여과, 세척, 건조의 3중 공정은 베타카로틴 추출 및 정제의 기술적 문제를 해결합니다.

β-카로틴은 분자식 C40H54, 분자량 536.88의 지용성 카로티노이드입니다. 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 이황화탄소에 쉽게 용해됩니다. β-카로틴은 인체 내 비타민 A의 중요한 공급원이며, 시력 보호, 암 예방, 항암, 노화 방지, 백내장 예방 및 치료, 방사선 차단, 면역력 증진 등 다양한 생리적 기능을 가지고 있습니다. 이러한 다양한 기능 덕분에 β-카로틴의 활용 분야는 기존의 식품 착색제에서 사료, 영양식품, 건강기능식품, 의약품 등 4대 분야로 점차 확대되어 소비자들에게 널리 알려지고 있습니다.

현재 베타카로틴은 주로 고구마와 당근에서 추출됩니다. 그러나 베타카로틴 함량이 높은 품종이라 하더라도 그 함량은 약 40mg/kg 정도로 매우 낮고, 정제 과정 또한 복잡합니다. 미생물 발효를 이용하면 박테리아 건조 중량 대비 5~10%까지 베타카로틴을 축적할 수 있으므로, 이는 중요한 연구적 의미를 지닙니다.

당근이나 미생물에서 베타카로틴을 추출할 때, 현재 사용되는 공정은 주로 유기 용매 추출법입니다.

β-카로틴은 식품 산업에서 흔히 사용되는 유기 용매에 용해도가 낮아 추출에 많은 양의 용매가 필요합니다. 기존 β-카로틴 추출 방법은 발효액을 여과하여 얻은 습윤 균사체의 세포벽을 파괴하고, 고액 분리 후 탈수제로 탈수시킨 다음 용매로 β-카로틴을 추출하는 것입니다. 건조 후 β-카로틴 결정을 얻습니다. 이 방법은 추출 과정에서 많은 양의 유기 용매를 사용하기 때문에 에너지 소비와 생산 비용이 높을 뿐만 아니라 용매 분리가 어렵습니다. 또한, 최종 결정에 용매 잔류 농도가 높아 식품 안전에 위험을 초래할 수 있습니다.

베타카로틴 추출 및 정제의 새로운 공정 구체적인 단계

베타카로틴 추출 및 정제의 기술적 문제를 해결하기 위해 여과, 세척, 건조의 3중 자동 공정을 도입했습니다. 이 공정은 간단하고 용이하며, 높은 수익률과 손쉬운 보급, 그리고 폭넓은 시장 전망을 자랑합니다. 새로운 공정의 구체적인 단계는 다음과 같습니다.

(1) 세척 단계: 수집된 원료를 세척하고 불순물을 제거합니다.

(2) 용매 추출 단계: 환류 추출 또는 초음파 추출을 위해 원료에 유기 용매를 첨가합니다.

(3) 벽 파괴 단계: 농축 용액에 박테리아 건조 중량의 0.25wt% 프로테아제를 첨가하고 35°C에서 4시간 동안 교반 및 반응시켜 벽을 파괴하고 박테리아의 평균 입자 크기가 575μm에 도달합니다.

(4) 정제 단계: 단계 (3)의 생성물은 완전 자동 필터 세척 및 건조 3-in-1에서 분리되며, 상층은 주황색 상등액이고 하층은 필터 잔류물입니다.

(5) 비누화 반응: 용액에 과량의 질량 농도를 첨가하여 0.5% 가성소다를 첨가하여 충분한 비누화 반응을 수행하여 기름을 제거합니다. 비누화 반응 용액을 물로 세척하여 세척액의 비누 농도가 10ppm 미만이 될 때까지 비누를 제거하여 카로틴의 β-습식 결정을 얻습니다.

(6) 정제 및 건조: 단계 (5)에서 얻은 β-카로틴 조생성물에 물, 에탄올 및 가성소다를 첨가하고 교반한 다음 증발기에 넣어 증발시켜 정제된 β-카로틴 생성물을 얻는다. 시험 결과, 완성된 β-카로틴 결정은 순도 96.6%이며 유기 용매를 함유하지 않는다.