쌀겨 왁스로 옥타데카놀 파우더를 만드는 단계별 안내입니다

Octadecanol 이란?

옥타코사놀 (Octacosanol), 흔히 몬타니 알코올 (Montany lalcohol), 콘타닐 알코올 (Kontanyl alcohol) 이라고도 한다.1-옥타코사놀 또는 n-옥타코사놀의 화학명.분자식 C28H58 O, 무취와 무미, 상대 분자 질량 410.77, 비 흡수성, 백색 비늘 결정 또는 백색 분말, 특정 중력 0.783g/cm3 (85 ℃), 녹는점 81 ℃~83 ℃, 끓는점 250 ℃/0.4mmHg, 물에 녹지 않으며 뜨거운 에탄올, 에테르, 클로로포름, 벤젠, 톨루엔, 염화 메틸렌, 석유 에테르 및 기타 유기 용매에 용해 될 수 있습니다.산, 알칼리 및 환원제에 안정하며 빛과 열에도 안정합니다.독성학적 연구 결과 아이코사놀의 안전성이 매우 높고, 생쥐에서 경구 투여시 LD50 값이 18000mg/kg 이상이며, 생쥐에서 정자 이상검사, Ames 검사 등이 모두 음성 [1]으로 나타나 식탁염의 안전성 (LD50=3000mg/kg)보다 훨씬 높다.

Octacosanol 분말은 소수성 알킬기와 친수성 히드록실기로 구성된 단순한 포화 직선 사슬 알코올이다.히드 록시 그룹은 에스테르 화, 할로겐 화, 탈수 및 히드 록시 화, thiolation 등과 같은 다양한 화학 반응의 주요 장소입니다.그 구조는 아래와 같다.

Octacosanol의 분포

옥타코사놀은 자연계에서 주로 결합 상태 (왁스 에스테르)에서 발견되며, 자유 상태에는 거의 없다.옥타코사놀은 초기에는 밀 배아와 벼 배아에서 발견되었으며 [2], 연구가 더욱 발전하면서 많은 식물의 뿌리, 줄기, 잎, 열매, 종자 알맹이의 지질이나 표피, 곤충이 분비하는 지질, 동물의 표피, 내장 등에도 모두 옥타코사놀이 함유되어 있다.이밖에 쌀겨왁스, 사탕수수왁스 등 곡물과 기름가공찌꺼기도 있고 기타 천연제품도 있다.그것의 함량도 높고,의 생산에 현재 원료Octacosanol 파우더대부분 쌀겨 왁스입니다.

식물성 지방과 기름은 지방 알코올의 주요 공급원이다.땅콩, 옥수수, 쌀, 밀, 사탕수수, 알팔파, 헤이즐넛, 잣, 해바라기씨, 건포도 등에는 지방질 알코올이 풍부하며, 동시에 옥타코사놀이 많은 비중을 차지하고 있다.위에서 언급한 물질들의 배아, 탈배아 알맹이, 씨코트, 선체, 종자의 총 지방알코올 중 옥타코사놀의 양은 보통 50% 이상이며 경우에 따라서는 70% 까지도 된다.이밖에 과일의 과육에는 옥타코사놀이 소량 함유되여있는데 주로 껍질왁스에 들어있다.더 높은 수치의 옥타코사놀은 토마토 껍질 왁스에서도 발견된다.여러 식물성 기름에 함유된 지방알코올의 조성은 표 1.4에 표시되어 있는데, 옥타코사놀은 헤이즐넛, 땅콩 [3] 다음으로 잣 기름에 더 많다는 것을 알 수 있다.

Table1다.일부 식물성 기름에 지방족 알코올 성분

기존 연구에서는 옥타코사놀과 트리아콘탄올이 많은 동물의 털, 피지, 장기 지질에 함유되어 있고, 백랍, 비왁스, 껌왁스 등 곤충이 분비하는 왁스에도 함유되어 있다는 점을 지적했다.가장 많이 연구되고 있는 동물성 지질인 wool wax, beeswax, cordyceps wax의 총지방알코올 대비 Octacosanol의 비율은 표 2에 나타내었다.

표 2   일부 동물성 지질 중의 Octacosanol 함량

요약하면, 옥타코사놀은 보통 고지방산과 결합하여 다양한 동물 및 식물 왁스에서 에스테르를 형성하는데, 안정적이고 함량이 낮다.

어떻게 Octadecanol을 만들기 위해서?

Octacosanol의 추출 파우더 은 일반적으로 원자재 천연 식물을 기준으로하고는 같은 방법을 사용 하여 기름 으로부터 분리 되 dewaxing, 액체 용매 추출, 그리고 초임 계 CO ₂ 추출 한다. 아래는 쌀겨 왁스로 옥타데카놀 파우더를 만드는 단계별 안내입니다.

용매 추출 방법은 알코올상 saponification을 거쳐 여러 용매를 추출한 후 분리를 위해 컬럼 크로마토그래피 또는 증류를 해야 한다.순도를 높이기 위해서는 크로마토그래피나 증류를 반복해야 하는 경우가 많다.마지막으로, 용매 기반 제품을 사용하여 고순도 제품을 얻습니다.

Octacosanol의 추출 파우더 쌀겨 밀랍으로요

현재 실험에서는 옥타코사놀 분말 정제된 퍼퓨리 왁스로부터 석회화 및 석화의 1단계 공정과 비추출 공정을 통해 제조되었으며, 기존의 석회화 또는 에스테르 교환 공정을 단순화하고, 폐수를 생성하지 않으며, 용매 소비비용 및 용매 회수를 위한 에너지 소비비용을 절감하였다.정제된 퍼퓨리 왁스의 최적비, 수산화칼슘과 물, 사화온도, 사화시간이 사화 및 추출공정에 미치는 영향을 조사하였다.그 결과 정제된 퍼퓨리 왁스:수산화 칼슘:물 10:2:3, 사화 온도 85 ℃, 최적의 사화 반응 조건에 대한 사화 시간 6 h, 컬럼 분자 증류의 최적 온도 각각 190 ℃와 210 ℃, 옥타데카놀의 품질 분율을 나타내었다 파우더 93% 이며, 트리코 사노이드의 질량 분율은 제약 및 식품 산업의 요구에 따라 95%입니다.

재료 및 방법 1

1. 1 실험 재료

시중에서 판매되는 쌀겨왁스, 에이코사놀시료, 수산화칼슘, 염산, 무수에탄올, 아세톤 등은 분석적으로 순수하였다.

DK2S26 디지털 디스플레이 전기 온도 조절 수조, SD202-0 (AS) 전기 온도 조절 송풍기 건조 오븐, WH220가열 자기 교반기, 7890A 가스 크로마토그래프, RV-10로터리 증발기 및 기타 장비는 실험실에서 일반적으로 사용됩니다.

1.2 실험방법

1.2.1 1단계 칼슘 Saponification 준비 공정

일반 생산 공정은 복잡하고, 정제 퍼퓨리 왁스 칼슘 비누 1 T 최대 10 T까지 방류 폐수, 그 중 COD는 3,000 이상, pH 값 10 이상에 도달합니다.Octadecanol 일반 생산 공정:정제 쌀겨 왁스 → 수산화 칼슘 용액 첨가 → 가열 반응 → 추출 → 냉각 → 여과 → 세척 → 재추출 → 여과 → 잔류물 → 건조 → 분쇄 → 에탄올 첨가 → 분자 증류 → 고탄소 지방 알코올.

본 실험에서는 비추출공정뿐만 아니라 석회화 및 석출의 1단계 공정을 거친다.첨가되는 소량의 물로 인해 기존 석화 또는 에스테르 교환 공정에서 복잡한 단계의 문제를 해결하여 다량의 고농도 유기성 폐수를 발생시킵니다.유기 용매 추출 공정을 줄이고, 용매 소비 비용 및 용매 회수를 위한 에너지 소비를 줄입니다.석회화 및 석화 공정의 1단계 생산 공정:정제 브란 왁스 → 수산화 칼슘 용액 첨가 → 가열 반응 → 건조 → 분쇄 → 에탄올 첨가 → 전분쇄 → 분자 증류 → 고탄소 지방 알코올.

칼슘 Saponification 공정 조건의 최적화 1.2.2

칼슘의 석출을 위한 one-step 제조공정을 실험에 채택하였으며, 퍼퓨리 왁스, 수산화칼슘과 물의 최적비, 수산화칼슘의 양, 석출온도, 석출시간이 석출속도에 미치는 영향을 개별적으로 조사하였다.정제된 퍼퓨리 왁스 100 g의 무게를 재고, 500 mL 비커에 넣고, 수산화칼슘 20 g과 물 20 mL를 퍼퓨리 왁스에 첨가하고, 온도를 90 ℃로 8시간 동안 높이기 위해 가열하고 끊임없이 저어주면서 사화반응이 완료된 후, 지시약으로서 페놀프탈레인 에탄올 용액 (부피 기준 1%) 3 방울을 사화생성물에 첨가하고, 사화생성물을 즉시 표준 염산 용액 (0.5 mol/L)으로 적정하였다,그리고 역가를 0.5 mol/L로 설정하였다.0.5 mol/L로 설정하였고, 0.5 mol/L로 설정하였다.saponified 제품은 자줏빛 빨간색이었을 때 무색이 되었습니다.자홍색이 무색이 되면 적정의 끝점에 도달하고, 소비된 표준 염산 용액의 부피를 읽어 saponification rate를 계산한다 [4].

분자증류에 의한 정제1.2.3

상기 사포화된 퍼퓨리 왁스를 원료로 50~100 mesh로 건조, 냉각 및 분쇄하고, 약 95% 에탄올 용액 15 부를 첨가하고, 컬럼 분자 증류 기법으로 정제하였으며, 진공도는 0.5~5 Pa, 증발면의 온도는 110~210 ℃, 응결면의 온도는 정상 온도, 교반 속도는 100~600 r/min, 가열 온도는 간헐적으로 상승하는 방법을 채택하였다,그리고 온도가 230 ℃까지 올라갈 때까지 20 ℃마다 30분 동안 온도를 유지하고, 총 반응 시간은 30 ℃로 조절되었다.온도가 50 ℃까지 상승하면 30분간 교반하고, 이후 온도가 230 ℃까지 상승할 때까지 20 ℃마다 30분간 교반하고, 총 반응 시간을 30시간으로 조절하여 옥타코사놀을 표면 축적 방법을 이용하여 제조한다.옥타코사놀은 면적정규화법 (area normalization method)으로 측정하였다.

결과 및 분석 2

수분의 양이 석화율에 미치는 영향 2.1

실험 결과는 그림 2에 정제된 퍼퓨랄 왁스 100 g의 무게를 500 mL 비커에 넣고, 수산화칼슘 20 g과 물 10-40 mL를 혼합하여 퍼퓨랄 왁스에 첨가한 후 가열하고 지속적으로 저어서 8시간 동안 추출 조건에서 온도를 90 ℃로 올렸으며, 물의 양이 증가함에 따라 사화속도 증가, 물의 양이 30 mL를 초과하면 사화속도 증가가 제한되었고,그리고 물의 최적량은 saponification rate와 건조비용을 고려한 최적량인 30 mL로 결정되었다.물의 최적량은 30 mL로 결정하였다.

칼슘 석화 공정 조건이 석화 속도에 미치는 영향 2

수산화칼슘이 석화율에 미치는 영향 2.2

그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.정제된 퍼퓨랄 왁스 100 g을 500 mL 비커에 넣고, 퍼퓨랄 왁스에 수산화칼슘 10~40 g과 물 30 mL를 첨가한 후 8시간의 추출 조건에서 수산화칼슘이 증가함에 따라 사화율이 증가하였으며, 최적 수산화칼슘의 양은 20 g 이었다.수산화칼슘이 증가한 후에는 saponification rate의 증가가 뚜렷하지 않았다.수산화칼슘의 적정량은 20g으로 결정되었다.

석화시간이 석화율에 미치는 영향 2.3

실험 결과는 그림 2에, 정제된 퍼퓨랄 왁스 100 g의 무게를 500 mL 비커에 넣고, 수산화칼슘 20 g과 물 30 mL를 교반 후 퍼퓨랄 왁스에 첨가하고, 가열하고 끊임없이 저어주면서 온도를 90 ℃로 올려 5-9시간의 추출 조건에서 시간 증가에 따라 사화속도가 증가하였으며, 반응 시간이 6시간 이상일 때는 사화속도 증가가 매우 느려졌다,그리고 최적 사화시간은 6 h로 결정되었으며, 사화시간은 6 h로 결정되었다.

2. 4 사화온도가 사화율에 미치는 영향

실험 결과 그림 2와 같이 500 mL 비커에 첨가 된 정제된 퍼퓨랄 왁스 100 g의 무게, 수산화칼슘 20 g과 물 30 mL를 혼합하여 퍼퓨랄 왁스에 첨가한 후 가열하고 저어주면서 온도가 80~100 ℃ 사화반응으로 온도가 상승하여 추출 조건에서 6시간 동안 온도가 상승하면 사화속도 증가 후 반응 온도가 85 ℃에 도달하면 사화속도가 뚜렷하지 않고,반대로 90 ℃ 후, 약간의 저하, 온도가 너무 높아 saponin의 분해를 초래하므로 최적 반응 온도는 85 ℃, 75% saponification rate로 결정되었다.saponification은 온도가 증가할수록 증가하였는데, 반응온도가 85 ℃에 도달하였을 때는 반응온도가 크게 증가하지 않았으나, 반대로 90 ℃에 도달한 후에는 고온에서 약간의 저하가 나타나 saponin의 분해를 유도하여 최적 반응온도는 85 ℃, saponin의 75%로 결정되었다.

2.5 증류온도가 고탄소지방알코올의 정제에 미치는 영향

증류 온도가 분리 효과에 미치는 영향은 매우 큰 것으로 [5], 1.2.3분자 증류 정제 생산 공정 조건에 따라 증류 온도 180~230 ℃에서 유일하게 변화하였으며, 실험 결과는 cis-octadecanol의 질량 분율이 최대 93%에 달할 때 컬럼 분자 증류 온도가 190 ℃에 도달할 때,도 3,도 4,도 5, 표 1, 표 2에 나타내었다.컬럼 분자 증류 온도가 190 ℃에 도달하면 cis-octadecanol의 질량분율은 93%에 달했다.

증류 온도가 고탄소 지방질 알카놀의 질량분율에 미치는 영향 그림 3

Octacosanol 기준치의 Gas Chromatographic 검출량 4

옥타코사놀 표준의 가스크로마토그래피 데이터 분석 표 3

옥타코사놀로부터 제조된 시료의 기체 크로마토그래피 검출법 5

옥타코사놀로부터 제조된 시료의 가스크로마토그래피 데이터 분석 표 4

3 결론

실험 결과 정제된 퍼퓨리 왁스:수산화칼슘:물 10:2:3, 석출온도 85 ℃, 석출시간 6 h의 최적 석출반응조건, 석출속도 75%, 컬럼 분자 증류의 최적 온도는 190, 210 ℃ 이었다.octadecanol 분말의 질량 분율 93% 였고, 3차 alkanol의 질량분율은 95%였다.1단계 칼슘 saponification 준비 공정은 공정 단계 수를 크게 줄이고 폐수 발생이 없으며 대규모 산업 생산의 실현에 도움이됩니다.

참조:

[1] 왕커옌, 판타오, 우촨화 등이 있다.연구논문:Octacosanol의 개발 및 식품에의 응용 (Research Progress of Octacosanol and Its Development and Application in Food)산업리뷰, 2007, 5(2):14-16

[2] 리친 메이.옥타코사놀 (J)의 추출 및 검출방법 진행.식품안전 및 품질시험학회지, 2013, 4(1):279-282

[3] 첸 팡.쌀겨로부터 옥타코사놀 추출 및 정제 및 항피로능 연구 [d.북경:중국농업대학, 2003, 9(3):1-122

[4] 양하오, 리릴롱, 우신 등.Beeswax의 Octacosanol 제조과정에 관한 연구 (J.장시농업대학 논문집 2012, 35(5):1053-1057

[5] 구지웨이, 마오지아, 황쇼리.초음파 조건에서 쌀겨 왁스로부터 Eicosanoids의 제조 (J.중국 지방&기름, 2008, 33(6):54-56