유지는 대부분 트리글리세리드 (약 70% 또는 그 이상) 및 인지질로 구성되어 있다. 식용 유지는 트리글리세리드 형태로 되어 있고, 전술한 용도의 목적을 위해, 미생물을 배양해서 얻을 수 있었던 균체 바이오매스로 세포에 의하여 생산된 오리지날 유지 (균체로부터의 추출에 의해 얻은 유지로서, "조유"라고 알려져 있음)를 추출하고, 이어서 이 조유를 식용 유지의 정제 공정 (탈검(degumming), 탈산(脫酸), 탈취 및 탈색)을 수행하여 인지질을 제거한 정제 유지를 얻는다. 모르티에렐라 속의 미생물을 배양하여 얻은 PUFA 함유 유지는 균체 내에 축적되기 때문에, 유지 생산의 고도의 경제성을 도모하기 위해서는, 고농도의 배양을 수행하여, 배양액마다의 PUFA 함유 유지의 수율을 높여야 한다. 배양액마다의 PUFA 함유 유지의 수율은 균체 또는 균체 농도와, 균체마다의 PUFA 함유 유지 함유량의 곱이므로, 균체 농도와, 배양액마다의 PUFA 함유 유지 함유량의 양자를 모두 증가시킬 필요가 있다. 통상 균체 성분으로 전환되는 배지의 질소원의 농도를 증가시킴으로써, 균체의 농도는 높일 수 있다. 균체마다의 PUFA 함유 유지 함량은 세포 형태를 만족스럽게 조절하고, 적절한 산소의 존재하에 배양시킴으로써 증가시킬 수 있다. 세포 형태를 조절하는 데 보고된 방법으로서는 배지염류 조성의 최적화 등의 방법이 보고되어 있고 (일본 국내 재공개 98/029558호), 또한 산소 공급법에는 가압 배양법 및 산소가 풍부한 호기성 배양법이 보고되어 있다 (일본 특허 공개 공보 평06-153970호). 또한, 배양법뿐만 아니라, 배양 후의 균체 회수법을 개선하기 위한 여러 가지 시도가 역시 보고되어 있다. 예를 들면, 미생물 바이오매스 (수분 함량 20∼75%)를 입수하여, 수분 함량을 유지한 상태로 이것을 과립화하여 조립(造粒)시킨 후, 이를 수분 함량 20% 이하로 건조하는 방법이 보고되고 있는데, 이에 의하면 과립화가 건조를 용이하게 할 뿐만 아니라 목적 화합물의 추출을 용이하게 한다는 것이다 (WO97/36996). 이 보고에 의하면, 과립을 성형하는 데에는 압출법(押出法)이 좋지만, 또한 일반적으로 통상의 압출법은 수분 함량을 변화시키지 않는다고 기재하고 있다. 과립형 입자는, 예컨대 분무 건조법, 유동층 건조법, 동결 건조법, 벨트 건조법 또는 진공 건조법에 의하여 건조된다. 또 다른 기지의 방법은 모르티에렐라 속 사상균의 배양액을 여과하여 균체를 회수한 후, 건조 및 분쇄하고, 유기 용매를 사용하여 유지를 추출하는 방법이다 (CN1323904A), 야마다(山田) 등은 볼 밀을 사용한 분쇄법을 보고한 바 있다 ("Industrial applications of single cell oils", edited by D.J. Kyle and C. Ratledge, AOCS press (1992) p.118∼138). 이와 같이, 각종 상이한 균체 회수법들이 발표되어 왔으나, 그 건조법은 변동 없이 종전의 단일 공정의 건조법이 수반되지만, 신규의 건조기를 사용하거나 종래의 건조기 복수개를 사용하는 개발에 관한 기재는 없었다. 또한, 건조된 미생물 바이오매스의 처리법에 관한 기재도 없었다. 미생물 유지 제조에 있어서, 균체 회수 공정이 미생물 유지의 손실 또는 감소 및 미생물 유지의 품질의 관점에서 매우 중요하다는 사실에도 불구하고, 현재 이러한 공정의 개발에 관한 보고례는 사실상 거의 찾을 수 없다. 일반적으로, 건조 공정은 3 가지 공정 또는 기간으로 나눌 수 있다 ("식품 공학 강좌 (6) 농축과 건조", 마쓰노 류이치 외, 쿄린 (1988), 제5장). 우선, 재료가 적절한 수분을 함유하는 경우, 재료로부터의 수분의 증발량은 물방울 표면에서의 수분의 증발량과 동등하다고 생각되고, 예열 기간이라고 알려져 있는 기간 중에 재료 온도는 습구 온도 쪽으로 이동될 것이다. 재료가 습구 온도에 도달한 후에는, 공기로부터의 유입 열량은 모두 수분의 증발에 완전히 소모되기 때문에, 재료의 수분 함량은 시간에 정비례하여 감소한다. 이러한 일정한 건조 속도 기간을 정률 건조 기간이라고 부르고 있다. 건조가 더 진행되면, 재료 내부에서의 수분의 이동이 율속 인자가 되고, 그 결과 수분 증발 속도가 감소하며, 결국 건조 공기에 평형인 수분 함량이 되어 건조가 종결된다. 이 기간은 감률 건조 기간이라고 알려져 있다. 실제의 건조 방법은 대류 전열법, 전도 전열법 및 방사 전열법으로 크게 나눌 수 있다. 기지의 방사 전열법으로는 적외선 방사법 등을 들 수 있으나, 이러한 방법은 대량으로 처리하여야 하는 식품 가공용으로는 일반적이지 않고, 대신에 대류 전열법 및 전도 전열법이 일반적으로 널리 사용되고 있다. 대류 전열형 건조기는 열풍 공급에 의한 증발 수분을 즉시 원료 근처로부터 제거하기 때문에 수분 증발의 추진력이 크고, 그 결과 수분 함량을 크게 저감시키고자 할 경우에 유효한 수단이다. 그러나, 한편으로는, 대량의 열풍을 공급하기 때문에 건조 재료 미분의 비산이나, 송풍기의 에너지 비용이 증가하고, 높은 수분 함량의 원료의 경우, 원료 간의 부착에 의한 덩어리 형성 및 열풍 접촉 면적이 감소하는 등의 문제를 일으킨다. 전도 전열형 건조기는 열효율이 좋고, 풍량을 거의 요하지 않으므로, 송풍 에너지 비용이나, 원료의 비산을 대폭 감소시키는 것이 가능하다. 그러나, 한편으로는, 전열 만에 의한 가열이기 때문에, 낮은 수분 함량까지 건조시키는 것이 어렵다는 문제가 있었다. 일본 특허 공개 공보 소63-44891호 일본 특허 공개 공보 소63-12290호 일본 특허 공개 공보 2003-48831호 일본 특허 공개 공보 평06-153970호 일본 국내 재공개 98/029558호 WO97/36996 CN1323904A Industrial applications of single cell oils, edited by D.J. Kyle and C. Ratledge, AOCS press (1992) p.118∼138 식품 공학 기초 강좌 (6) 농축과 건조, 마쓰노 류이치 외, 쿄린 (1988), 제5장