KR100243525B1

KR100243525B1 - 효소 저항성이 높은 난소화성 텍스트린의 제조방법

Info

Publication number: KR100243525B1
Application number: KR1019970032055A
Authority: KR
Inventors: 이현수; 우동호
Original assignee: 박종헌; 주식회사삼양제넥스
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2000-02-01
Also published as: KR19990009598A

Abstract

본 발명은 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 전분소재를 이용하여 열처리 덱스트린(pyrodextrin)을 제조한 다음, 효소처리, 여과, 탈색, 탈염 및 건조시켜 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 난소화성 덱스트린은 일반전분을 열풍으로 예비건조시킨 다음, 일정량의 염산(anhydrous hydrochloric acid)을 고온의 열풍과 함께 전분입자와 균일하게 반응시키고 일정시간 열처리한 다음, 여기에 온수를 투입하여 열처리 덱스트린을 용해시키고 알파-아밀라제를 작용시킨 다음, 활성탄 처리 후 여과 및 이온교환수를 통해 탈색, 탈염 및 건조시킴으로써 제조되거나, 혹은 알파-아밀라제 처리 후 아밀로글루코시다제 처리, 활성탄 처리 및 포도당 분리 과정을 거치고, 활성탄 여과 및 이온교환수지를 통해 탈색 및 탈염시키고 건조시킴으로써 제조되었다. 본 발명으로 제조된 난소화성 덱스트린은 다양한 효소에 대해 효소저항성을 소지하며, 흰쥐에서 혈액지질 농도, 혈당 및 간조직의 지질 함량 저하 효과를 보이는 것이 밝혀졌으므로, 음료, 아이스크림, 빵, 과자 등을 비롯한 각종식품에 기능성 소재로서 널리 이용될 수 있다. 아울러, 본 발명으로 제조된 난소화성 덱스트린은 지하전분, 특히 감자전분을 소재로 만든 난소화성 덱스트린 소재보다 백도면에서 다소 유리하며, 이를 통해 응용할 수 있는 식품의 분야도 더욱 확대되리라 기대된다.

Description

효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법

본 발명은 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 전분소재를 이용하여 열처리 덱스트린(pyrodextrin)을 제조한 다음, 효소처리, 여과, 탈색, 탈염 및 건조시켜 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 식물섬유는 "사람의 소화효소로 소화되지 않는 식물 중의 난소화성 성분의 총체"라고 정의된다. 식물섬유는 물에 대한 용해성에 따라 수용성 또는 불용성으로 분류할 수 있으며, 폴리덱스트로스도 합성식물섬유로서 식물섬유에 포함된다. 이들 섬유소류는 포도당 및 그 유도체 또는 포도당 이외의 당류가 다수 결합한 형태의 섬유상 구조로 되어 있으므로, 구조가 복잡하여 체내에 섭취되어도 소화가 어렵거나(난소화성) 섭취되지 못하고 체외로 배출되는 것이 관찰되었다.

이들 식물섬유와 같은 난소화성 물질은 소화관내에서 여러 작용을 나타내고 생체에 대해 생리효과를 발휘하는데, 예를 들면, 수용성 식물섬유는 상부소화관에 있어서 식물(食物)의 이동속도저하 및 영양소의 흡수지연 등의 효과를 발휘한다. 영양소의 흡수지연은 혈당치의 상승을 억제함에 따라 혈액내 인슐린 수준 감소 등의 효과를 불러옴은 물론, 담즙산의 분비를 촉진함으로써 혈청 중의 콜레스테롤 수치를 저하시키는 등의 효과도 나타낸다. 또한, 이들 난소화성 물질은 소장에서 소화 흡수되지 않고, 대장에 도달하여 일부가 장내 세균에 의하여 분해됨으로써 짧은 사슬의 지방산을 생성한다. 짧은 사슬의 지방산에 의한 장내환경의 산성화는 정장작용 및 대장암 예방의 효과가 있으며, 흡수된 짧은 사슬의 지방산은 대사되어 에너지로 전환됨과 동시에 콜레스테롤 합성을 저해한다.

최근에는 생활수준이 향상됨에 따라 식생활이 서구적으로 변화하고 있고, 또한 가공식품, 조리식품, 패스트푸드 등의 소비가 급격히 늘고 있어, 섬유소의 섭취량이 감소하고 있는 실정에 있다. 섬유소의 결핍은 성인병을 야기시키는 원인의 하나로 여러 연구에서 제시되고 있고, 이로 인해 섬유소의 필요성이 새롭게 주목받고 있다. 한편, 영양소 충족형의 식생활로부터 음식습관에 기인하는 영양장애나 각종 성인병 예방을 목적으로 하는 건강지향형 식생활로 소비자의 욕구가 변하고 있으며, 그 중에서도 저칼로리 식품에 대한 요구는 성인, 특히 젊은 여성들 사이에 강하게 나타나고 있다. 이에, 식물섬유가 변비개선 및 칼로리 감소 등 식품의 기능성을 높이는 소재 중 하나로 널리 이용되고 있다.

식물섬유 중 수용성 식물섬유는 상술한 바와 같은 강한 생리작용을 갖는 것과 더불어, 불용성 식물섬유보다 가공이 용이하기 때문에 기능성 식품소재로서 주목받고 있다. 이들 수용성 식물섬유로서는 구아검(guar gum), 글루코만난(glucomannan), 펙틴(pectin) 등의 천연검류를 들 수 있으나, 대부분 고점성이며 단독으로 다량을 섭취하기는 곤란하다. 또한, 가공식품에 첨가하기에는 가공면에서 여러가지 어려운 점이 많아, 식품제조상에 문제가 생길 수 있다.

또한, 전분소재의 경우 전분의 가공품인 알파-전분, 전분유도체, 포도당, 분말엿, 말토덱스트린 등이 식품소재로서 각종 가공식품에 상당량 사용되고 있으나, 이들 전분가공품의 대부분은 난소화성 성분의 함량이 5%이하이며 칼로리값은 3.9kcal/g 이상을 함유하고 있어, 전분계 중에서 식물섬유소를 제공하는 저칼로리 식품소재로서 기대할 수 있는 것을 열처리 덱스트린에 한정된다.

일반적으로, 열처리 덱스트린은 일정한 비율의 수분을 함유하는 전분을 산이 존재하거나 혹은 존재하지 않는 상태로 고온 열처리하여 제조한다. 이때, 전분혼합물은 가수분해 및 임의 재중합으로 인해 비소화성 부분이 어느 정도 포함된 수용성의 복잡한 구조를 띠게 되며, 기본 구성물인 포도당이 미량의 1→3, 1→2 글리코시드결합을 포함, 1→4 및 1→6 글리코시드결합(glycosidic linkage)으로 연결된 형태를 가진다.

난소화성 덱스트린을 전분소재를 이용하여 제조하는 방법에 대해서는 다음과 같은 여러가지 제안이 있어 왔다:

EP 368451B1에는 배소덱스트린을 물에 용해하고 알파-아밀라제를 작용시켜 난소화성 덱스트린을 함유한 덱스트린을 제조하고, 알파-아밀라제를 작용시키고 수소를 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법, 배소덱스트린에 알파-아밀라제를 작용시키고 글루코시드전달효소(transglucosidase) 단독 및 베타-아밀라제와 공동작용시켜 제조하는 방법, 알파-아밀라제 및 글루코아밀라제(glucoamylase)를 작용시키고 여과, 탈취, 탈염한 다음, 강산성 양이온교환수지를 사용하는 크로마토그래피에 의하여 식물섬유분을 채취하는 방법 및 배소덱스트린을 제조하기 전 전분 단독 또는 단당류 및 올리고당류 등을 전분과 혼합하고 배소시켜 식물섬유를 제조하는 방법 등을 개시하고 있다.

또한, EP 477089A1에는 감자전분을 염산의 존재하에서 배소한 다음, 알파-아밀라제를 작용시키고 글루코아밀라제와 반응시킨 후, 여과정제하여 이온교환수지 크로마토그래피 또는 유기용매를 처리하여 반응물로부터 식물섬유분을 분리 제조하는 방법을 개시하고 있다.

EP 487187A1 및 USP 5,430,141에는 감자전분에 무기산을 첨가하고 가열한 덱스트린을 물에 용해하고 알파-아밀라제를 작용시켜 얻어진 저칼로리 말토덱스트린을 함유하는 것을 특징으로 하는 저칼로리 식품의 제조방법을 개시하고 있다.

USP 5,264,568에는 제조된 배소덱스트린의 수용액을 pH 7.0 내지 8.5로 조절하고, 그 용액에 바실러스 리케니포미스(B. licheniformis)로부터 유래된 알파-아밀라제를 첨가하여 예비가수분해한 후, pH를 5.5 내지 6.5로 조절하고 온도를 올려 다시 가수분해한 다음, 이 액의 비등점 이상의 온도에서 오토클레이브처리하고 냉각하여 다시 상기의 알파-아밀라제를 첨가하고, 가수분해액의 비등점 이상의 온도에서 다시 오토클레이브처리하여 배소덱스트린의 가수분해액을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

USP 5,358,729에는 전분에 염산을 첨가하고, 압출기를 사용하여 120 내지 200℃로 가열하여, 난소화부의 함량이 60% 이상으로서 착색물질이나 자극취가 적은 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

EP 535627A1, EP 535627A1 및 USP 5,364,652에는 전분에 염산을 첨가하여 제조한 배소덱스트린을 알파-아밀라제와 글루코아밀라제로 가수분해시킨 후 생성된 글루코오스의 1/2 이상을 분리 제거하여, 난소화성 성분의 함량이 75%이상으로서 착색물질이나 자극취가 적은 신규의 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 상술한 선행기술의 방법들은 반응이 균일하게 일어나지 않음은 물론, 전분의 변색이 야기되어 제조된 식물섬유의 상품성이 저하되고, 아울러 난소화성 성분의 함량이 낮다는 등의 문제점이 노출되어 왔다.

이에, 본 발명자들은 「백도와 난소화성 성분의 함량이 높은 식물섬유의 제조방법」이라는 명칭의 출원에서, 전술한 선행기술들의 문제점을 다음과 같이 개선한 바 있다(참조: 대한민국 특허출원 제 96-1586호):

EP 368451B1에서는 감자전분에 액상 염산을 분무한 다음, 혼합물을 예비건조하고 배소시켜 전분의 변색이 야기된데 반하여, 본 발명자들은 옥수수 전분을 건조기에 넣고 고온의 열풍과 함께 염산을 가스의 형태로 투입하여 전분의 변색을 최대한 방지하면서 제조한 열처리 덱스트린을 식물섬유 제조에 이용하였다. 또한, 선행기술에서는 배소덱스트린을 제조하기 전에 전분에 단당류 및 올리고당 등을 전분과 혼합하였으나, 본 발명자들은 열처리된 덱스트린에 일정량의 기능성 첨가제를 브이-믹서(V-mixer) 등으로 간단히 건식으로 혼합한 후 효소반응을 실시하였다.

또한, EP 477089A1에는 감자전분에 염산용액 일정량을 분무하면서 숙성시키고 플래쉬건조기로 예비건조를 거친 다음, 배소시켜, 알파-아밀라제로 가수분해하고 글루코아밀라제로 당화시킨 후, pH를 조절하여 글루코아밀라제를 불활성화시키고 알칼리금속형 강산성 양이온 교환수지를 통과시키거나 에타올을 이용하여 형성된 침전을 진공건조하여 식물섬유를 제조하였다. 그러나, 본 발명자들은 균일한 반응 및 최대한 전분의 변색을 방지하기 위해 고온의 열풍으로 반응시킨 백색 덱스트린을 효소반응에 이용하고, 글루코아밀라제의 반응후 식물섬유의 난소화성 성분의 함량을 증대시키기 위해 트란스글루코시다제를 일정량 첨가하며, 반응액 중의 단당류를 분리하기 위해 균일입경의 분리수지를 이용하는 등의 공정개선을 통하여, 난소화성 성분의 함량을 더욱 높일 수 있었다.

EP 487187A1 및 USP 5,430,141에서는 전분에 1% 염산용액을 분무하고 혼합한 후 예비건조하고 가열처리한 것에 알파-아밀라제를 첨가하여 반응시키고 탈색 여과공정을 진행시키며, 상기 배소덱스트린 수용액에 알파-아밀라제 및 글루코아밀라제를 반응시키고 여과 정제후 알칼리금속형 이온교환수지 또는 에탄올을 이용하여 소화성 부분을 분리하여 저칼로리 덱스트린을 제조하였다. 그러나, 본 발명자들은 반응의 균일성 및 전분의 변색방지를 위해 가스상의 염산을 고온의 열풍과 함께 전분에 투입하여 제조한 백색의 덱스트린을 효소반응에 이용하고, 식물섬유의 난소화성 성분의 함량을 더욱 증대시키기 위해 효소반응전에 난소화성의 기능성 첨가제를 백색의 덱스트린과 건식으로 간단히 혼합하고, 이 혼합물에 각종 효소를 반응시킨 후 다시 균일입경의 분리수지칼럼 및 유기용매를 이용하였다.

또한, USP 5,264,568에서는 감자전분에 염산용액을 분무한 다음, 숙성시키고 예비건조시켜 가열처리한 배소덱스트린에 알파-아밀라제를 넣고 저온에서 장시간 1차 가수분해한 다음, 이 반응액을 오토클레이브에 넣고 2,3차에 걸쳐 가수분해하여 반응액을 얻었으나, 본 발명자들은 고온의 열풍을 통해 균일한 반응을 거쳐 제조된 백색 덱스트린에 식물섬유의 난소화성 성분의 함량을 증대시키기 위해 각종 기능성 첨가제를 건식으로 혼합하고 이를 알파-아밀라제로 가수분해하고 글루코아밀라제 및 트랜스글루코시다제를 이용하여 반응한 다음, 단당류를 제거시키기 위해 균일입경의 이온교환수지와 유기용매를 이용하였다.

한편, USP 5,358,729에서는 옥수수전분을 리본형 믹서에 넣고 1% 염산 용액을 분무하여 혼합한 다음, 플래쉬건조기로 예비건조하고 트윈익스트루더(twin extruder)를 이용하여 120 내지 200℃로 입출하였으나, 본 발명자들은 고온의 열풍을 통하여 제조한 백색 덱스트린을 각종 효소와 반응시켰다.

EP 5356287A1, EP 535627A1 및 USP 5,364,652에서는 전분에 염산용액을 분무하여 8시간 정도 숙성시킨 다음 예비건조하고 회전식 킬른배소기로 처리한 배소덱스트린을 이용하여 알파-아밀라제로 처리하고, 글루코아밀라제를 첨가 후 당화하여 pH를 낮춰 효소의 작용을 정지시킨 다음, 강산성 양이온교환수지 칼럼을 이용하여 글루코스부분을 50%이상 분리제거하였다. 이에, 본 발명자들은 덱스트린 자체의 난소화성 성분을 최대한 생성시키고 전분의 변색을 방지하기 위해 전분에 가스상의 염산을 고온의 열풍과 함께 투입하고, 또한 알파-아밀라제의 반응 pH로 덱스트린을 미리 중화시켜 pH를 조절하는 단계를 생략하였다. 또한, 이 열처리 덱스트린에 난소화성의 기능성 첨가제를 혼합한 후 알파-아밀라제를 처리하고 pH를 낮춰 불활성화시킨 다음, 글루코아밀라제를 작용시키고 반응액의 난소화성 성분함량을 증가시키기 위해 트란스글루코시다제를 추가로 반응하여 활성탄 정제 및 여과후 균일입경의 이온교환수지 및 에탄올을 비롯한 유기용매로 단당류 등의 소화성부분을 제거하였다.

또한, 일반 회전식 배소기를 통해 제조된 덱스트린은 반응의 균일성 및 전분특유의 백도가 떨어져 효소반응 후 당액의 탈색공정 등 정제공정에서 상당한 과부하가 걸릴 수 있으나, 상기 발명에 사용된 열처리 덱스트린은 고온의 열풍을 이용하고 산화반응에 의한 전분의 변색을 막기 위해 기체상의 염산을 전분과 반응시킴으로써 소기의 목적을 달성할 수 있었다. 아울러, 덱스트린 제조시 마지막 공정에서 알파-아밀라제의 작용 pH 수준으로 미리 중화하여 덱스트린 수용액의 pH를 재조정하지 않고 바로 가수분해를 진행시킬 수 있었다.

이와 같이 본 발명자들에 의해서 종래 기술에 노출된 문제점을 해결하였음에도 불구하고, 알파-아밀라제의 작용으로 생성된 덱스트린의 정제, 탈색, 탈염 및 건조과정이 고품질의 난소화성 덱스트린을 제조하기에 충분히 정교하지 못하고, 또한 열처리 덱스트린 자체의 난소화성 성분의 가수분해 효소에 대한 저항성이 그다지 높지 않으므로, 난소화성 성분을 보충하기 위해 기능성 첨가물을 혼합하여 최종산물을 제조하여야 하는 등의 비효율성을 여전히 산업화에 장해가 되어 왔다.

이에, 본 발명자들은 종래의 난소화성 덱스트린의 정제과정을 세분화하여, 효소처리, 여과, 탈색, 탈염 및 건조 공정에 의하여 효소저항성이 높은 난소화성 성분의 함량을 효율적으로 증가시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기 방법에 의하여 제조된 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린을 제공하는 것이다.

제1도는 열처리 덱스트린으로부터 본 발명의 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

본 발명에서는 식물섬유음료 및 각종 기능성 건강식품소재로 사용되는 부원료로서의 전분을 원료로 고온에서 열처리하여 제조한 덱스트린에서, 효소처리, 여과, 탈색, 탈염 및 건조 공정에 의하여 난소화성 덱스트린을 제조하였다. 즉, 일반전분을 열풍으로 예비건조시킨 다음, 일정량의 가스상 염산(anhydrous hydrochloric acid)을 고온의 열풍과 함께 전분입자와 균일하게 반응시키고 일정시간 열처리한 다음, 여기에 온수를 투입하여 열처리 덱스트린을 용해시키고 알파-아밀라제를 작용시킨 후, 활성탄 처리와 여과 및 이온교환수지를 통해 탈색 및 탈염시키고 건조하여 난소화성 덱스트린을 제조하거나, 혹은 알파-아밀라제 처리 후 아밀로글루코시다제 처리와 활성탄 처리 및 포도당 분리 공정을 거치고, 여과 및 이온교환수지를 통해 탈색 및 탈염시키고 건조하여 난소화성 덱스트린을 제조하였다.

본 발명자들은 전술한 난소화성 덱스트린의 제조시 최적의 효소처리조건을 확립하고자, 열처리 덱스트린으로서 상업적으로 입수 가능한 덱스트린을 사용하여 열처리 덱스트린의 농도, 효소처리시 사용되는 알파-아밀라제의 양 및 효소반응시간을 확정하였다. 그 결과, 아밀라제 처리시 최적의 열처리 덱스트린 농도는 물에 대해 35 내지 45중량%, 적정한 효소농도는 덱스트린에 대해 0.05 내지 0.5중량%, 적정한 반응 시간은 100 내지 150분임을 확인하고, 이러한 조건으로 최상 품질의 난소화성 덱스트린을 제조할 수 있었다.

본 발명에 사용되는 전분은 상업적으로 용이하게 입수할 수 있는 일반 전분으로, 옥수수전분, 찰옥수수전분 및 소맥전분 등과 같은 지상전분과 감자전분, 고구마전분 및 타피오카전분 등과 같은 지하전분을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비교적 값이 싼 옥수수전분을 사용할 수 있다. 원료전분의 품질수준은 시중에 유통되고 있는 것이면 대체로 무난하다.

이하에서는, 본 발명의 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법을 공정에 따라 기술한다(참조: 제 1 도).

[제1공정: 열처리 덱스트린의 제조]

일반전분을 유동층건조기의 컨테이너에 넣고, 열풍으로 80 내지 120℃, 바람직하게는 95 내지 100℃에서 약 30분 동안 전분을 유동화시키면서 예비건조한다. 증류수로 50% 희석된 36% 농도의 염산을, 투입되는 열풍과 함께, 전분 건물량의 0.1 내지 1중량%, 바람직하게는 0.5중량%를 탑 스프레이(top spray)방식으로 균일하게 분무한다. 열원으로서는 스팀을 사용하여 110 내지 180℃, 바람직하게는 130 내지 140℃에서 열처리하며, 약 150분간 반응시킨다. 이어서, 공정의 확인이 완료되면 건조기에서 반응물을 상온으로 냉각시키고, 중화제로서 소량의 증류수에 용해된 암모니움 바이카보네이트 또는 무수 소디움 바이설파이트를 염산과 동일한 방법으로 분무하여 건식상태에서 혼합함으로써 pH를 5.5 내지 6.5으로 유지시키고, 다시 30분정도 냉각시켜 열처리 덱스트린을 제조한다. 이때, 중화제의 첨가량은 암모니움 바이카보네이트의 경우, 전분에 대해 0.1 내지 1.0중량%, 무수 소디움 바이설파이트의 경우, 0.1 내지 0.5중량%가 바람직하다.

하기 표 1은 상기 제1공정에 따라 제조된 열처리 덱스트린의 분석방법 및 분석결과를 요약하여 나타낸 것이다.

[제2공정 : 효소의 처리]

[제2-1공정: 알파-아밀라제의 처리]

상기 공정에서 수득한 열처리한 백색 덱스트린을 30 내지 50중량%, 바람직하게는 35 내지 45중량%의 농도가 되도록, 70 내지 90℃, 바람직하게는 약 80℃의 열수에 대하여 정속교반기로 교반하면서 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, NaOH를 사용하여 pH를 5.5 내지 6.5, 바람직하게는 약 5.8로 조절한다. 이 당액에 상업적으로 입수가능한 내열성 알파-아밀라제를 전기 열처리 덱스트린에 대해 0.05 내지 0.5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.3중량%, 가장 바람직하게는 약 0.2중량% 첨가하여, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 80 내지 100℃, 바람직하게는 90 내지 95℃로 당액의 온도를 유지하며, 100 내지 150분, 가장 바람직하게는 약 120분간 반응시킨다. 이렇게 해서 얻은 당액에 1N 염산용액을 첨가하여 pH를 3이하로 감소시킴으로써 효소를 실활시킨다. 이와같은 효소처리공정에 의하여 열처리 덱스트린 특유의 자극적인 냄새 및 바람직하지 않은 미각을 제거할 수 있다. 이어, 후술하는 제2-2공정을 채용하지 않고 여과 및 탈색공정으로 진입하는 경우에는, 덱스트린의 0.5 내지 1.0중량%, 바람직하게는 약 0.7중량%의 활성탄을 가하고 90℃이상으로 약 20 내지 40분간 방치한다.

[제2-2공정: 아미노글루코시다제의 처리]

상기 알파-아밀라제를 처리한 당액의 pH를 4.0 내지 5.0, 바람직하게는 4.5로 조절한 후, 상업적으로 입수가능한 아미노글루코시다제를 열처리 덱스트린에 대해 0.01 내지 0.1중량%, 바람직하게는 0.05중량% 첨가하여, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 50 내지 60℃, 바람직하게는 55℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 40 내지 55시간, 바람직하게는 약 48시간동안 반응시킨다. 이어, 덱스트린의 0.5 내지 1.0중량%, 바람직하게는 약 0.7중량%의 활성탄을 가하여 90℃이상으로 약 20 내지 40분간 방치한다. 그런 다음, 효소 작용이 완료된 당액 내에 생성된 포도당을 제거하기 위하여, 재킷이 달리 유리컬럼에 분리수지(UBK 530, 미쯔비시화성사, 일본국)를 채우고, 항온수조의 물을 계속 순환시켜 50 내지 70℃, 바람직하게는 60℃로 온도를 일정하게 유지시키면서, 50%로 농축시킨 상기 당액을 정량펌프를 이용하여 통액시키고, 집분획기를 통해 50%의 수율로 분취한다. 아울러, 열처리 덱스트린의 농도가 30중량%가 되도록 당액의 농도를 조절하고, 여기에 순도 95% 이상의 공업용 에탄올을 당액 중량의 3 내지 5배중량 첨가하여, 상온에서 2 내지 4시간, 바람직하게는 약 3시간 방치한 후, 생성된 침전(고분자 부분)과 상등액(포도당을 비롯한 저분자부분)을 분리한다. 생성된 침전은 증류수로 용해시키고, 잔여의 에탄올은 농축기를 통하여 완전히 제거한다.

[제3공정: 여과 및 탈색]

상기 제2-1공정과 제2-2공정에서 수득한 당액 각각을, 뷔히너 깔때기(B

chner funnel)에서 5A여과지를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시킨다. 그 후, 각각의 여과시킨 효소반응액으로부터 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(glass filter paper)로 여과하고, 막 여과지(membrane filter)를 사용하여 최종적으로 여과한다. 전기에서 수득한 여과시킨 각 효소반응액의 농도를 진공 증발농축기를 이용하여 40%로 조절한 후, 4% NaOH 용액으로 활성화시킨 음이온교환수지를 효소처리액 고형분대비 부피로 약 2배 첨가하고, 35 내지 45℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 20 내지 30시간 교반하여 탈색한다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거한다.

[제4공정: 탈염 및 건조과정]

상기 각 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온 및 음이온 교환수지를 부피비로 약 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염한다. 탈염된 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 35 내지 45%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기로 건조함으로써 최종적인 난소화성 덱스트린을 제조한다. 이 때, 전기 제2-1공정에 의하여 알파-아밀라제를 단독으로 처리한 당액은 이 최종 단계에서 '난소화성 덱스트린 I(이하에서는, 편의상 'GF-50'으로 칭하기도 함)'로 제조되고, 제2-2공정에 따라 아미노글루코시다제의 처리에 뒤이어 분리수지 및 에탄올에 의한 포도당 제거 과정을 거친 당액은 '난소화성 덱스트린 II(이하에서는, 편의상 'GF-70'으로 칭하기도 함)'로 제조된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위이가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예 1: 난소화성 덱스트린의 제조시 열처리 덱스트린 농도의 최적화 실험]

상업적으로 입수가능한 열처리 덱스트린인 황색 덱스트린(Cerestar, 1710dextrin, U.S.A.)을 80℃의 열수에 각각 30중량% 및 40중량%의 농도가 되도록 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하였다. 각각의 당액에 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 덱스트린에 대해 0.2중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 당액의 온도를 95℃로 유지하며 120분간 반응시켰다. 이렇게 해서 얻은 각각의 당액에 1N 염산용액을 첨가하여 pH를 3으로 감소시키고, 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄(삼양제넥스, 대한민국)을 첨가하고 30분간 90℃이상으로 가열함으로써 효소를 불활성화시켰다. 효소가 불활성화된 당액은 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman Internation al Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 응이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였다. 탈염된 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적인 난소화성 덱스트린을 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 하기에 개시된 방법으로 난소화성 성분 함량 및 식물섬유함량을 분석하여, 각각에 대하여 및 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber, 송곡화학, 일본국)와 비교하였다:

제조된 난소화성 덱스트린 1g을 정확히 측정하여 증류수 50㎖에 용해시키고 pH를 조절한 후, 100㎕의 내열성 알파-아밀라제를 넣고, 미리 95℃로 조절된 항온수조에서 30분간 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 다시 pH를 7.5로 조절하고, 단백질분해효소(protease, Sigma Chemical Co., U.S.A.) 500mg을 중류수 10㎖에 용해시킨 용액 100㎕를 넣고 60℃에서 30분간 반응시켰다. 상기 반응액의 pH를 다시 4.5로 조절한 후 아밀로글루코시다제를 100㎕ 넣고 60℃에서 30분간 반응시켜 효소처리를 완료하고, 상기 반응액에 0.3g의 활성탄을 넣고 끓여 효소를 불활성화시켰다. 당액을 여과한 후 100㎖로 부피를 조절하고, 탈염을 위해 이온교환수지에 통과시킨 후 5Bx로 농축하여 HPLC(Waters Co., U.S.A.)로 함유된 성분을 분석하였고, 아래의 계산식에 의하여 난소화성 성분의 함량을 구하였다:

이 때 HPLC의 분석조건으로, 칼럼은 슈가팩 1(sugar pak 1, 6.5×300mm, Waters Co., U.S.A.)를 사용하였고, 용출액은 초순수, 유속(flow rate)은 분당 0.4㎖, 오븐온도는 80℃로 조절하였으며, 각 시료는 100㎖를 주입하여 굴절률 검정기(RI detector)로 분석하였다.

분석 결과, 80℃의 열수에 열처리 덱스트린을 교반할 때, 덱스트린을 열수에 대하여 40중량%로 용해시킨 경우에 제조된 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린 또는 30중량%로 용해시킨 경우에 제조된 난소화성 덱스트린에 함유된 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 열처리 덱스트린 교반시 최적의 덱스트린 농도는 물에 대해 약 40중량%임을 알 수 있었다.

[실시예 2: 난소화성 덱스트린의 제조시 아밀라제 양의 최적화 실험]

황색 덱스트린(Cerestar, 1710dextrin, U.S.A.)을 80℃의 열수에 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서, 40중량%의 농도가 되도록 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하였다. 전기 당액을 균일한 네 분획으로 나눈 뒤, 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 각각의 분획에 대해 덱스트린 대비 0.1, 0.15, 0.2 및 0.3중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 당액의 온도를 95℃로 유지하며 120분간 반응시켰다. 이렇게 해서 얻은 각각의 당액에 1N 염산용액을 첨가하여 pH를 3으로 감소시키고, 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄(삼양제넥스, 대한민국)을 첨가하고 30분간 90℃이상으로 가열함으로써 효소를 불활성화시켰다. 효소가 불활성화된 당액은 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡입펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH 용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 각 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였다. 탈염된 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적인 난소화성 덱스트린을 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 난소화성 성분 함량 및 식물섬유량을 상기 실시예 1에 개시된 방법으로 분석하여, 각각에 대하여 및 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber)의 결과와 비교하였다.

분석 결과, 아밀라제의 양이 덱스트린 대비 0.2중량% 첨가되어 제조된 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린이나 다른 실험구의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 아밀라제 처리시 최적의 아밀라제의 양은 덱스트린에 대해 약 0.2중량%임을 알 수 있었다.

[실시예 3: 난소화성 덱스트린의 제조시 반응시간의 최적화 실험]

황색 덱스트린(Cerestar, 1710dextrin, U.S.A.)을 80℃의 열수에 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서, 40중량%의 농도가 되도록 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하였다. 본 당액을 균일한 세 분획으로 나눈 다음, 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 각각의 분획에 대해 덱스트린대비 0.2중량%씩 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 세 분획의 온도를 95℃로 유지하며 각각 1,2 및 3시간으로 시간을 달리하여 반응시켰다. 이렇게 해서 얻은 각각의 당액에 1N 염산용액을 첨가하여 pH를 3으로 감소시키고, 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄(삼양제넥스, 대한민국)을 첨가하고 30분간 90℃이상으로 가열함으로써 효소를 불활성화시켰다. 효소가 불활성화된 당액은 뷔휘너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였다. 탈염된 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적인 난소화성 덱스트린을 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 난소화성 성분 함량 및 식물섬유함량을 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 분석하여, 각각에 대하여 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber)의 결과와 비교하였다.

분석 결과, 아밀라제를 첨가하여 95℃에서 2시간동안 반응시킴으로써 제조한 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린이나 1시간 또는 3시간 동안 반응시킨 실험구의 덱스트린에 함유된 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 아밀라제 처리시 최적의 반응 시간은 약 2시간(120분)임을 알 수 있었다.

[실시예 4: 난소화성 덱스트린 I의 제조]

상기 실시예 1 내지 실시예 3으로부터 얻은 결과에 의거하여 최적조건으로 난소화성 덱스트린 I을 제조하였다.

수분 10%의 옥수수전분(삼양제넥스, 대한민국)을 유동층건조기(Glatt GmbH, Germany)의 컨테이너에 넣고, 열풍으로 100℃에서 30분동안 전분을 유동화시키면서 예비건조하였다. 전분이 5%의 수분함량을 가질 때, 투입되는 열풍과 함께, 증류수로 50% 희석된 36% 농도의 염산(송야원제약사, 1급, 일본국)을 탑 스프레이방식으로 균일하게 전분 건물량의 0.5%만큼 약 10분간 균일하게 분무하였다. 이 염산과 전분의 혼합물을 열매오일보일러(Glatt GmbH, Germany)를 사용하여, 혼합물의 온도를 기준으로 140℃에서 150분간 열처리하였다. 이어서, 공정의 확인이 완료되면 반응물을 냉각시키고, 중화제로서 전분에 대해 0.5중량% 암모니움 바이카보네이트를 증류수에 용해하여 염산과 동일한 방법으로 분무하여 건식상태에서 혼합함으로써 pH를 6으로 유지시킨 후, 다시 30분 정도 냉각시켜 열처리한 덱스트린을 수득하였다.

그런 다음, 상기 열처리한 백색 덱스트린을 80℃의 열수에 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서, 40중량%의 농도가 되도록 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하여, 전기 당액에 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.2중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 당액의 온도를 95℃로 유지하며 120분간 반응시켰다. 이렇게 해서 얻는 당액에 1N 염산용액을 첨가하여 pH를 3으로 감소시키고, 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄(삼양사제넥스, 대한민국)을 첨가하고 90℃이상으로 30분간 가열함으로써 효소를 불활성화시켰다. 효소가 불활성화된 당액은 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였다. 탈염된 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도 수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적으로 난소화성 덱스트린 I을 제조하였다.

[실시예 5: 난소화성 덱스트린의 제조시 아밀로글루코시다제 양의 최적화 실험]

상업적으로 입수가능한 열처리 덱스트린인 황색 덱스트린(Cerestar, 1710dextrin, U.S.A.)을 80℃의 열수에 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서, 40중량%의 농도가 되도록 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하여, 전기 당액에 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.2중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 당액의 온도를 95℃로 유지하며 120분간 반응시켰다.

전기 알파-아밀라제를 처리한 당액의 pH를 4.5로 조절한 후, 이를 동일한 네 분획으로 나누어, 아미노글루코시다제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., AMG 300L, Denmark)를 각각 열처리 덱스트린에 대해 0.01, 0.05, 0.07 및 0.1중량% 첨가하여, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 55℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 48시간동안 반응시키고, 이어 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄을 가하여 90℃에서 30분간 처리하였다. 각각의 당액을 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advatntec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F/, U.K. )로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이로써 효소 작용이 완료된 각 당액 내에 생성된 포도당을 제거하기 위하여, 재킷이 달린 1200㎖들이 유리컬럼에 분리수지(UBK 530, 미쯔비시화성사, 일본국)를 900㎖만큼 채우고, 항온수조의 물을 계속 순환시켜 60℃로 온도를 일정하게 유지시키면서, 50%로 농축시킨 각 당액을 정량펌프를 이용하여 분당 4.4㎖의 유속으로 통액시키고, 집분획기를 통해 50%의 수율로 분취하거나, 열처리 덱스트린의 농도가 30중량%가 되도록 각 당액의 농도를 조절하고, 여기에 순도 95% 이상의 공업용 에탄올을 각 당액 중량의 다섯배 첨가하여, 상온에서 3시간 동안 방치한 후, 생성된 침전(고분자 부분)과 상등액(포도당을 비롯한 저분자부분)을 분리하였다. 생성된 침전은 증류수로 용해시키고, 잔여의 에탄올은 농축기를 통하여 완전히 제거하였다. 이어, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 각각의 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였고, 각각의 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적으로 난소화성 덱스트린 네 종류를 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 난소화성 성분 함량 및 식물섬유함량을 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 분석하여, 각각에 대하여 및 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber)의 결과와 비교하였다.

분석 결과, 아밀로글루코시다제를 열처리 덱스트린에 대해 0.05중량% 첨가하여 반응시킴으로써 제조한 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린이나 다른 비교 실험구의 덱스트린에 함유된 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 아밀로글루코시다제 처리시 최적의 효소 농도는 열처리 덱스트린에 대해 약 0.05중량%임을 알 수 있었다.

[실시예 6: 난소화성 덱스트린의 제조시 아밀로글루코시다제 반응시간의 최적화 실험]

황색 덱스트린(Cerestar, 1710dextrin, U.S.A.)을 80℃의 열수에 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서, 40중량%의 농도가 되도록 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하여, 전기 당액에 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.2중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 당액의 온도를 95℃로 유지하며 120분간 반응시켰다.

전기 알파-아밀라제를 처리한 당액의 pH를 4.5로 조절한 후, 이를 동일한 네 분획으로 나누어, 각 분획에 아미노글루코시다제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., AMG 300L, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.05중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 55℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 각 분획을 각각 24, 36, 48 및 60시간동안 반응시키고, 이어 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄을 가하여 90℃에서 30분간 처리하였다. 각각의 당액을 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이로써 효소 작용이 완료된 각 당액 내에 생성된 포도당을 제거하기 위하여, 재킷이 달린 1200㎖들이 유리컬럼에 분리수지(UBK 530, 미쯔비시화성사, 일본국)를 900㎖만큼 채우고, 항온수조의 물을 계속 순환시켜 60℃로 온도를 일정하게 유지시키면서, 50%로 농축시킨 각 당액을 정량펌프를 이용하여 분당 4.4㎖의 유속으로 통액시키고, 집분획기를 통해 50%의 수율로 분취하거나, 열처리 덱스트린의 농도가 30중량%가 되도록 각 당액의 농도를 조절하고, 여기에 순도 95%이상의 공업용 에탄올을 각 당액 중량의 다섯배 첨가하여, 상온에서 3시간 동안 방치한 후, 생성된 침전(고분자 부분)과 상등액(포도당을 비롯한 저분자부분)을 분리하였다. 생성된 침전은 증류수로 용해시키고, 잔여의 에탄올은 농축기를 통하여 완전히 제거하였다. 이어, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 각각의 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였고, 각각의 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적으로 난소화성 덱스트린 네 종류를 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 난소화성 성분 함량 및 식물섬유함량을 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 분석하여, 각각에 대하여 및 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber)의 결과와 비교하였다.

분석 결과, 아밀로글루코시다제를 48시간 동안 반응시킴으로써 제조한 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린이나 다른 비교 실험구의 덱스트린에 함유된 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 아밀로글루코시다제 처리시 최적의 효소 반응 시간은 약 48시간임을 알 수 있었다.

[실시예 7: 난소화성 덱스트린의 제조시 에탄올 처리량의 최적화 실험]

전기 알파-아밀라제를 처리한 당액의 pH를 4.5로 조절한 후, 아미노글루코시다제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., AMG 300L, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.05중량% 첨가하여, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 55℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 48시간동안 반응시키고, 이어 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄을 가하여 90℃에서 30분간 처리하였다. 이로써 효소 작용이 완료된 당액 내에 생성된 포도당을 제거하기 위하여, 재킷이 달린 1200㎖들이 유리컬럼에 분리수지(UBK 530, 미쯔비시화성사, 일본국)를 900㎖만큼 채우고, 항온수조의 물을 계속 순환시켜 60℃로 온도를 일정하게 유지시키면서, 50%로 농축시킨 당액을 정량펌프를 이용하여 분당 4.4㎖의 유속으로 통액시키고, 집분획기를 통해 50%의 수율로 분취하거나, 열처리 덱스트린의 농도가 40중량%가 되도록 당액의 농도를 조절하고, 이 당액을 균등한 네 분획으로 나누어, 각각에 순도 95% 이상의 공업용 에탄올을 각 당액 중량의 3,5,7 및 10배 첨가하고, 상온에서 3시간 동안 방치한 후, 생성된 침전(고분자 부분)과 상등액(포도당을 비롯한 저분자부분)을 분리하였다. 생성된 침전은 증류수로 용해시키고, 잔여의 에탄올은 농축기를 통하여 완전히 제거하였다. 각각의 당액을 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공 흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막 여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 각각의 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였고, 각각의 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적으로 난소화성 덱스트린 네 종류를 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 난소화성 성분 함량 및 식물섬유함량을 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 분석하여, 각각에 대하여 및 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber)의 결과와 비교하였다.

분석 결과, 에탄올을 당액 중량의 5배 첨가하고 방치시킴으로써 제조한 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린이나 다른 비교 실험구의 덱스트린에 함유된 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 에탄올 처리시 최적의 에탄올의 양은 당액 중량에 대해 약 5배임을 알 수 있었다.

[실시예 8: 난소화성 덱스트린의 제조시 에탄올 처리 시간의 최적화 실험]

전기 알파-아밀라제를 처리한 당액의 pH를 4.5로 조절한 후, 아미노글루코시다제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., AMG 300L, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.05중량% 첨가하여, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 55℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 48시간동안 반응시켰고, 이어 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄을 가하여 90℃에서 30분간 처리하였다. 이로써 효소 작용이 완료된 당액 내에 생성된 포도당을 제거하기 위하여, 재킷이 달린 1200㎖들이 유리컬럼에 분리수지(UBK 530, 미쯔비시화성사, 일본국)를 900㎖만큼 채우고, 항온수조의 물을 계속 순환시켜 60℃로 온도를 일정하게 유지시키면서, 50%로 농축시킨 당액을 정량펌프를 이용하여 분당 4.4㎖의 유속으로 통액시키고, 집분획기를 통해 50%의 수율로 분취하거나, 열처리 덱스트린의 농도가 40중량%가 되도록 당액의 농도를 조절하고, 이 당액을 균등한 네 분획으로 나누어, 각각에 순도 95% 이상의 공업용 에탄올을 각 당액 중량의 5배 첨가하고, 상온에서 각각 1,3,5 및 7시간 동안 방치한 후, 생성된 침전(고분자 부분)과 상등액(포도당을 비롯한 저분자부분)을 분리하였다. 생성된 침전은 증류수로 용해시키고, 잔여의 에탄올은 농축기를 통하여 완전히 제거하였다. 각각의 당액을 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH 용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 각각의 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였고, 각각의 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적으로 난소화성 덱스트린 네 종류를 제조하였다. 최종 생산된 난소화성 덱스트린 각각에 대해 난소화성 성분 함량 및 식물섬유함량을 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 분석하여, 각각에 대하여 및 일본산 난소화성 덱스트린(Pine-Fiber)의 결과와 비교하였다.

분석 결과, 에탄올을 첨가한 후 3시간 동안 방치시킴으로써 제조한 난소화성 덱스트린의 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량이, 일본산 난소화성 덱스트린이나 다른 비교 실험구의 덱스트린에 함유된 난소화성 성분 함량 및 식물섬유 함량보다 높았다. 이로써, 에탄올 처리시 최적의 처리 시간은 약 3시간임을 알 수 있었다.

[실시예 9: 난소화성 덱스트린 II의 제조]

상기 실시예 5 내지 실시예 8로부터 얻은 결과에 의거하여 최적 조건으로 난소화성 덱스트린 II를 제조하였다.

수분 10%의 옥수수전분(삼양제넥스, 대한민국)을 유동층건조기(Glatt GmbH, Germany)의 컨테이너에 넣고, 열풍으로 100℃에서 30분동안 전분을 유동화시키면서 예비건조하였다. 전분이 5%의 수분함량을 가질 때, 투입되는 열풍과 함께, 증류수로 50% 희석된 36% 농도의 염산(송야원제약사, 1급, 일본국)을 탑 스프레이방식으로 균일하게 전분 건물량의 0.5%만큼 약 10분간 균일하게 분무하였다. 이 염산과 전분의 혼합물을 열매오일보일러(Glatt GmbH, Germany)를 사용하여, 혼합물의 온도를 기준으로 140℃에서 150분간 열처리하였다. 이어서, 공정의 확인이 완료되면 반응물을 냉각시키고, 중화제로서 전분에 대해 0.5중량% 암모니움 바이카보네이트를 증류수에 용해하여 염산과 동일한 방법으로 분무하여 건식상태에서 혼합함으로써 pH를 6으로 유지시킨 후, 다시 30분정도 냉각시켜 열처리한 덱스트린을 수득하였다.

그런 다음, 상기 열처리한 백색 덱스트린을 80℃의 열수에 정속교반기(동경이화학사, Chemy Stirrer B-100, 일본국)로 교반하면서, 40중량%의 농도가 되도록 서서히 첨가하여 완전히 용해시킨 후, 1N NaOH를 사용하여 pH를 5.8로 조절하여, 전기 당액에 내열성 알파-아밀라제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., 터마밀 120엘에스, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.2중량% 첨가하고, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용하여 당액의 온도를 95℃로 유지하며 120분간 반응시켰다.

전기 알파-아밀라제를 처리한 당액의 pH를 4.5로 조절한 후, 아미노글루코시다제(Novo Nordisk Bioindustry Ltd., AMG 300L, Denmark)를 열처리 덱스트린에 대해 0.05중량% 첨가하여, 미리 온도가 조절된 항온수조를 이용, 55℃로 온도를 일정하게 유지시키면서 48시간동안 반응시키고, 이어 덱스트린의 0.7중량%의 활성탄을 가하여 90℃에서 30분간 처리하였다. 이로써 효소 작용이 완료된 당액 내에 생성된 포도당을 제거하기 위하여, 재킷이 달린 1200㎖들이 유리컬럼에 분리수지(UBK 530, 미쯔비시화성사, 일본국)를 900㎖만큼 채우고, 항온수조의 물을 계속 순환시켜 60℃로 온도를 일정하게 유지시키면서, 50%로 농축시킨 상기 당액을 정량펌프를 이용하여 분당 4.4㎖의 유속으로 통액시키고, 집분획기를 통해 50%의 수율로 분취하거나, 열처리 덱스트린의 농도가 30중량%가 되도록 당액의 농도를 조절하고, 여기에 순도 95% 이상의 공업용 에탄올을 당액 중량의 다섯배 첨가하여, 상온에서 3시간 동안 방치한 후, 생성된 침전(고분자 부분)과 상등액(포도당을 비롯한 저분자부분)을 분리하였다. 생성된 침전은 증류수로 용해시키고, 잔여의 에탄올은 농축기를 통하여 완전히 제거하였다. 이 당액을 뷔히너 깔때기에서 여과지(Advantec Co., Toyo 5A, 일본국)를 이용, 진공흡인펌프로 흡입함으로써 예비여과시켰다. 그 후, 활성탄을 제거하기 위하여 유리여과지(Whatman International Ltd., GF/B, GF/F, U.K.)로 여과하고, 막여과지(Gelman Co., Supor-200, U.S.A.)을 사용하여 최종적으로 여과하였다. 이어, 진공 증발농축기(동경이화학사, NE-1V, 일본국)를 이용, 효소반응액의 농도를 40%로 조절한 후, 4% NaOH 용액으로 활성화시킨 음이온교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 40℃로 조절된 항온수조에서 정속교반기로 24시간 교반하여 덱스트린을 탈색하였다. 사용된 수지는 유리여과지를 사용하여 여과함으로써 제거하였다. 상기 여과액을 다시 40%로 농축하고, 양이온(삼양사, SK-1B, 대한민국) 및 음이온 교환수지(삼양사, WA 30, 대한민국)를 부피비로 1:2로 혼합한 활성화 혼합수지를 효소반응액의 고형분대비 부피비로 2배 첨가한 후 탈색과 동일한 조건으로 탈염하였다. 탈염된 당액을 진공농축기를 사용하여 다시 40%의 농도수준으로 농축하였다. 그런 다음, 분무건조기(Niro Atomizer Co., Denmark)로 건조함으로써 최종적으로 난소화성 덱스트린 Ⅱ를 제조하였다.

[실시예 10: 난소화성 덱스트린의 타액 알파-아밀라제에 의한 소화성 실험]

상기 실시예 4 및 9에서 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)의 농도가 5중량%가 되도록 0.05M 인산완충용액(pH 6.0)에 용해시킨 후, 시료그램당 160U의 타액 알파-아밀라제(Sigma Chemical Co., IX-4, U.S.A.)를 첨가하고, 37℃로 조절된 항온수조에서 각각 24시간동안 반응시키면서, 포도당의 생성을 포도당 분석기(glucose analyzer, Biochemistry Analyzer YSI 2700 SELECT, YSI Co., U.S.A.)로 측정하였다. 이 때, 대조구로는 일본산 난소화성 덱스트린(PF: Pine-Fiber, 송곡화학, 일본국), 폴리덱스트로스(PD: polydextrose, A.E. Staley Co., U.S.A.) 및 말토덱스트린(MD: maltodextrin, A. E. Staley, U.S.A.)을 이용하였다.

상기 효소반응을 수행하였을 때, 일본산 난소화성 덱스트린(PF)은 24시간동안 초기 포도당 함량에 비해 7.02%의 포도당이 증가하였고, 폴리덱스트로스(PD)는 5.77%, 말토덱스트린(MD)은 95.3%의 포도당이 증가된 반면, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)는 각각 5.47 및 4.29%의 포도당이 증가하였다. 이로써, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I 및 Ⅱ는 타액 알파-아밀라제에 대한 높은 효소저항성을 소지하고 있음을 알 수 있었다.

[실시예 11: 난소화성 덱스트린의 췌장 알파-아밀라제에 의한 소화성 실험]

상기 실시예 4 및 9에서 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)의 농도가 0.5중량%가 되도록 0.05M 인산완충용액(pH 6.6)에 용해시킨 후, 시료그램당 400U의 돼지 췌장 알파-아밀라제(Sigma Chemical Co., U.S.A.)를 첨가하고, 37℃로 조절된 항온수조에서 각각 2,4,6,8,10 및 24시간동안 반응시키면서, 포도당의 증가를 포도당 분석기로 측정하였다. 이후, 각 반응시간에서의 포도당함량을 초기의 포도당함량으로 나누어, 포도당의 생성비로 하였다. 이 때, 대조구로는 실시예 10에서와 마찬가지로, 일본산 난소화성 덱스트린, 폴리덱스트로스 및 말토덱스트린을 이용하였다.

상기 효소반응을 수행하였을 때, 일본산 난소화성 덱스트린(PF)은 24시간동안 초기 포도당 함량에 비해 1.24배의 포도당을 생성하였고, 폴리덱스트로스(PD)는 1.03배, 말토덱스트린(MD)은 6.55배의 포도당을 생성한 반면, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I 및 Ⅱ는 각각 1.15 및 1.03배의 포도당 생성비를 나타내었다. 이로써, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I 및 Ⅱ가 돼지유래 췌장 알파-아밀라제에 대하여 높은 효소저항성을 소지하고 있음을 알 수 있었다.

[실시예 12: 난소화성 덱스트린의 소장효소에 의한 소화성 실험]

상기 실시예 4 및 9에서 제조된 난소화성 덱스트린의 농도가 0.05중량%가 되도록 0.05M 인산완충용액(pH 6.6)에 용해시킨 후, 시료에 대해 0.2중량%의 쥐유래 소장효소(Sigma Chemical Co., U.S.A.)를 첨가하고, 37℃로 조절된 항온수조에서 각각 2,4,6,8,10 및 24시간동안 반응시키면서, 포도당의 증가를 포도당 분석기로 측정하였다. 이후, 각 반응시간에서의 포도당함량을 초기의 포도당함량으로 나누어, 포도당의 생성비로 하였다. 이 때, 대조구로는 실시예 10에서와 마찬가지로, 일본산 난소화성 덱스트린, 폴리덱스트로스 및 말토덱스트린을 이용하였다.

상기 효소반응을 수행하였을 때, 일본산 난소화성 덱스트린(PF)은 24시간동안 초기 포도당 함량에 비해 2.28배의 포도당을 생성하였고, 폴리덱스트로스(PD)는 1배, 말토덱스트린(MD)은 4.91배의 포도당을 생성한 반면, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)는 각각 1.6 및 1배의 포도당 생성비를 나타내었다. 이로써, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)가 쥐유래 소장효소에 대하여 높은 효소저항성을 소지하고 있음을 알 수 있었다.

[실시예 13: 난소화성 덱스트린의 췌장 알파-아밀라제 및 소장효소의 공동 작용에 의해 소화성 실험]

상기 실시예 4 및 9에서 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)의 농도가 0.5중량%가 되도록 0.05M 인산완충용액(pH 6.6)에 용해시킨 후, 시료그램당 400U의 돼지 췌장 알파-아밀라제와, 시료에 대해 0.2중량%의 쥐유래 소장효소를 첨가하고, 37℃로 조절된 항온수조에서 각각 2,4,6,8,10 및 24시간동안 반응시키면서, 포도당의 증가를 포도당 분석기로 측정하였다. 이후, 각 반응시간에서의 포도당함량을 초기의 포도당함량으로 나누어, 포도당의 생성비로 하였다. 이 때, 대조구로는 실시예 10에서와 마찬가지로, 일본산 난소화성 덱스트린, 폴리덱스트로스 및 말토덱스트린을 이용하였다.

상기 효소반응을 수행하였을 때, 일본산 난소화성 덱스트린(PF)은 24시간동안 초기 포도당 함량에 비해 4.32배의 포도당을 생성하였고, 폴리덱스트로스(PD)는 1.06배, 말토덱스트린(MD)은 10.3배의 포도당을 생성한 반면, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)는 각각 3.87 및 1.07배의 포도당 생성비를 나타내었다. 이로써, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)가 돼지유래 췌장 알파-아밀라제와 쥐유래 소장효소에 대하여 높은 효소저항성을 소지하고 있음을 알 수 있었다.

[실시예 14: 난소화성 덱스트린의 아밀로글루코시다제에 의한 소화성 실험]

상기 실시예 4 및 9에서 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)의 농도가 1중량%가 되도록 증류수에 용해시킨 후, 효소의 최적 pH인 4.5로 조절하고, 시료그램당 4㎕의 아밀로글루코시다제를 첨가하였다. 아밀로글루코시다제의 최적 온도인 60℃로 조절된 항온수조에서 각각 2,4,6,8,10 및 24시간동안 반응시키면서, 포도당의 증가를 포도당 분석기로 측정하였다. 이 때, 대조구로는 실시예 10에서와 마찬가지로, 일본산 난소화성 덱스트린, 폴리덱스트로스 및 말토덱스트린을 이용하였다.

상기 효소반응을 수행하였을 때, 일본산 난소화성 덱스트린(PF)은 24시간동안 4.64g/ℓ의 포도당을 생성하였고, 폴리덱스트로스(PD)는 0.634g/ℓ, 말토덱스트린(MD)은 9.88g/ℓ의 포도당을 생성한 반면, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)는 각각 4.4 및 1.06g/ℓ의 포도당 생성률을 나타내었다. 이로써, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)가 아밀로글루코시다제에 대하여 높은 효소저항성을 소지하고 있음을 알 수 있었다.

[실시예 15: 난소화성 덱스트린의 인공위액에 의한 소화성 실험]

상기 실시예 4 및 9에서 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)의 농도가 0.8중량%가 되도록 0.2M HCl-KCl 완충용액(pH 2.0)에 용해시킨 후, 37℃로 조절된 항온수조에서 각각 2,4,6,8,10 및 24시간동안 반응시키면서, 포도당의 증가를 포도당 분석기로 측정하였다. 이후, 각 반응시간에서의 포도당함량을 초기의 포도당함량으로 나누어, 포도당의 생성비로 하였다. 이 때, 대조구로는 실시예 10에서와 마찬가지로, 일본산 난소화성 덱스트린, 폴리덱스트로스 및 말토덱스트린을 이용하였다.

상기 효소반응을 수행하였을 때, 일본산 난소화성 덱스트린(PF)은 24시간동안 초기 포도당 함량에 비해 1.14배의 포도당을 생성하였고, 폴리덱스트로스(PD)는 1.06배, 말토덱스트린(MD)은 1.18배의 포도당을 생성한 반면, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)는 각각 1.04 및 1배의 포도당 생성비를 나타내었다. 이로써, 상기 실시예 4 및 9에 의하여 제조된 난소화성 덱스트린 I(GF-50) 및 Ⅱ(GF-70)는 인공위액에 대하여 높은 효소저항성을 소지하고 있음을 알 수 있었다.

[실시예 16: 흰쥐의 체내 지질대사에 대한 난소화성 덱스트린의 섭취효과]

[실험동물 및 실험식이]

본 발명에 따라 제조된 난소화성 덱스트린 I 내지 Ⅱ의 체내 지질대사에 대한 섭취 효과를 알아보고자 동물 실험을 행하였다. 체중 약 120g의 스프라그-다울리종(Sprague-Dawley) 숫컷 흰쥐(서울대학교 실험동물 사육장) 64마리를 임의 배치법으로 정상식이군(normal diet group, N)과 고지방식이군(high-fat diet group, H)로 나누고, 다시 이들 정상식이군(N) 및 고지방식이군(H) 각각을 식이중 0.5%의 셀룰로오스가 함유되어 있는 저섬유식이군(0.5 CL), 10% 셀룰로오스 식이군(10 CL), 10% 난소화성 덱스트린 I 식이군(10GF-50) 및 10% 난소화성 덱스트린 Ⅱ 식이군(10GF-70)으로 나눈후, 온도 22±2℃, 상대습도 65±5%로 환경 조절된 실험동물 사육실의 스테인레스 스틸사육장(cage)에서 한 마리씩 분리하여 8주 동안 사육하였다. 모든 실험 대상 동물에게는 해당 실험식이와 증류수를 자유섭취법(ad libitum)으로 급여하였다.

실험식이는 정제된 카제인(casein, 삼익유가공 주식회사), 옥수수 전분(삼양사), 옥수수 기름(해표-유니레버), 우지(서울농산주식회사에서 구입하여 정제한 것을 사용), 비타민 혼합물(AIN-76 pattern, Oriental 효모공업, 일본국) 및 조제한 미네랄 혼합물(AIN-76) 등을 원료로 하여, 흰쥐의 성장에 필요한 모든 영양소를 포함하도록 조제되었다(참조: 표 2). 단, 정상식이에는 콜레스테롤을 첨가하지 않았고, 고지방식이에만 콜레스테롤을 1% 첨가하였다.

[시료의 수집 및 분석]

8주 후, 식이 섭취 조건을 일정하게 하기 위하여 모든 흰쥐를 희생시키기 전날 하룻밤 동안 절삭시키고, 디에틸 에테르로 마취시킨 뒤 경동맥혈을 채취하였다. 채취한 혈액을 4℃에서 하룻밤 동안 방치한 후, 3000rpm에서 20분간 원심분리(Sorvall, GLC-2B, U.S.A.)함으로써 혈청을 분리하였다. 혈청의 총지질 농도는 프린지법(Fringe)으로 정량하였고, 혈청 콜레스테롤, 중성지방, HDL-콜레스테롤 및 혈당 농도는 건식생화학 측정기(Spotchem, Kyoto Co., Ltd., 일본국)를 사용하여 정량하였다.

혈액 채취 후에는 즉시 간을 적출하였다. 간에 부착된 지방을 제거하고, 0.9% 생리 식염수로 세척한 다음, 여과지로 수분을 닦고 무게를 측정한 후 즉시 -74℃에서 냉동 보관하였다. 이후 냉동 보관된 간을 꺼내어 간조직의 총지질 함량은 폴치(Folch)법을, 콜레스테롤 함량은 잘티스(Zaltis)법을, 중성지방 함량은 빅스(Biggs)법을 이용하여 정량하였다.

[통계 처리]

모든 정량 결과로부터 SAS 프로그램을 이용하여, 실험군마다 평균과 표준오차를 계산하였고, 군간의 차이는 P〈0.05 수준에서 아노바 테스트(ANOVA test)를 거친 후, 던컨의 다중 범위 테스트(Duncan's multiple range test)에 의하여 검증되었다. 혈청내 총지질, 중성지방, 콜레스테롤 및 혈당 농도를 측정한 결과는 하기 표 3에 개시하였고, 간조직의 총지질 및 콜레스테롤 함량은 하기 표 4에 개시하였다.

[결과 분석]

상기 표 3에서 보는 바와 같이, 혈청 총지질 농도 및 콜레스테롤 농도는 정상식이군과 고지방식이군을 막론하고 난소화성 덱스트린 식이군에서 유의적으로 낮았다. 혈청 중성지방 농도는 정상식이군과 고지방식이군 각각 내에서는 식이 성분에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 전체적으로 고지방식이군이 정상식이군에 비해 높은 경향을 보였다. 혈당농도는 정상식이군의 N10GF-50군에서 유의적으로 낮게 나타났다(p〈0.05). 특히 고지방식이군의 경우, 혈당 농도가 H10CL군, H10GF-50군과 H10GF-70군에서 유의적으로 낮게 나타나(p〈0.05), 셀룰로오스 및 난소화성 덱스트린 등의 섭취가 혈당 저하 효과를 보임을 알 수 있었다.

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 정상식이군의 경우 간내 총지질 함량은 식이성분에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나, 간의 총건조 무게(total dry weight)에 대하여 총지질 함량을 환산하였을 때, N10GF-70군의 총지질 함량이 N10GF-50군에 비해 유의적으로 높았고(p〈0.05), 콜레스테롤 함량은 N10GF-50군 및 N10GF-70군이 N10CL군에 비해 유의적으로 높았다(p〈0.05). 이 결과는 난소화성 덱스트린 식이군의 간의 무게가 다른 두 군의 간의 무게보다 높은 데에 기인한다.

고지방식이군의 경우, 간 건조무게 1g당 총지질 함량은 식이 성분에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 간의 총 건조무게에 대하여 환산하였을 때는 H10GF-50군 및 H10GF-70군 모두에서 총지질 함량이 유의적으로 낮았다(p〈0.05). 콜레스테롤 함량을 비교하면, 건조무게 1g당 함량 및 총 건조무게당 함량 모두가 H10GF-50군 및 H10GF-70군 모두에서 유의적으로 낮았다(p〈0.05).

상기 결과로부터, 난소화성 덱스트린의 섭취가 혈액 지질 농도, 혈당 및 간조직의 지질 함량을 효과적으로 저하시킨다는 것을 알 수 있었다. 또한 GF-50과 GF-70을 비교하면, 순도가 낮은 GF-50이 GF-70에 비하여 현저한 혈액 지질 농도, 혈당 및 간조직의 지질 함량 저하 효과를 보임을 알 수 있었다.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 전분소재를 이용하여 열처리 덱스트린을 제조한 다음, 효소처리, 여과, 탈색, 탈염 및 건조시켜 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명으로 제조된 난소화성 덱스트린은 다양한 효소에 대해 효소저항성을 소지하며, 흰쥐에서 혈액 지질 농도, 혈당 및 간조직의 지질 함량 저하 효과를 보이는 것이 밝혀졌으므로, 음료, 아이스크림, 빵, 과자 등을 비롯한 각종 식품에 기능성 소재로서 널리 이용될 수 있다. 아울러, 본 발명으로 제조된 난소화성 덱스트린은 지하전분, 특히 감자전분을 소재로 만든 난소화성 덱스트린 소재보다 백도면에서 다소 유리하며, 이를 통해 응용할 수 있는 식품의 분야도 더욱 확대되리라 기대된다.

Claims

원료전분을 열풍으로 예비건조시켜 가스상의 염산을 첨가하고 열처리한 후, 중화제를 건식상태로 혼합함으로써 제조된 열처리 덱스트린을 70 내지 90℃의 열수에 대해 30 내지 50중량% 농도로 용해시키고, 내열성 알파-아밀라제를 열처리 덱스트린에 대하여 0.05 내지 0.5중량%를 첨가하여, 80 내지 100℃에서 100 내지 150분간 반응시킨 다음, 활성탄을 열처리 덱스트린에 대해 약 0.5 내지 1.0중량% 처리하고 가열시켜 전기 효소를 불활성화시키는 공정; 전기 효소 반응액을 여과하여 활성탄을 제거하고, 음이온교환수지를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간동안 교반하여 탈색시킴으로써 탈색된 당액을 수득하는 공정; 및 전기 탈색된 당액에 양이온과 음이온이 혼합된 이온교환수지를 효소처리액에 고형분 대비 부피로 2배 첨가하고, 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간동안 교반하여 덱스트린을 탈염하고, 탈염된 당액을 35 내지 45%로 농축시킨 다음, 분무건조기로 건조시키는 공정을 포함하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
제1항에 있어서, 중화제는 증류수에 용해된 암모니움 바이카보네이트 또는 무수소디움 바이설파이트인 것을 특징으로 하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
제1항에 있어서, 알파-아밀라제 반응액의 pH를 3.0이하로 조절하고, 90℃이상으로 약 20 내지 40분간 가열하여 효소를 불활성화시키는 것을 특징으로 하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
제1항에 있어서, 여과는 유리여과지 및 막여과지로 수행하는 것을 특징으로 하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
제1항에 있어서, 양이온과 음이온이 혼합된 이온교환수지는 양이온 대 음이온의 부피비가 1:2가 되도록 혼합한 활성화 수지인 것을 특징으로 하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
제1항에 있어서, 알파-아밀라제의 반응과 활성탄 처리 공정 사이에 아밀로글루코시다제를 pH 4.0 내지 5.0 및 50 내지 60℃의 온도에서, 열처리 덱스트린에 대해 0.01 내지 0.1 중량% 첨가하여 40 내지 55시간 반응시키는 처리 공정을 포함하고; 및, 활성탄 처리와 여과 공정 사이에 UBK 530 분리수지 또는 에탄올을 이용한 포도당 분리공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
제6항에 있어서, 에탄올 처리 공정은 에탄올을 농도가 30중량%로 조절된 열처리 덱스트린 당액에 3 내지 7중량배 첨가하고, 상온에서 2 내지 4시간 방치한 후, 생성된 상등액을 침전으로부터 분리하여 처리하는 것을 특징으로 하는 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린의 제조방법.
원료전분을 열풍으로 예비건조시켜 가스상의 염산을 첨가하고 열처리한 후, 중화제를 건식상태로 혼합함으로써 제조된 열처리 덱스트린을 70 내지 90℃의 열수에 대해 30 내지 50중량% 농도로 용해시키고, 내열성 알파-아밀라제를 열처리 덱스트린에 대하여 0.05 내지 0.5중량%를 첨가하여, 80 내지 100℃에서 100 내지 150분간 반응시킨 다음, 활성탄을 열처리 덱스트린에 대해 약 0.5 내지 1.0중량% 처리하고 가열시켜 전기 효소를 불활성화시키는 공정; 전기 효소 반응액을 여과하여 활성탄을 제거하고, 음이온교환수지를 효소처리액 고형분대비 부피로 2배 첨가하고, 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간동안 교반하여 탈색시킴으로써 탈색된 당액을 수득하는 공정; 및, 전기 탈색된 당액에 양이온과 음이온이 혼합된 이온교환수지를 효소 처리액에 고형분 대비 부피로 2배 첨가하고, 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간동안 교반하여 덱스트린을 탈염하고, 탈염된 당액을 35 내지 45%로 농축시킨 다음, 분무 건조기로 건조시키는 공정에 의해 제조된 타액 알파-아밀라제, 췌장 알파-아밀라제, 소장효소 및 아밀로글루코시다제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 효소에 대하여 효소저항성이 높은 난소화성 덱스트린.