KR0149954B1 - 정미성이 우수한 키토산 올리고머의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 식품, 의약품 및 화장품 등에 사용될 수 있는 정미성이 우수한 키토산 올리고머의 제조 방법에 관한 것으로, CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합액에 물을 첨가하여 교반시키고, 1% 아세트산 용액으로 1% 키토산 용액을 제조하였을 때의 점도가 2-200 cps인 키토산을 첨가하여 반응시키고, 중화 및 투석하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의하면 쓴맛, 떫은 맛이 완전히 제거되고 단맛을 나타내는 키토산 올리고머를 제조할 수 있다.

Description

정미성이 우수한 키토산 올리고머의 제조방법

본 발명은 기능성 식품, 의약품 및 화장품 등에 사용되는 정미성(呈味性)이 우수한 키토산 올리고머의 제조 방법에 관한 것이다.

1990년 이전에는 게나 새우의 갑각으로부터 키틴을 효율적으로 회수하여 키토산을 제조하는 분야에 연구개발의 촛점이 맞추어졌으나, 1990년을 기점으로 키토산을 기능성 식품, 의약품 및 화장품 등에 이용하려는 고부가가치의 응용쪽으로 연구력이 집중되고 있는 실정이다.

그러나, 이와 같은 고부가가치의 응용을 원활히 수행하기에 충분한 고품위 키틴이나 키토산의 수급이 세계적으로 원활하지 않은 상태이기 때문에 이의 다양한 응용은 답보상태에 머물고 있다.

키틴/키토산의 고부가가치의 응용을 만족시키기 위해서는 아래에 제시되는 바와 같은 몇가지의 중요한 사항들이 충족되어야만 한다.

1) 키토산이 의약품이나 화장품에 사용되는 경우에는 경구 토여되거나 피부와 직접 접촉되므로 인체에 대하여 부정적인 영향을 미치지 않을 정도로 순도가 높아야만 한다. 키틴 또는 키토산의 순도를 결정하는 요소로는 잔류 단백질, 석회질, 지질, 색소 및 중금속 등을 들 수 있는데 이들 잔류물 전부가 일정 한계 농도 이하로 유지되어야만 의약품, 화장품 또는 식품에 사용하는 출발물질로 사용가능하다. 기공개된 프랑스 특허 FR 2701266호에는 생물의학등급(biomedical grade)에 해당하는 고순도, 고분자량 및 고백도의 키틴/키토산의 제조방법이 제시되어 있다.

2) 순도가 높은 키틴/키토산이라 할지라도 분자량이 특정범위를 만족시키지 않으면 키틴/키토산의 응용은 불가능하다. 지금까지 밝혀진 바에 의하면 키토산이 보여주는 고유한 약리작용은 특정 분자량 범위에서만 발현되는 것이 분명하다. 아무리 순도가 높은 고품위의 키토산이라 할지라도 약리작용을 발현시킬 수 있는 특정 분자량 범위를 벗어나면 약리작용이 발현될 수 없는 것이므로, 분자량이 조절되지 않은 키토산은 의약품이나 화장품 분야에 전혀 사용될 수 없다. 특정 분자량을 인위적인 방법으로 충족시키기 위해서는 갑각으로부터 수득된 키토산의 분자량을 저하시켜 특정 분자량 범위를 갖도록 제조하여야 하지만, 이러한 분자량 조절 기술은 아직까지 완벽하게 확립된 상태라고 보기는 어렵다. 키틴 또는 키토산이 분자량을 조절할 수 있는 가장 간단한 방법으로서, 갑각 처리시 갑각 처리시약의 농도, 처리시간 및 처리온도 등을 변화시켜 최종 수득되는 키틴 또는 키토산의 분자량을 조절해오고 있으나, 이 방법은 불충분한 것으로 평가된다.

구체적인 예로서, 갑각으로부터 석회질 제거시 HCl 처리농도를 상승시키고 처리시간을 연장시키고 처리온도를 상승시킴으로써 수득되는 키틴의 분자량을 어느 정도까지 저하시키는 것은 가능하다. 키틴은 N-아세틸-D-글루코사민 단위의 중합체로 볼 수 있는데 이 단위들은 -O- 결합으로 연결되어 있는 바, 산처리에 대하여 지극히 약하며 쉽게 가수분해될 수 있다. 그러나 HCl 처리 조건의 변화에 의한 키틴의 분자량 저하 방법은 여러가지 불합리한 문제점을 내포하고 있다. 우선 고농도의 HCl을 사용하여 비교적 고온에서 갑각을 처리하는 경우, 너무 과격한 조건이기 때문에 분자쇄의 절단이 서서히 온화하게 진행되지 않고 과격하게 진행되므로, 최종 수득되는 키틴의 분자량 분포가 넓어지며 어느 한계 이하까지 분자량 저하가 불가능할 뿐 아니라 HCl 처리후 수득되는 탈석회질화 갑각의 수율도 현저히 낮아지게 된다. 탈석회질화 갑각의 수율이 급격히 낮아지는 이유는 너무 급격히 분자쇄가 절단되면서 물에 가용성을 갖게 되는 성분으로까지 가수분해가 진행되므로 수세시 물에 용해되어 제거되기 때문인 것으로 추정된다. 특히 결정화도가 낮고 연질에 속하는 새우갑각에 대하여 강한 HCl 처리 조건이 부여되는 경우는, 결정화도가 높고 비교적 경질에 속하는 게갑각에 비하여 수득율이 급격히 저하되어 20-30% 이하로 저하되는 경우도 종종 발견되고 있다. 또한 강한 HCl 처리 저건이 부여될 때의 가장 큰 단점중 하나는 수득되는 키틴이 황색이나 갈색으로 변하게 되며 갑각에 존재하는 붉은 색소를 완벽하게 제거할 수 없다는 점이다. 황변이나 갈변의 근본적인 원인은 정확히 밝혀져 있지 않지만, 가수 분해시 부반응으로 생성되는 극도의 저분자량 성분이나 부반응으로 생성된 불순물이 존재함으로써 유발되는 현상으로 추정되고 있다.

상기한 여러가지 이유로 인하여 HCl 처리 조건을 변화시키는 것에 의하여 키틴의 분자량을 조절하는 것은 바람직하지 않을 뿐 아니라, 분자량을 5만-10만 이하까지 저하시킨 키틴을 고수율로 제조하는 것은 불가능하다.

분자량이 낮은 키틴을 원료로 하여 고농도의 NaOH중에서 탈아세틸화시켜 키토산을 제조하는 경우는 갈변된 저품위의 키토산 밖에 얻을 수 없다는 점이 결정적인 단점으로 지적될 수 있다.

키틴의 제조공정 과정에 도입될 수 있는 또다른 분자량 조절 방법으로는, 탈석회질화 갑각의 단백질 제거시 NaOH 수용액의 농도와 처리시간 및 처리온도 등을 변화시키는 방법이 있다. 이 방법에서는 NaOH 처리조건을 과격하게 부여함으로써 어느 정도 분자량 저하에 기여할 수 있지만 분자량 저하의 정도가 크지 않으며, 처리 과정중 산소의 작용으로 N-아세틸-D-글루코사민 고리의 개열 위험성이 대두될 수 있다. 수득된 키틴으로부터 강알칼리를 사용하여 탈아세틸화시켜 키토산을 제조할 때 처리온도를 100℃ 이상으로 상승시켜 장시간 처리하면 분자량이 어느 정도 저하된 키토산을 얻을 수가 있지만, 이 경우에도 키토산의 분자량을 어느 한계 이하까지 저하시키는 것을 불가능할뿐 아니라 재현성이 지극히 희박하여 일정하게 조절된 분자량을 갖는 키토산을 수득하는 것은 불가능하다. 또한 100℃ 이상에서 처리하면 갈변된 저품위의 키토산밖에 얻을 수 없는데, 갈변된 키토산은 용매를 사용하여 처리해도 갈변 현상을 제거할 수 없기 때문에 순도가 높은 고품위 키토산이 될 수 없다.

의약품, 화장품 및 식품 등의 응용분야에서 특정 효늘이 발현되는 약 5만 이하의 저분자량의 키토산을 고수율로 수득하기 위해서는 고순도 및 고분자량의 생물의학등급 키토산을 우선 수득한 다음 NaBO₃, H₂O₂등의 산화제를 사용하여 적정 분자량 범위에 해당하는 저분자량 키토산을 수득하는 것이 유리하다. 고순도, 고백도 및 고분자량의 생물의학등급 키토산을 상기한 산화제로 섬세하게 처리하면 황변이나 갈변이 거의 수반되지 않을뿐 아니라 키토산의 분자량을 약 10000 이하까지 저하시킬 수 있으며 원하는 분자량 범위를 비교적 정확하게 조절하는 것이 가능하다[대한민국 특허출원 제94-5063호 및 제94-14513호]. 기 출원된 대한민국 특허출원 제94-5063호 및 제94-14513호에 의하면 게갑각과 새우갑각에서 유래된 키토산에 대하여 동일한 저분자화 조건이 부여된다 할지라도 분자량의 저하 양상이 완전히 상이하다나는 것이 밝혀졌기 때문에, 저분자량 키토산의 제조시 게갑각에서 유래된 출발 키토산과 새우갑각에서 유래된 출발 키토산에 대하여 서로 차별화된 저분자화 조건이 부여되어야 한다는 사실이 증명된 바 있다. 그러나 상기 출원에서는 키토산을 용매에 용해시키지 않고 수용액에 분산시킨 불균일 반응계에서 저분자화 반응이 이루어지므로 분자량을 어느 한계 이하로 저하시키는 것은 거의 불가능하다. 분자량 저하의 어려움을 극복하기 위하여 저분자화 처리 조건을 과격하게 부여하면 최종적으로 수득되는 저분자량 키토산의 수득율이 급격히 저하되어 바람직하지 않다.

3) 의약품, 화장품 및 식품 등 고부가가치의 응용분야, 특히 식품 분야에서 키토산의 응용이 가능해지려면 키토산의 정미성 문제가 해결되어야만 한다. 키토산은 특성상 중성의 물에는 용해되지 않고 pH4 이하의 산성 영역에서만 용해될 수 있으므로 의약품, 화장품 및 식품 등에 응용하려면 키토산을 용해시킬 수 있는 산에 용해시켜서 첨가해야만 한다.

그러나 키토산이 산에 용해되면 쓴맛, 떫은맛이 매우 강해져 지극히 낮은 농도에서도 쓴맛이 감지되며 쓴맛의 구강내 잔류시간도 긴편이다. 결과적으로 키토산을 산에 용해시켜 첨가하는 방법은 정미성 측면에서 볼 때 거의 불가능하다. 의약품이나 화장품의 경우는 쓴맛이 강해도 큰 문제가 되지 않으나, 맛이 중요시되는 식품류, 기호식품 또는 드링크류에첨가하는 것은 쓴맛이 식품이나 드링크의 고유한 맛을 해치기 때문에 거의 불가능하다. 또한 산에 용해시켜 또한 산에 용해시켜 첨가하는 경우 산에 의한 신맛이 필연적으로 표출되기 때문에 신맛을 좋아하지 않는 그룹에게는 사용할 수 없다. 더우기 키토산을 산에 용해시켜 첨가할 경우 정미성 문제가 해결된다 할지라도 식품이나 드링크류의 제조시 첨가되는 제3의 성분과 서로 반응하여 침전이 유발되는 경우가 대부분이므로 산에 용해시켜 첨가하는 것은 거의 불가능하다. 키토산을 산에 용해시켰을때 용해되는 키토산의 분자량 크기에 따라 정미성은 다소 차이를 보이고 있는데, 고분자량에 비해서 분자량의 크기가 저하될수록 쓴맛, 떫은맛이 강해지는 것으로 알려져 있다. 의약품 및 식품분야의 응용에서 약리활성을 발휘하게 되는 키토산의 적정 분자량 범위가 약 5만 이하의 저분자량 영역이라는 점을 감안할 때, 키토산을 산에 용해시켜 사용하는 것은 정미성 측면에서 해결되어야 할 가장 큰 문제로 대두되고 있다.

이러한 정미성 문제를 해결할 수 있는 방법중의 하나로서 중성의 물에 가용성인 키토산 유도체를 제조하여 사용하는 방법이 제안되었다. 중성의 물에 가용성인 키토산 유도체로는 지금까지 여러 종류가 합성, 제조되었는데 가장 대표적인 것으로 카르복시메틸키틴(CM-chitin), 히드록시프로필키틴(HP-chitin) 및 N,O-카르복시메틸키토산(NOCC) 등이 있다. CM-키틴이나 HP-키틴은 이미 화장품 분야에서 수년전부터 응용되고 있으며 NOCC 역시 우수한 식품포장제로서의 사용이 인정되어 그 사용 가능성이 활발히 타진되고 있다. NOCC는 미국의 헤이즐튼 레버러토리즈 아메리카(Hazelton Laborotories America)에서 쥐에 대한 임상 실험 결과 5% 정도 식품에 첨가되었을 때 독성이 없음이 증명되었고, 쓴맛이 없다는 점 등으로 인하여 식품이나 드링크류에 실제로 사용하려는 시도도 발견되고 있다[일본특개소 61-216648]. 그러나 NOCC를 비롯한 상기 키틴 또는 키토산 유도체들은 모두 내부에 -COONa기를 도입함으로써 수용성을 발현시킨다는 점에서 여러가지 부정적인 문제점들이 제기될 수 있다. 몇가지 실례로서 키토산 자체에 비해서 NOCC나 CM-키토산의 점도가 너무 크기 때문에 NOCC가 사용, 첨가되는 경우 식품의 점도가 크게 상승되며, -COONa기로부터 Na 이온이 방출되어 식품속에 Na 이온의 함량이 커지게 되므로 Na 이온의 섭취가 어려운 고혈압 환자군을 포함하는 환자군은 섭취하기가 어렵다. 또한 -COONa기는 pH가 변함에 따라 파괴되어 Na 이온이 방출되면서 -COOH기로 변환되기 때문에, 첨가된 키토산 유도체들의 수용성이 저하되어 침전으로 떨어지는 경우 대부분이다.

키토산을 식품이나 의약품에 사용할 수 있는 궁극적인 방법은 중성의 물에 용해될 수 있는 수용성 키토산을 사용하는 방법이다. 수용성 키토산이라 함은 키토산을 화학적으로 개질시켜 수용성을 발현하도록 새로운 치환기가 도입된 것이 아니고 키토산 자체가 중성의 물에 용해될 수 있도록 된 것이다. 지금까지 알려진 방법으로 제조된 수용성 키틴은 분자량이 너무 크고 탈아세틸화도가 50-55%인 경우가 대부분이므로 수용성 키토산이라고 말하기는 어렵다. 또한 수용성 키틴이 산업적으로 응용된 예는 거의 찾아볼 수가 없다.

수용성 키토산은 대체로 제조과정중 분자량이 낮아질 뿐 아니라 중성의 물에 대한 용해성이 높기 때문에 의약품, 화장품 및 식품분야 응용에서 아주 바람직하다. 또한 분자량이 낮아 고농도로 용해시켜 첨가하여도 점도의 상승이 유발되지 않으며, 산용액에 용해시키지 않으므로 용해시 쓴맛이 거의 나타나지 않는다.

본 발명자는 물에 대한 용해성이 지극히 우수하고 생산 단가가 현저히 낮고 공해 유발이 격감되는 수용성 키토산의 제조방법에 관한 특허를 출원한 바 있다[대한민국 특허출원 제94-19406호 및 제94-19757호]. 수용성 키토산은 산에 용해시켜서 사용하지 않고 중성의 물에 용해시켜서 사용할 수 있기 때문에 강력한 쓴맛, 떫은맛이 해결될 수 있지만 정미성에 관한 완벽한 해결은 아직까지 이루어졌다고 볼 수 없다. 수용성 키토산에서 수용성이 발현되는 이유는 여러 원인이 지적될 수 있겠지만, 고분자량의 키토산에 비해서 분자량과 결정화도가 현저히 저하되었다는 점이 수용성 발현의 가장 큰 요인으로 평가되고 있다. 한편, 수용성 키토산이라 할지라도 분자량의 크기에 따라서 정미성은 광범위하게 변화된다는 사실이 최근에 밝혀졌다[일본 특개평4-99474]. 즉 수용성 키토산이라도 분자량이 커지게 되면 쓴맛과 떫은맛이 발현되기 때문에 수용성 키토산이라고 해서 전부 정미성이 해결되었다고 보기는 어렵다. 지금까지 공개된 특허들을 검토해 볼 때 수용성 키토산은 가장 정미성이 우수한 경우라 할지라도 단맛까지 발현된 경우는 찾아볼 수 없으며 단지 쓴맛과 떫은 맛이 제거되었다는 사실에 만족하고 있을 뿐이다.

지금까지 알려진 수용성 키토산의 제조 방법중의 하나로, 일본특개소63-63701에서는 키토산을 아스코르브산중에서 가열처리하여 수용성 키토산을 수득하였다고 보고하고 있으며 수득된 수용성 키토산의 분자량은 12만-14만 범위로 제시하고 있다. 이 수용성 키토산은 약 10만 이상의 분자량을 갖기 때문에 물에 용해되었을 때 점도가 지극히 클 것으로 예상되며 분자량이 크기 때문에 정미성이 지극히 떫을 것으로 예상된다. 일본특개소60-186504에서는 키토산과 염소가스를 접촉시켜서 약 320-20000 범위의 분자량을 갖는 수용성 키토산을 얻었으나, 제조 공정상 지극히 위험한 염소가스의 사용은 바람직하지 않은 것으로 평가된다. 여기서 수득된 키토산의 정미성에 대하여는 언급한 바 없다. 일본특개소63-120701에서는 키토산을 수용액중에 분산시키고 아염소산나트륨, H₂O₂, HCl을 첨가하여 키토산이 용해된 단일 반응계로 만든 다음, 80-150℃ 온도범위에서 1-2시간 가열함으로써 약 600-1500 범위의 분자량 분포를 갖는 수용성 키토산을 수득하였다. 그러나 반응이 완결된후 수용성 키토산을 회수하는 과정에서 과량의 메탄올이 소모되므로 바람직하지 않으며 메탄올중에서 3회 이상 재결정시키는 조작도 제조 공정상 지극히 불리한 것으로 평가된다. 즉, 초기출발 키토산 50g에 대하여 소요되는 메탄올의 양이 대체로 10kg을 초과하기 때문에 생산단가가 상승되며 수득율도 50%에 훨씬 미치지 못하고 있다. 물론 수득된 수용성 키토산의 정미성에 대해서도 전혀 언급하고 있지 않다. 일본특개평2-22301에서는 수용액에 키토산을 분산시킨 다음 H₂O₂용액을 적정량 가하여 일정한 농도의 H₂O₂수용액을 제조하고 그 H₂O₂수용액중에서 일정 시간 동안 가열하여 수용성 키토산을 수득하는 방법을 기재하고 있다. 이 방법에서는 H₂O₂수용액에 키토산이 분산된 불균일계에서 저분자화 및 수용성화 반응이 진행되므로 분자량이 균일하게 저하되지 않으며 수득되는 수용성 키토산의 분자량 분포도 지극히 넓어질 것으로 예상된다. 명세서 중에 기술된 바와 같이 수득되는 저분자량 수용성 키토산의 최소 분자량은 1900으로 어느 한계 이하까지 저하되지 않는 것으로 평가되며, 반응온도가 90-100℃까지 상승되어야 하므로 글루코사민 고리의 파괴도 우려되고 있다. 여기에서도 수득된 수용성 키토산의 정미성에 대해서는 언급하지 않았다.

일본특개평2-41301에서는 아세트산 수용액에 출발 키토산을 용해시킨 다음 H₂O₂와 H₂SO₄를 첨가함으로써 퍼아세트산의 작용에 의한 수용성 저분자 키토산의 제조법을 제시하고 있는데 반응시간이 너무 길 뿐 아니라, 반응이 완결된 후 수득물을 회수하는 과정인 에탄올중에서의 재침전법에서 지나치게 과량의 에탄올이 소모되기 때문에 산업화되는 경우 제조 단가가 높아지고 지루한 재결정법이 도입되고 있다. 또한 키토산에 대해 아세트산의 첨가량이 너무 커서 키토산 1 mol에 대하여 약 15-18 mol의 아세트산이 소모되고 있다. 과량의 아세트산이 사용되므로 아세트산을 중화한 후 생성되는 과량의 아세트산염을 제거하기가 매우 어렵다고 볼 수 있다. 수득되는 수용성 키토산의 분자량도 1500-30000 범위로 비교적 크기 때문에 정미성이 우수하지 않을 것으로 예상된다. 비교적 최근에 알려진 수용성 키토산의 제조법으로서 일본특개평5-230104호에서는 H₂O, CH₃COOH 및 H₂SO₄혼합용액중에서 비교적 저온에 해당하는 반응온도인 40-65℃ 온도로 대략 5시간 정도 반응시킴으로써 8000-15000 범위의 분자량을 갖는 수용성 키토산을 수득하고 있다. 이 방법은 키토산에 대한 아세트산의 사용량이 일본특개평2-41301보다 현저히 감소되어 출발 키토산 100중량부에 대하여 아세트산의 첨가량이 220-320 중량부밖에 되지 않아서 바람직하다. 그러나 수득되는 수용성 키토산의 분자량이 10000 전후이기 때문에 비교적 분자량이 큰 것으로 평가되며 정미성이 우수하지 않을 것으로 추정된다.

일본특개평5-65302에서도 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액중에서 반응시켜서 수용성 키토산을 수득하였으나 분자량이 1500-30000 범위이고 정미성에 관하여 언급한 바 없다. 비교적 최근에 공개된 일본특개평 6-293801에서도 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액중에서 가열하여 수용성 키토산을 수득하였으나, 평균 분자량이 5000 정도이며 정미성에 관해서는 언급된 바 없다. 일본특개평 6-293801에서는 반응이 완료된 후 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액내에 불용분이 존재하여 제거한 것으로 보아 키토산 올리고머 영역까지 분자쇄가 절단되지 않았을 것으로 추축된다.

상기한 특허들의 내용을 검토한 결과 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄등을 사용하여 저분자 수용성 키토산을 제조하는 방법은 제시된 바 있지만 정미성에 관한 언급이 전혀 없었기 때문에, 이 방법에 의해 제조된 키토산이 과연 식품류 또는 기능성 음료에 사용될 수 있을지 여부는 의문시되고 있다.

한편 발표된 몇몇 특허에서는 수용성 키토산이 아니더라도 약 5만 이하의 저분자량 키토산의 항균성이나 정미성에 관한 사항이 언급되고 있는데, 일본특개평 1-56755에서는 키토산의 분자량을 저하시킬 수 있는 분해효소인 키토사나제(chitosanase)에 의하여 저분자화시킨 키토산이 우수한 항균성을 보여준다고 지적하고 있을 뿐 키토산의 분자량을 지적하고 있지 않으며 정미성에 관한 언급은 전혀 없다. 일본특개평4-99474에서는 지점도의 키토산을 아세트산 수용액에 용해시킨 다음 이 용액에 베르티실리움속 AF 9-V-156이 생산하는 키토사나제를 첨가하여 제조된 저분자량 키토산의 정미성을 비롯한 여러가지 고유한 물성을 지적하였다. 여기에서는 분자량이 40000 이상(A), 분자량 10000-40000(B), 분자량 6000-10000(C) 및 분자량 2000-3000(D)에 해당하는 저분자화된 4종의 저분자량 키토산을 수득하였는데, 이 4종의 저분자량 키토산이 중성의 물에 용해 가능한 수용성 키토산인지에 관해서는 명확하게 서술하고 있지 않다. 정미성 실험에서도 저분자 키토산을 0.5% 용액으로 제조하여 정미성을 판정하였다고 지적하였을 뿐 과연 물에 용해시켜서 정미성을 측정하였는지, 물에 대한 용해도가 없거나 낮기 때문에 산수용액에 용해시켜서 측정하였는지 분명치가 않다. 단지 분자량이 높은 (A), (B)에서는 떫고 쓴맛이 강하며 분자량이 10000 이하에 해당하는 저분자량의 (C), (D)에서는 쓴맛이 거의 없다고 지적하였다. 특히 (C), (D)에서는 극도의 떫은 맛이 없다고 지적하였을뿐 더 이상의 우수한 정미성, 즉 단맛까지의 정미성에 관해서는 전혀 언급하고 있지 않다. 여기서 볼 때 저분자량 키토산이 식품이나 드링크류에 사용될 수 있을 정도로 정미성이 만족되기 위해서는 분자량이 최소한 10000 이하로 저하되어야만 바람직하다는 사실을 알 수 있다. 일본특개평5-49684에서도 키토산의 분자량과 정미성과의 관계를 지적하고 있는데 저분자 키토산의 분자량이 대략 수백-10000 정도 범위에서는 고분자량의 키토산에 비해서 극도의 쓴맛, 떫은 맛이 약화되는 것으로 지적하고 있다. 또한 쓴맛, 떫은 맛이 약화된 정미성이 우수한 저분자량 키토산을 수득하는 방법으로서 AF 9-V-156이 생산하는 키토사나제를 사용하여 저분자화시켰으나 수득된 저분자량 키토산이 과연 수용성 키토산인지에 대해서는 명확히 지적하고 있지 않으며 가장 낮은 분자량을 갖는 키토산의 분자량에 관한 언급도 없다. 또한 분자량 2000에 해당하는 저분자량 키토산의 사용예가 많으며 이 때 쓴맛과 떫은 맛이 사라졌다고 지적하고 있으나 단맛에 해당하는 정미성의 발현은 찾아볼 수 없다. 일본특개평4-99493에서는 효소를 이용한 저분자량 키토산의 제조법을 제시하고 있는데 베르티실리움속 AF 9-V-156이 생산하는 키토나제를 첨가하여 분자량이 1000-40000 범위에 걸쳐서 넓게 분포되는 저분자량 키토산을 수득하고 있다. 이 키토산은 분자량 분포가 몹시 넓으며 수득된 저분자량 키토산이 중성의 물에 가용성인 수용성 키토산인지에 대한 언급이 없으며 또한 정미성에 대해서도 전혀 지적이 없다.

미생물 또는 효소를 이용하여 저분자량 키토산을 수득하는 방법을 제시하고 있는 상기한 발명들에서도 정미성이 향상되었다고 기재되어 있기는 하지만 정미성의 향상 정도가 단지 떫은 맛이나 쓴맛이 현저히 사라졌음을 강조할 뿐 더 이상의 정미성 향상, 즉 단맛까지 발현되는 정미성 영역까지의 향상에는 도달하지 못하고 있음이 분명하다.

상기 발표된 특허출원의 내용을 살펴볼 때 2000-10000 범위의 저분자량 키토산이 수득되었음을 제시하고 있는데, 이 영역의 분자량을 갖는 저분자량 키토산은 그이상의 분자량을 갖는 키토산에 비하여 쓰고 떫은 맛이 현저히 저하되기는 하지만 완전히 저하되지는 않으며 그이상의 정미성 향상에 해당하는 단맛의 발현에는 도달하지 못하고 있다. 단맛까지의 정미성이 발현되지 않는 이유는 여러가지 원인이 지적될 수 있겠지만, 무엇보다도 수득된 저분자 키토산에 있어서 평균 분자량은 낮다할지라도 분자량 분포가 넓기 때문에 쓴맛, 떫은맛을 보여주는 고분자량 영역이 존재하기 때문으로 판단된다.

본 발명자는 수용성 키토산을 발명하는 과정에서 단맛이 영역까지 정미성이 발현되는 수용성 키토산을 수득하기 위해서는 분자량이 약 1000 전후 또는 그 이하의 영역까지 저하되어야만 한다는 사실을 발견하게 되었다. 이러한 사실은 글루코사민 단량체의 단위가 약 6-7까지로 한정되는 키토산 올리고머들이 정미성면에서 달면서도 쓴맛을 보여준다는 사실과 일치하고 있다. 그러나 단순한 수용성 키토산(분자량이 높으면서도 물에 가용성인 키토산)의 제조법과 분자량 1000 이하(글루코사민의 중합도 6 이하)로 명확히 한정되어지는 키토산 올리고머의 제조법은 필히 차별되어야 할 것으로 판단된다. 키토산 올리고머들이 물에 대한 수용성을 갖기 때문에 물론 넓은 의미의 수용성 키토산에 포함될 수 있겠지만 키토산 올리고머로 정의되는 경우는 중합도가 6 정도 이하로 한정되기 때문이다.

기존의 키토산 올리고머를 제조하는 방법은 화학적인 방법과 미생물학적인 방법의 2가지로 분류될 수 있다. 화학적인 방법은 글루코사민을 연결하고 있는 -O- 결합을 강력히 파괴할 수 있는 염산용액 중에서 수시간 가열함으로써 중합도 6 이하의 올리고머를 얻는 것인데, 1 내지 3 량체가 지배적으로 수득되며 4 내지 6 량체의 수득율은 지극히 낮은 것으로 알려져 있다. 이 방법은 강산인 농염산 또는 염산 수용액 중에서 장시간 가열하여 가수분해시키는 방법이므로 분자쇄의 절단은 급격하고 불규칙해질 수 밖에 없으며 그 결과 1 내지 3 량체가 주로 생성되고 비교적 분자량이 큰 4 내지 6 량체의 생성율은 매우 낮기 때문에 바람직하지 않다. 키토산 올리고머중에서도 약리활성이 가장 강한 것으로 알려진 6 량체를 높은 수득율로 얻으려는 것이 최종의 목표인 점을 감안한다면 염산 가수분해에 의한 키토산 올리고머 제조방법은 바람직하지 않은 것으로 판단된다. 또한 염산을 사용하여 키토산을 가수분해시켜 키토산 올리고머를 수득하는 방법의 단점으로는, 그 제조 공정이 너무 복잡할 뿐 아니라 독성과 환경오염을 유발시키는 염산을 사용한다는 점이 지적될 수 있다. 염산을 사용하는 방법에서는 키토산을 가수분해시킨 다음 여과, 농축, 메탄올 분획, 이온 교환 컬럼 크로마토그래피 처리, 다시 분획, 건조시키는 공정이 너무 복잡하고 생산단가가 상승된다는 점에서 바람직하지 않다. 이 방법으로 수득되는 키토산 올리고머는 염산염 형태를 취하고 있다는 점도 불리한 점으로 지적될 수 있다.

미생물학적인 방법으로는 키토사나제에 의한 효수분해법이 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 효소법으로 키토산 올리고머를 효율적으로 수득하기 위해서는 출발 키토산의 순도가 지극히 높아야 하고 탈아세틸화도가 거의 100%이어야 한다는 제약이 있다. 순도가 지극히 높은 고가의 키토산을 출발물질로 사용하여야 하므로 제조간가의 상승이 필연적이며, 탈아세틸화도가 거의 100%에 달하는 키토산을 사용하여야 한다는 점도 키토산 올리고머의 대량생산을 어렵게 하는 한가지 원인으로 작용하고 있다. 또한 분해 효소의 생산, 정제, 반응과정에 관계되는 생산 단가의 상승, 반응과정중 미세한 반응조건의 변화에 대한 효소의 민감성과 효소 활성의 상실, 수득되는 저분자 키토산의 갈변 등 제반 장애로 인하여, 효소법에서도 역시 중합도 2 내지 4에 해당하는 올리고머가 지배적으로 수득될 뿐 6 량체의 올리고머의 수득율은 지극히 낮은 경우가 대부분이다[Agric. Biol. Chem vol 51, 1189, 1987]. 또한 이온 교환 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 올리고머의 분획을 실시해야 한다는 점도 불리하다.

지금까지 기술한 염산을 이용하는 화학적인 방법. 또는 효소를 이용하는 생물학적인 방법을 벗어나서 수용성 키토산이면서도 분자량이 거의 올리고머에 해당하는 저분자량의 수용성 키토산을 수득하려는 시도가 최근에 이르러 간간히 엿보이고 있다. 일본특개평3-220202에서는 75-93 중량%의 인산 수용액중에서 키토산을 가열처리하여 분자량의 분포가 지극히 좁은(DP_w/DP_n2.0 키토산 올리고머를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 이 방법에서는 거의 80% 이상 농도의 인산을 사용하고 있기 때문에 농염산 또는 염산 수용액을 사용하는 전술한 방법과 큰 차이가 없는 것으로 판단된다. 또한 상온을 유지하면서 인산 용액중에서 키토산을 30일간 처리하는 것은 너무 장시가이 소요되기 때문에 산업적 대량생산 측면에서 볼 때 지극히 불리하다. 반응이 완결된 후 저분자 키토산을 회수하는 과정에서도 트리메틸아민-메탄올 혼합용액을 사용하고 메탄올 용액중에서 수회 재침전시켜 저분자량 키토산 올리고머를 수득하는 공정은 너무 복잡하고 지루한 것으로 평가된다. 재침전시 소요되는 메탄올, 트리메틸아민 또는 벤젠의 소모량도 생산 단가를 상승시키는 하나의 용인으로 작용될 수 있다. 가장 큰 단점으로 지적되고 있는 사항은 수득되는 저분자 키토산의 분자량이 중량평균 중합도 13.4, 수평균중합도 9.3에 해당되므로 중합도 6 이하인 키토산 올리고머의 영역을 벗어나고 있다는 점이다. 수득된 저분자량 키토산의 정미성에 관해서도 전혀 언급이 없는 바 과연 쓴맛, 떫은 맛이 완전히 제거되고 단맛을 주는 키토산이 제조되었는지도 불분명하다. 일본특개평3-2203에서는 인산을 사용하여 출발 키토산의 분자쇄를 절단하여 비교적 저분자량에 해당하는 올리고머 영역까지 분자량이 저하된 저분자량 키토산이 얻어질 수 있음을 지적하고 있다. 그러나 출발 키토산에 대하여 4-5배에 달하는 과잉의 인산이 소모되며 인산 용액중에서 비교적 고온으로 평가될 수 있는 70-90℃ 온도범위에서 가열시키기 때문에 키토산의 인산화에 해당하는 부반응이 수반될 가능성이 크다. 실제로 인산화 키토산을 제조하는 방법중 인산용액중에서 가열하는 방법이 주류를 이루고 있다는 점을 감안한다면[T. Sakaguchi, Agric. Biol. Chem. 45(10), 2141, 1981; N. Nishi, S. Tokura, Int. J. Biol. Macromal. 8, 311, 1986] 인산용액중에서의 가열방법에서는 최종 수득되는 저분자량 키토산의 상당비율이 인산화될 가능성이 크다. 또한 반응이 완결된 후 저분자량 키토산을 회수하는 과정에서 아세톤 침전과정을 거치게 되는데 이 침전공정은 복잡하고 지루할 뿐 아니라 생산 단가를 상승시키는 원인으로 작용하게 된다. 상기의 방법으로 수득된 저분자량 키토산은 분자량 범위가 1300-1400으로서 지금까지 제시되었던 제조법에서 수득된 저분자량 키토산보다 분자량은 현저히 낮은편이나 과연 중성인 물에 대하여 용해성을 가지는 수용성 키토산인지에 대한 확실한 언급이 없다.

본 발명자는 수용성 키토산을 제조하는 방법에 있어서 쓴맛과 떫은 맛을 완전히 제거시킬 수 있을 뿐 아니라 한걸음 더 나아가 단맛까지 발현시킬 수 있는 수용성 키토산을 제조할 수 있는 방법에 대하여 오랜시간 연구 끝에 정미성이 우수한 수용성 키토산을 제조하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 목적은 쓴맛과 떫은 맛이 없으며 단맛까지 나타내는 정미성이 우수한 키토산 올리고머의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액에 물을 첨가하여 교반시키고, 1% 아세트산용액으로 1% 키토산 용액을 제조하였을 때의 점도가 2-200 cps인 키토산을 첨가하여 반응시키고, 중화 및 투석하는 단계를 포함하는 키토산 올리고머의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 키토산 올리고머 제조 방법은 염산이나 키토사나제를 사용하지 않고 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액에 적정량의 물을 첨가하고 일정 범위의 점도를 갖는 출발 키토산을 적정시간 처리함으로써 키토산 올리고머를 효율적으로 수득할 수 있는 제조법이다.

CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액중에서 출발 키토산의 분자량을 저하시키는 반응에서는 극도의 발열반응이 수반되기 때문에 반응계의 온도를 조절하기가 거의 불가능하다. 이와 같이 수반되는 극도의 발열반응을 제어하지 못하면 반응계의 온도가 급상승하게 되고, 이에 따라 반응계에 첨가된 출발 키토산이 순식간에 1,2량체 올리고머 상태까지 파괴되거나 글루코사민 고리가 개열되는 단계까지 반응이 진행된다. 결과적으로 단순히 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액중에서 키토산의 분자쇄를 절단시켜 정미성이 우수한 5,6량체 키토산 올리고머를 수득한다는 것은 거의 불가능하다.

본 발명에서는 반응계의 급격한 발열반응을 효율적으로 조절하기 위하여 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액에 적정량의 물을 첨가하는 반응계를 도입함으로써 반응계에서 유발되는 극도의 발열반응을 막을 수 있고 1,2량체 올리고머의 생성을 최소한으로 억제할 수 있다. 여기에서 중요한 것은 적정량의 물이 첨가되지 않으면 물의 첨가 효과를 기대할 수 없다는 것이다. 소량의 물이 첨가되면 첨가 효과를 발휘하지 못하며 너무 과량의 물이 첨가되면 키토산 분자쇄의 절단이 원활히 수행될 수 없다. CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합액에 키토산이 용해된 상태는 균일반응계이나 물이 과량 첨가되면 키토산의 용해도가 저하되어 불균일 반응계로 변환될 위험성이 있으며, 이에 따라 키토산 분자쇄의 절단은 원활하게 진행되지 않는다. 본 발명에서는 물의 첨가에 의해 키토산의 분자쇄가 온화하게 절단되어 1,2량체 올리고머의 생성이 최소화되고 대략 분자량 1000에 근접하는 올리고머의 생성이 촉진될 수 있도록 물의 첨가량이 결정되었다. 반응계에 첨가된 물은 키토산이 용해될 수 있는 혼합액의 액량을 상승시켜 주기 때문에 키토산의 용해가 아주 용이해진다. 물이 첨가되지 않으면 첨가되는 키토산의 용해가 불가능해지며 설사 용해가 이루어진다 할지라도 점도가 너무 커져서 교반이 거의 불가능해진다. 교반 불가능의 초래는 반응계의 온도 조절을 불가능하게 하기 때문에 올리고머 제조가 어려워진다. 물이 첨가됨으로써 반응계의 온도조절과 제어가 지극히 용이해진다는 점이 가장 중요한 물의 작용이라고 볼 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 사용되는 CH₃COOH, H₂O₂, H₂SO₄및 H₂O의 양은 키토산 1 mol에 대하여 CH₃COOH 0.47-9.41 mol, 바람직하게는 0.705-7.06 mol, H₂O₂1.24-20.09 mol, 바람직하게는 2.32-12.36 mol, H₂SO₄0.01514-0.12618 mol, 바람직하게는 0.02524-0.07571 mol 및 물 4.48-112 mol, 바람직하게는 8.96-44.81 mol이다. 이 때 H₂O₂가 34.5% 용액으로 사용될 경우 키토산 1 mol에 대하여 CH₃COOH, H₂O₂, H₂SO₄및 H₂O의 총용량이 400-8400 ml인 것이 바람직하다.

지금까지 알려진 문헌들에서는 출발 키토산의 품위 및 분자량에 관한 지적이 전혀 발견되지 않고 있다. 본 발명자들은 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액 중에서 비교적 고분자량의 키토산을 저분자화시킬때 분자량의 크기에 따라서 분자쇄가 절단되는 양상이 광범위하게 변화된다는 사실을 발견하였다. 출발 키토산의 분자량이 너무 커지게 되면, 즉 1% CH₃COOH 용액으로 1% 키토산 수용액을 제조하였을 때의 점도가 약 200 cps 이상이 되는 분자량을 갖는 키토산이 사용되면 분자쇄의 절단이 용이치 않으며 어느 한계 이하로 분자량이 저하되지 않기 때문에 키토산 올리고머를 수득하는 것은 불가능하다. 반면 극도로 저분자화된 키토산으로서 점도가 약 2 cps 이하로 되는 분자량을 갖는 키토산이 사용되면 분자쇄의 절단은 용이해질지 모르나 주로 1,2량체 올리고머만을 얻게 된다.

분자량이 높은 키토산이 사용될 때 또다른 문제점으로는 CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합용액에 키토산을 첨가하여 용해가 이루어진다하더라도 초기 점도가 너무 높기 때문에 교반 자치게 어려워지고 그 결과 반응계의 제어가 거의 불가능하게 된다는 것이다. 이러한 문제점외에도 분자량이 높은 키토산이 사용되면 분자쇄의 절단 양상이 양극화되는 경향을 보여주게 된다. 즉 극도의 저분자량체인 1,2량체 올리고머의 생성과 분자량이 1000 이상의 큰 분자량을 갖는 저분자량 키토산의 생성이 주류를 이루게 되고 5,6량체 올리고머의 생성 수율이 지극히 낮아지게 되는 경향이 있다.

본 발명에서는 이러한 출발 키토산이 키토산 올리고머의 생성에 미치는 지대한 영향을 고려하여 출발 키토산으로서 사전에 저분자화시킨 특정 분자량 범위의 키토산을 사용함으로써 키토산 올리고머의 제조를 특성화시켰다. 지금까지 알려진 키틴과 키토산의 제조법[R. H. Hackman, Australian J. Bio. Sci. vol 7, 168(1954); R. S. Whistker, J. N. BeMiller, J. Org. Chem. vol 27, 1161(1962); S. T. Horowitz, S. Roseman, J. Am. Chem. Soc. vol 79, 5046(1957); G. W. Rigby, U. S. Patent 2,040,879(1936); M. L. Wolfrom, G. G. Maher, J. Org. Chem. vol 23, 1990(1958); M. L. Wolfrom, T. S. Shen Han, J. Am. Chem. Soc. vol 81, 1764(1959)]을 적절히 변형시킨 제조 방법에 의하여 게 또는 새우 갑각으로부터 수득되는 키토산 또는 시판되고 있는 키토산에 대하여 사전 저분자화 처리과정을 통하여, 1% CH₃COOH 용액으로 1% 키토산 용액을 제조하였을 경우의 점도가 대략 2-200 cps 범위, 바람직하게는 2-100 cps 범위로 분자량을 조절시킨 저분자량 키토산을 출발 키토산으로 사용한다.

지금까지 밝혀진 바에 의하면 키토산 1,2량체 올리고머는 약리작용이 거의 없기 때문에, 키토산 올리고머를 제조하는 반응이 완결된 다음 1량체-6량체 올리고머들이 혼합되어 있는 혼합물에서 1,2량체에 해당하는 올리고머의 함유율을 낮추고 5,6량체 올리고머의 함유율을 상승시키기 위해서 이온 교환 컬럼 크로마토그래피법을 동원하여 1,2량체 올리고머를 분리, 제거하는 방법이 주로 사용되어 왔다. 그러나 본 발명에서는 반응이 완결된 후 중화에 의하여 생성되는 과량의 아세트산염을 제거하는 동시에 효율적으로 1,2량체 올리고머를 제거하기 위하여 특정 분자량 범위의 분자 투석이 가능한 투석막을 사용한다. 투석막을 사용함으로써 1량체, 2량체 올리고머를 효율적으로 제거하여 비교적 분자량이 큰 5량체, 6량체 올리고머의 함유량을 상승시킬 수 있다. 이 때 투석막으로는 MWCO가 1000인 투석막을 사용하며 48-27 시간 동안 흐르는 물속에서 투석시킨다.

본 발명의 방법에 의하면, CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합액에 물을 가하여 상온에서 1-3 시간 교반한 다음 여기에 2-200 cps 범위으 점도를 갖는 출발 키토산을 서서히 첨가하고 20-25℃의 온도범위를 유지하면서 1-3 시간동안 교반시킨다. 교반후 온도를 서서히 상승시켜서 0.5-5 시간, 바람직하게는 0.5-2 시간내에 반응계의 온도를 35-80℃, 바람직하게는 40-75℃로 상승시킨다. 35-80℃로 반응계의 온도를 상승시키는 동안 첨가된 출발 키토산은 완전히 용해되어야 바람직하다. 반응계의 온도가 35-80℃ 범위에 도달되면 이 온도범위를 일정하게 유지시키면서 2-48 시간, 바람직하게는 2-36 시간동안 교반과 함께 가열시킨다. 반응물을 20℃ 이하로 냉각시킨 다음 중화시킨다. 중화도중에 반응물의 온도가 40℃ 이상으로 상승되지 않도록 유의하여야 한다. 중화가 완결되면 투석막을 이용하여 48-72 시간동안 흐르는 물속에서 투석하여 아세트산염과 극도의 저분자량에 해당하는 1,2량체 키토산 올리고머를 제거한다. 이어서 여과후 동결건조시켜 키토산 올리고머를 수득하게 된다. 중화는 5-40%, 바람직하게는 10-30% 농도의 NaOH 수용액을 사용하여 pH 8로 중화시키는 것이 바람직하다.

염산에 의한 가수분해법으로 제조된 키토산 올리고머는 최종 수득된 상태가 키토산 염산염인 것이 대부분이다. 염산에 의한 가수분해법으로 키토산 올리고머를 제조하는 경우에는 반응이 완결된 후 중화과정을 거치지 않고 여과, 건조시킨 다음 메탄올 분획 과정과 이온 교환 컬럼크로마토그래피 단계를 거치기 때문에 올리고머의 염산염 상태가 그대로 유지된다. 염산염 상태를 파괴시키려면 중화과정에서 생성되는 염을 제거해야 하기 때문에 제조 공정은 더욱 복잡해질 것으로 예상되며 1 내지 6량체 올리고머의 분획이 불가능해질 것으로 판단된다. 본 발명에서는 반응계에 물이 첨가되고 저분자화된 키토산이 사용됨으로써 키토산의 분자쇄 절단이 비교적 온화하게 진행되는 결과 중화시 반응물의 pH를 12 이상으로까지 변화시켜도 침전이 전혀 유발되지 않는다. 이제까지 수용성 키토산을 제조하는 기공고된 몇몇 특허들에서는 중화시 pH가 8-9를 넘어서게 되면 용해성이 감소되어 침전이 유발되는 경우도 종종 발견되고 있다. 지금까지 기공고된 대부분의 특허들에서는 중화후 불용분이 항상 발생되기 때문에 중화후 원심분리를 통하여 불용분을 제거해야 하는 경우가 대부분이나, 본 발명에서는 중화후에 불용분이 전혀 발견되지 않기 때문에 원심분리 등 불용분 제거 공정이 생략된다는 장점이 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이다. 단, 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예에서 수득된 키토산 올리고머의 분자량 및 그 분포특성은 고속 액체 크로마토그래피(컬럼: ASAHIPAK, 검출기: 시차굴절계, TOSO, RI8)로 측정하였으며, 정미성은 20명의 판정자를 선정하고 5% 농도의 키토산 수용액을 제조하여 맛을 보게 하였다. 정미성은 단맛, 맛이 없는 무맛, 쓰거나 떫은 맛의 3종류로 구분하여 답하게 하였다.

[실시예 1]

기계적 교반기가 부착된 2ℓ 용량의 3구 플라스크에 CH₃COOH 40ml, 34.5% H₂O₂용액 200ml, H₂SO₄1.1ml 및 H₂O 180ml를 첨가 혼합하고 실온에서 1 시간 30 분동안 교반하였다. 1% CH₃COOH 용액으로 1% 키토산 용액을 제조하여 독일제 Haake RV 20형 점도계로 측정하였을 때의 점도가 8 cps로 조절된 저분자량 키토산 120 g을 5-10 분간에 걸쳐서 서서히 첨가하고 25℃를 유지하면서 3 시간동안 교반하였다. 교반후 40 분에 걸쳐서 온도를 서서히 상승시켜 반응계의 온도가 70℃에 도달한 시점에서부터 12 시간동안 가열시켰다. 반응이 완결되어 생성물이 완전히 투명한 상태가 되면 15℃ 이하로 냉각시킨 다음 30℃ 이하로 유지시켜면서 30% NaOH 수용액으로 pH 8이 되도록 중화시켰다. 중화가 완결된 용액은 Spectra/Por Membrane MWCO 1000(미국 Spectrum사)을 사용하여 흐르는 물속에서 48시간 동안 투석시키고, 여과지를 통하여 1 회 여과하고 동결건조시켜 42.3 g의 키토산 올리고머를 수득하였다. 수득된 키토산 올리고머의 평균분자량은 980 이었으며, 정미성을 측정한 결과 쓴맛과 떫은 맛이 전혀 없었으며 단맛을 보여주었다고 답한 판정자의 수는 20 명이었다.

[실시예 2]

점도 5.4 cps의 출발 키토산을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 시행하여 38.6 g의 키토산 올리고머를 수득하였다. 수득된 키토산 올리고머의 평균분자량은 720이었으며, 정미성을 측정한 결과 쓴맛과 떫은 맛이 전혀 없었으며 단맛을 보여주었다고 답한 판정자의 수는 20 명이었다.

[실시예 3]

반응온도를 50℃, 반응시간을 36시간으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 시행하여 44.2 g의 키토산 올리고머를 수득하였다. 수득된 키토산 올리고머의 평균분자량은 1040이었다. 정미성을 측정한 결과 단맛과 쓴맛이 혼재하는 것으로 답한 판정자가 18명, 단맛이라고 답한 판정자가 2명이었다.

[비교예 1]

점도 210 cps의 출발 키토산을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 시행하였다. 실시예 1 내지 3에서와는 달리 반응이 완결된 후 생성물이 완전히 투명하지는 않으며 중화과정을 거치게 되면 불투명도는 더욱 상승되었다. 중화를 완결시킨후 2일간 방치하면 생성물의 하부에 상당히 많은 양의 침전이 유발되었다. 결과적으로 출발 키토산의 점도가 200 cps 이상으로 상승되면 키토산의 분자쇄 절단이 완벽히 이루어지지 않기 때문에 중성의 물에 쉽게 용해되지 않는 불용성분이 나타나게 되는 것으로 판단된다. 여과지를 이용하여 침전물을 제거한 다음 투석한 결과 12.4 g의 수용성 키토산을 수득하였다. 분자량 측정 결과 평균 분자량이 2800 이었으며 단맛이 전혀 없으며 쓰고 떫은 맛을 보여주었다고 답한 판정자가 20명이었다.

[비교예 2]

점도 1.9 cps의 출발 키토산을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 시행하여 9.8 g의 키토산 올리고머를 수득하였다. 분자량 측정 결과 평균 분자량이 680 이었다. 정미성 측정 결과 무맛이라고 답한 판정자가 16명, 단맛이라고 답한 판정자가 4명이었다.

상기한 내용에서 알 수 있듯이 본 발명의 제조 방법에 의하면 쓴맛, 떫은맛이 없을뿐 아니라 단맛까지 나타내는 정미성이 우수한 키토산 올리고머를 제조할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. CH₃COOH, H₂O₂및 H₂SO₄의 혼합액에 물을 첨가하여 교반시키고, 1% 아세트산 용액으로 1% 키토산 용액을 제조하였을 때의 점도가 2-200 cps인 키토산을 첨가하여 반응시키고, 중화 및 투석하는 단계를 포함하는 키토산 올리고머의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 키토산 1 mol에 대하여 4.48 내지 112 mol의 H₂O를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 키토산 1 mol에 대하여 0.47-9.41 mol의 CH₃COOH, 1.24-20.09 mol의 H₂O₂및 0.015-0.126 mol의 H₂SO₄를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 키토산 1 mol에 대하여 CH₃COOH, H₂O₂(34.5% 용액), H₂SO₄및 H₂O의 총용량이 400-8400 ml이 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 35-80℃의 반응온도에서 2-48 시간 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법.