KR100466683B1 - 곡물주정용 조 글루코 아미라제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡물(穀物)을 발효시켜 곡물 주정(酒精)을 제조하는데 유용한 조 글루코아밀라제의 제조방법에 관한 것으로 아스페르길루스 우사미(Aspergillus usamii) 종균을 밀기울 배지(培地)에서 고체배양법으로 배양하여 역가(力價)가 높고, 내산성 이며 글루코아밀라제(glucoamylase) 이외에 알파-아밀라제(α-amylase), 푸로테아제(protease) 및 리파제(Lipase), 셀루라제(Cellulase)등의 곡물성분을 가수분해할 수 있는 다양한 효소들을 함유하는 글루코아밀라제를 주효소로 하는 곡물주정용 조효소(Crude enzyme)의 제조방법에 관한 것이다.

Description

곡물주정용 조 글루코 아미라제의 제조방법 {manufacturing method of crude glucoamylase for grains alcohol}

본 발명은 곡물(穀物)을 발효시켜 곡물 주정(酒精)을 제조하는데 유용한 조 글루코아밀라제의 제조방법에 관한 것이다.

구체적으로는 아스페르길루스 우사미(Aspergillus usamii) 종균을 밀기울 배지(培地)에서 고체배양법으로 배양하여 역가(力價)가 높고, 내산성이며 글루코아밀라제(glucoamylase)이외에 알파-아밀라제(α-amylase), 푸로테아제(protease)및 리파제(Lipase), 셀루라제(Cellulase)등의 곡물성분을 가수분해할 수 있는 다양한 효소들을 함유하는 글루코아밀라제를 주효소로 하는 곡물주정용 조효소(Crude enzyme)의 제조방법에 관한 것이다.

전분이나 글리코겐을 가수분해하는 효소를 아밀라제(amylase)라고하며 그중글루코스를 생성하는 아밀라제(glucose forming amylase)를 글루코아밀라제라 한다.

약·탁주나 소주 제조에 이용되는 곡물 주정(酒精)은 글루코아미라제를 주효소로하고 알파-아밀라제, 푸로 테아제, 리파제, 셀루라제등을 보조효소로 함유하고 있는 조효소에 의한 전분의 발효방법으로 제조된다. 일반적으로 곡물주정용 글루코아미라제 효소는 소맥피에 소맥분을 혼합하거나 소맥만을 분쇄하여서된 누룩원료 배지(培地)에 아스페루기루스 속의 종균을 배양시켜서 포자종균을 얻는다.

곡물 주정용 글루코아미라제를 제조하는 방법에 있어서, 포자 종균으로 사용하던 종래의 기술로 생산하는 조효소는 효소력(역가)이 약하고, 포자의 생산공정이 대기상태에 노출되어 배양관리 되므로 잡균의 혼입 위험이 높다.

일반적으로 효소의 역가가 낮게되면 곡물의 가수분해에 의해서 얻어지는 포도당이 부족하여 효모에 의한 소비량이 낮아지게 되고 건전한 활성효모의 개체수가 상대적으로 부족하여 잡균의 번식이 왕성하게 되며 산패(酸敗)현상이 나타나게된다.

곡물을 발효시켜 곡물주정을 제조하는 과정에서 발효액은 PH 3∼4의 산성을 띠게 되는데 이때 종균이 내산성이 약하게되면 효소의 기능이 상실되게 된다.

종래 포자를 물에 현탁하여 배지(培地)물질에 분무 접종하는 고체 배양법은 포자가 고르게 분산되지 않는 결점이 있고, 발아에 필요한 4-6시간동안에 공기중의 다른 미생물이 착생하여, 동시에 활성세포로 되므로, 오염배양이 될 가능성이 거의 필연적이다. 배양용기를 함석판 또는 목판상자를 사용할 경우 함석판은 열발산은좋으나 부식된 표면에 미생물이 잔존하기 쉬우므로 청결관리가 어렵고 발효실 면적당 생산량이 적다는 결점이 있고, 나무상자는 무게, 청결관리, 생산량은 물론 용기의 파손등 불합리하고 열발산이 어려워 좋은 배양이 되기 어렵다는 문제가 있다.

주정의 원료는 전분질이 70%이상이고 나머지는 수분, 단백질, 지질, 회분, 기타 미량성분으로 구성되어있으며 이중의 전분질이 효모의 생활자원으로 이용되는데 분해되지 않는 전분질이나 다른 영양성분을 효모는 이용하지 못하고 효모는 효소나 산(酸)으로 분해된 분해산물을 이용하며, 분해산물을 소화하여 당질은 알콜과 향기성분으로, 단백질과 지방질은 향기성분으로 대사하게된다.

전분질은 전분질 분해효소에 의하여 최종적으로 포도당으로 분해되고 효모는 포도당을 거쳐 피루빈산(pyruvic acid)으로 분해하고, 피루빈산을 무산소 상태에서 알콜과 탄산가스로 분해하여 방출하게된다. 이러한 대사과정에서 얻어진 에너지는 열, 운동, 화학에너지 등으로 사용된다.

단백질, 지질, 그 외의 미량성분은 효모의 세포막, 세포질을 형성하고, 대사와 활성, 생식등에 관여하는 영양성분으로 이용된다.

본 발명의 목적은 역가가 높고 곡물을 가수분해시키는데 필요한 다양한 효소를 고르게 함유하고 있으며 내산성이 우수한 글루코아밀라제를 주효소로하는 곡물 주정용 조효소를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명자는 PH를 2.5∼3.0으로 조성한 말분액중에서 액체배양한 아스페르기스 우사미 종균을 0.25∼0.35%의 염산이 함유되도록 희염산용액으로 처리한 원료(밀기울)에 접종 시킨후 40∼42시간 발효시켜주면 상기한 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 조효소를 제조할 수 있는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

도 1은 본 발명의 제조방법을 나타내는 공정의 흐름도(flow sheet)이다.

본 발명은 아스페르길루스 우사미 종균을 PH 2.5∼3.0의 말분액중에서 액체 배양법으로 배양하고 이를 0.25∼3.5%의 희염산용액이 함유되도록 처리한 밀기울 배지에 접종시킨후 고체배양법으로 배양하여 역가가 높고 내산성이며 글루코아밀라제 이외에 알파-아밀라제 푸로테아제 및 리파제, 셀루라제 등의 다양한 효소들을 함유하고 있는 클루코아밀라제를 주효소로하는 곡물주정용 조효소를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법으로 제조된 조효소는 역가가 높아 약·탁주나 소주와 같은 곡물주정 제조시 알콜발효 과정에서 당질의 결핍으로 인한 잡균의 번식으로 산패되는 현상을 억제시켜 줄수 있으며 다양한 효소성분을 함유하고 있어 원료의 분해산물이 특정한 성분만으로 편향되지 않으며 알콜발효 과정에서 주정이 증가하면 발효액이 산성으로 진행되는데 본 발명의 방법으로 제조된 조효소는 내산성이 강하므로 산성 발효액 중에서도 효소활성이 저하되지 않는다.

이하 도 1 도시된 공정 흐름도에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다.

<종균배양>

약 20mesh의 밀기울을 약10%의 농도로 물에 풀어서 말분액을 PH를 2.5∼3.0로 맞추고 121℃에서 30분간 멸균 처리한 후 냉각시킨다.

입도가 0.5~1.0㎜ 정도로 작은, 고운 밀기울을 이분야에서는 말분이라고 한다. 실험실적 순수 배양된 아스페르길루스 우사미 포자를 무균적으로 말분에 접종하고 무균공기를 공급하면서 온도를 자동 조절하는 방법으로 활성세포를 24∼48시간동안 액체 배양하여 균체수를 증식시킨다. 종래 이 분야에서 아스페르길루스 우사미 종균은 고체 배양법만으로 배양되었으며 아스페르길루스 우사미의 액체 배양법은 본 발명에서 최초로 시도된 것이다. 포자의 발아시간을 단축하여 배양시간을 연장하는 장점과 세포의 개체수를 무한정으로 증식시켜 본배지에 공급 접종하므로서 우점(優占)적 우세의 현상으로 다른 균류의 침입을 억제하여 보다 순수하게 배양할 수 있는 이점이 있다.

여러종류의 균류 혼재하여 있는 경우 개체수가 월등히 많은 균류가 개체수가 적은 다른균류의 증식을 억제시키는 효과를 갖게되는데 이러한 현상을 이 분야에서는 우점적 우세현상이라 한다.

<본배양>

본 발명은 원료물질에 희염산액을 고르게 혼합하여 증기 살균하는 공정을 수행 하므로서 배지중의 잡균을 살균하고 전분질의 일부를 산분해하여 종균 균체 착생을 돕고 배지성분을 생리활성물질로 분해 이용하기 용이하도록 배지조건을 조성하는 특성이 있다. 이때 원료물질에 염산 함유량이 0.25∼0.35%가 되도록 한다.

밀기울(원료물질)의 염산함유량이 0.25∼0.35%가 되도록 희염산액을 혼합한 다음 증자기에서 100∼105℃로 60분간 증기 멸균시킨 후 냉각시킨다.

냉각된 원료에 종균배양 단계에서 얻어진 순수 배양종균을 접종시킨 후 혼합용 스크류 컨베어에 통과시켜 배양용기에 두께가 일정하게 분주한다 이때 배양용기는 플라스틱으로된 모판상자를 이용한다.

모를 심는데 이용되는 플라스틱 모판상자는 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐 수지로 되어 있으며 바닥면에는 직경 0.5㎝정도의 구멍이 연속적으로 뚫려 있는 것이다.

배양용기로 사용되는 모판상자는 가로 60㎝, 세로 30㎝, 깊이 3㎝이다.

배양용기에 분주하고 자동송풍 시키면서 40∼42시간 발효시킨후 상자에서 분리하여 건조분쇄 하면 본 발명의 곡물주정용 조글루코아밀라제가 얻어진다.

본 발명에서 플라스틱으로된 배양상자를 사용하는 이유는 종래의 함석으로된 배양용기는 표면이 쉽게 부식되어 여기에 발효공정에 방해가 되는 미생물이 잔존하기 쉬우며 청결관리가 어렵고 발효실 면적당 생산량이 적다는 결점이 있으며 나무상자는 무게가 무겁고 청결관리가 어려우며 열발산이 잘되지 않아 생산량이 적다는 문제가 있었으나 플라스틱으로 된 배양상자는 가볍고 청결 관리가 용이하며 잡균이 잔존하기 어려우며 열발산 효과도 우수하기 때문에 생산량이 증대되는 이점이 있기 때문이다.

본 발명에서는 고체배양에 적합한 플라스틱으로 된 배양용기를 사용 하므로서 대량생산에서 온도조절이 쉽고 경제적이면서 공기중의 유효미생물의 유입과 공존을 자연스럽게 유도하는 배양용기 선정의 특징이 있다.

본 발명은 균학적 특성으로 다량의 글루코아밀라제를 단시간에 배지물질에 축적하며 알콜발효에 필요한 각종의 효소를 체내외에 고르게 함유하고, 특히 글루코아밀라제는 내산성이 강하여 기준조건에서 93%이상 잔존한다.

다음 [표 1]은 본 발명의 방법으로 배양된 종균과 종래의 종국포자 접종방법으로 배양된 종균의 역가를 비교한 것이다.

[표 1] 종균의 역가 비교

다음[표 2]는 원료물질은 희염산으로 처리하고 배양한 본 발명의 경우와 지하수로 처리하고 배양한 종래의 방법으로 생산된 글루코아밀라제의 역가를 비교한 것이다.

[표 2] 원료의 산처리 효과 비교

다음[표 3]은 동등한 조건하에서 본 발명의 플라스틱 상자를 이용하여 배양한 글루코아밀라제의 역가와 종래 함석 상자를 이용하여 배양한 글루코아밀라제의 역가를 비교하여 나타낸 것이다.

[표 3] 배양용기에 따른 역가

다음[표 4]는 본 발명의 "본배양"에서 희염산으로 처리하여 얻어진 글루코아밀라제의 내산성 역가를 나타낸 것이다.

[표 4]

(산처리조건 : pH 2.5용액 40℃에서 30분간 처리)

본 발명의 방법은 역가가 높고 내산성이며 글루코아밀라제 이외에 알파-아밀라제, 푸로테아제, 리파제, 셀루라제등 곡물 성분을 가수 분해하는 다양한 효소를 함유하고 있는 곡물주정용 글루코 아밀라제 조효소를 높은 효율로 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 곡물주정용 글루코아밀라제를 제조하는 방법에 있어서, 아스페르길루스 우사미 종균을 PH 2.5∼3.0으로 조정한 말분액중에서 액체배양법으로 배양하여 얻어진 액체배양종균을 염산함량이 0.25~0.35%인 멸균처리된 밀기울 원료에 접종시킨 후 배양용기에 분주, 고체 배양한 후 건조, 분쇄하여 곡물주정용 내산성 조 글루코아밀라제를 제조하는 방법.
2. 제 1항에 있어서 배양용기가 플라스틱 배양용기인 내산성 조 글루코아밀라제를 제조하는 방법.