KR0149689B1

KR0149689B1 - 올리고당 용액 중의 말토펜타오스 농도 향상방법

Info

Publication number: KR0149689B1
Application number: KR1019940018385A
Authority: KR
Inventors: 문일식; 안호근
Original assignee: 김선규; 주식회사충무산업; 문일식
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1998-08-17
Also published as: KR960004360A

Abstract

본 발명은 올리고당 중의 말토펜타오스(G₅)의 농도를 향상시키기 위한 방법에 관한 것으로, 저중합도의 오리고당을 말토펜타오스 보다 우선 흡착하는 성질을 갖는 활성탄에 의해 올리고당용액 중의 말토펜타오스를 어떠한 예비적 처리없이 회분식 또는 컬럼식에 의해 농도를 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

올리고당용액 중의 말토펜타오스 농도 향상방법

제1도는 홀성탄의 무게에 따른 말토펜타오스(G₅)의 순도 변화를 나타낸 그래프도.

제2도는 활성탄의 흡착 반복횟수에 따른 말토펜타오스(G₅)의 순도 및 수율의 변화를 나타낸 그래프도.

제3도는 활성탄을 충진한 컬럼상의 통과시간에 따른 말토펜타오스(G₅)의 순도 및 수율의 변화를 나타낸 그래프도.

본 발명은 올리고당 중의 말토펜타오스(G₅)의 농도를 향상시키기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 활성탄을 사용하여 말토펜타오스의 농도를 향상시키기 위한 방법이다.

말토올리고당은 2∼7개의 글루코스가 α-1,4 글루코사이드(glucoside)결합으로 연결된 것인데, 이와같은 올리고당은 저감미, 보습성, 안정성, 포접효과등 식품첨가물로서 좋은 특성을 가지고 있어 최근 일본등지에서 기능성 식품소재로 많이 이용되고 있다. 그 중에서 글루코스가 5개 결합된 말토펜타오스는 고순도로 제조되어 혈청중의 α-amylase 활성측정을 위한 진단시약으로 사용될 수 있다.

최근 말토펜타오스의 여러 특징적인 용도때문에 이에 대한 제조방법이 많이 연구되었으며, 보다 더 고농도의 말토펜타오스를 얻기 위한 방법도 다양하게 제안되어 있다. 즉 전분의 당화액 분리, 농축법으로는 일반적으로 겔투과법과 활성탄에 의한 크로마토그래피법(활성탄법), 용매침전법이 알려져 있고, 그 외에 일본 특개소 59-148794호에는 양이온교환수지에 의한 크로마토그래피법(양이온교환수지법)이 제시되어 있고, 일본특개소 62-120394에서는 이온교환기가 없는 합성흡착제에 의한 크로마토그래피법(합성흡착제법)이 안출된 바 있다. 그러나, 이러한 농축법들은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 즉 겔 투과법은 종래 기술중에서 가장 올리고당 농축에 적합한 방법이긴하나 충진제가 매우 고가인 단점을 가지므로 장치의 스케일 업(Scale-up)이 가격면에서 곤란하며, 충진제의 입경이 작기때문에 압력손실이 크다. 또 용매침전법에서는 다량의 유기용매를 필요로 하는 반면 용리성은 다른 방법에 비하여 떨어지므로 농축에는 적합한 방법이 아니다. 양이온 교환수지법에서는 충진제의 입경이 겔에 비해 크기 때문에 압력상승이 적고, 조작성이 양호이며, 값이 싸므로 스케일 업(Scale-up) 하기가 겔방법보다 쉽다는 등의 장점이 있지만 올리고당을 농축하는데는 분리성이 부족하다. 그 때문에 수십미터의 컬럼을 이용하여 올고당액을 처리해야 하는데, 이때 이온교화수지 무게당 처리되는 당액이 너무 적고, 시간이 많이 걸려 경제성이 부족하다. 또한 합성흡착제법은 이온교환기가 없는 합성흡착제를 충진한 컬럼을 통과시켜 분리하는 방법인데, 양이온 교환수지법에 비해 짧은 컬럼을 사용하고 충진제가 값싸다는 등의 장점이 있지만 고중합도성분을 예비처리햐야 하므로 스케일 업(Scale-up)은 곤란하다. 특히 활성탄을 이용한 종래의 말토펜타오스의 농도향상방법은 활성탄을 이용하되 상기 활성탄이 올리고당 용액 중의 당중합도가 큰 말토펜타오스를 흡착처리하여 다량의 알콜(에탄올) 등으로 처리하여 말토펜타오스를 탈착회수하는 방법이다. 따라서 용리액으로 알콜이 다량 필요하게 되며, 탈착회수물 속에 다량 함유된 알콜을 제거하는 작업도 용이한 일은 아니다.

이처럼 종래의 활성탄법이 말토펜타오스를 용리시키기 위해 다량의 알콜을 필요로 하는 폐단을 가지는 반면, 본 발명에 따른 활성탄은 예비적처리없이 직접 올리고당용액에서 글루코스(G₁), 말토스(G₂), 말토트리오스(G₃), 말토테트라오스(G₄), 즉 저중합도의 올리고당을 말토펜타오스(G5)에 우선하여 흡착되도록 하는 것이므로 용리액을 사용하지 않고도 고농도의 말토펜타오스를 다량 제조가 용이한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 즉 본 발명은 올리고당용액 중에서 저중합도의 올리고당을 우선적으로 흡착하는 활성탄을 필요로 하며, 상기 활성탄의 물성은 비표면적이 995∼1005㎡/gr이며, 총세공부피는 0.5∼0.7cc/gr이고, 야자열매를 재질로 하는 것이다. 또 상기 활성탄의 흡착에 의한 말토펜타오스의 농도향상에 미치는 인자로는 흡착시간, 흡착온도, 활성탄의 양 및 흡착반복횟수 등을 들 수 있다.

따라서 상기 활성탄을 사용하여 전분을 터마밀 효소에 의해 가수분해시켜 얻은 올리고당 용액 중의 말토펜타오스를 어떠한 예비적 처리없이 회분식 또는 컬럼식의 방법에 의하여 단지 올리고당 용액 중의 저중합도의 올리고당들이 말토펜타오스 보다 우선 활성탄에 흡착되도록 하고 말토펜타오스가 흡착되기 이전에 활성탄을 제거하므로써 결국 용액 중에 남아있는 말토텐타오스의 농도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 상기와 같은 회분식에 의한 말토펜타오스의 농도향상방법은 다량의 말토펜타오스를 얻기는 곤란하다. 따라서 다량의 말토펜타오스를 얻기가 용이한 컬럼식을 사용하여야 하는데, 이때 컬럼에 총진되는 활성탄의 충진량 및 컬럼을 통과하는 올리고당 용액 속도를 조절하므로써 말토펜타오스의 농도를 향상시킬 수 있었다.

[실시예 1]

본 발명에 따른 활성탄을 사용하여 전분을 효소에 의해 가수분해시켜 얻은 약 43%의 말토펜타오스를 포함하는 올리고당용액을 회분식에 의해 말토펜타오스 농도를 향상시키는 실험을 하였다. 즉 상기 올리고당용액 50cc를 넣은 5개의 삼각 플라스크를 향온수조에 넣어 온도를 일정온도로 유지한 다음, 활성탄을 5, 10, 15, 20, 25gr씩 넣었다. 그리고 계속 교반시키면서 흡착시간에 따라 샘플을 체취하여 액체 고속크로마토그래피로 분석하였다. 그 결과 흡착온도는 40℃, 흡착시간은 30분인 조건하에서 얻은 결과를 제1도에 나타내었다. 즉 올리고당용액 50cc당 가장 높은 말토펜타오스를 얻을 수 있는 활성탄의 양은 20gr이 가장 바람직하였다. 이때 활성탄의 양이 20gr보다 적으면 글루코스(G₁), 말토스(G₂), 말토트리오스(G₃), 말토테트라오스(G₄)의 흡착량이 적어지므로 농도가 낮으며, 20gr보다 많아지면 말토펜타오스까지 흡착량이 더욱 늘게 되어 말토펜타오스의 농도가 떨어지게 된다.

20gr의 경우 약 65%의 말토펜타오스를 얻을 수 있었다. 또 같은 조건에서 활성탄의 흡착반복횟수에 따른 말토펜타오스의 순도와 수율의 변화는 흡착반복횟수가 증가함에 따라 순도는 증가하여 3회의 경우 75%의 순도를 얻었다. 또 수율은 변화없이 35% 정도로 일정하였다. 이 결과를 제2도에 나타내었다. 그러므로 회분식에서 흡착온도의 경우는 25℃에서 50℃이내의 범위이면 가능하나 40℃ 이하나 이상일 때는 다소 말토펜타오스의 순도가 떨어져 40℃가 가장 바람직하였다. 또 활성탄에 의한 흡착반복횟수는 반복할수록 올리고당용액 중의 말토펜타오스의 순도향상이 기대되며, 올리고당액의 활성탄에 대한 흡착시간은 20분에서 3시간이내, 바람직하기로는 흡착평형이 되는 30분에서 1시간이 적당하였다.

[실시예 2]

올리고당용액 중의 말토펜타오스의 농도를 컬럼식에 의해 향상시키기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였다. 본 발명에 따른 활성탄을 직경 7mm, 길이 330mm인 반응탑에 충진하여 압송펌프와 연결하였다. 상기 반응탑을 25℃로 유지하면서 올리고당용액을 탑의 하부로부터 상부로 흘려 보내고 출구에서 배출되는 용액을 탑의 유출시간에 따라 채취하여 분석하였다. 제3도는 활성탄 칼럼의 유출시간에 따른 말토펜타오스의 순도와 수율의 변화를 나타낸 것이다. 즉 유출시간 약 60분까지는 순도 70%이상의 말토펜타오스를 얻으며, 60분에서 80분사이에는 흡착파괴곡선을 나타냈다. 80분 이후 유출액도 약 50%이상의 농도가 나타났으나 시간이 증가하면서 농도는 감소하였다. 또 활성탄을 컬럼에 충진하고 올리고당용액을 2cc/min에서 4cc/min의 연속흐름으로 흡착시켰을 때, 컬럼 통과 시간이 길어짐에 따라 점점 말토펜타오스의 순도는 떨어지지만 다량의 고순도 말토펜타오스를 얻을 수 있었다.

Claims

올리고당용액 중의 말토펜타오스의 농도를 향상시키는 방법에 있어서 올리고당용액에 995∼1005㎡/gr의 비표면적을 가지며, 총세공부피는 0.5∼0.7cc/gr의 물성을 갖는 활성탄을 투입하여 올리고당용액 중의 저중합도 올리고당이 상기 활성탄에 흡착되도록 하므로써 결과적으로 올리고당용액 중의 말토펜타오스의 농도가 증가될 수 있도록 함을 특징으로 하는 올리고당용액 중의 말토펜타오스 농도향상방법.
제1항에 있어서, 상기 활성탄의 재질이 야자열매임을 특징으로 하는 올리고당용액 중의 말토펜타오스 농도향상방법.