KR101345729B1 - 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 미강에 알파-아밀라아제(α-amylase)를 처리하여 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계; 상기 탈전분된 미강에 알칼리 용액을 첨가하고 반응시키는 알칼리 처리 단계; 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액에 에탄올 수용액을 처리하고 하층액을 취하여 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계; 및 상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 혼합하는 과정 및 상기 증류수를 투석하여 중량평균분자량이 13,000 이하의 물질을 제거하는 과정을 포함하는 아라비노자일란을 수득하는 단계를 포함하는 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 의하면, 기존 탈곡 과정에서 폐기물로 처리되거나 단순하게 사료 등으로 이용되고 있는 볏과 식물 중 쌀겨 즉 미강으로부터 기존 방법에 비하여 단순화된 공정을 통해 현저히 개선된 수율 및 순도로 항암활성 및 면역기능개선 활성 등 고기능성을 가진 생리활성물질인 아라비노자일란을 추출할 수 있다는 장점이 있다.

Description

미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법{METHOD OF EXTRACTING ARABINOXYLAN FROM RICE BRAN}

본 발명은 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 관한 것이다.

미강은 현미를 백미로 정미하는 과정에서 발생하는 부산물로서 쌀겨와 쌀눈으로 이루어진 분말을 말한다. 쌀의 영양성분의 거의 대부분은 미강에 포함되어 있는 것으로 알려져 있다. 보다 구체적으로, 상기 미강에는 풍부한 양의 지질, 비타민 B군 및 양질의 단백질이 포함되어 있고, 섬유질과 인 등의 미네랄도 풍부하게 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기와 같은 우수한 영양학적 가치에도 불구하고 미강은 미강유나 사료 및 비료 등으로만 사용되거나 농산 폐기물로 처리되고 있어 미강의 보다 폭넓은 산업적 이용방법에 대한 연구가 요구되고 있다.

또한, 최근에 상기 미강에 면역증강 활성, 항당뇨 활성 또는 항암 활성과 같은 생리활성을 가지고 있는 생리활성물질이 존재함이 보고된 바 있다. 상기 미강에 함유되어 있는 생리활성물질 중 하나인 아라비노자일란(arabinoxylan)은 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 분해하여 만든 아리비노오스와 자일로오스의 혼합물을 말한다.

상기 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스(cellulose), 리그닌(lignine) 또는 각종 팬토산(pentosan)과 함께 벼, 보리 옥수수 또는 밀과 같은 주로 볏과 식물의 세포막을 이루는 구성성분이다. 그 중에서도 종자껍질, 줄기 또는 잎에 가장 많이 함유되어 있고, 몇 종류의 단당으로 구성되는 헤테로 글루칸으로, 매우 복잡한 구조를 가진 물질이다. 상기 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스에 비해 분자당 중합도가 낮으며, 알카리에 잘 녹는 특징을 갖는다. 구체적으로, 상기 헤미셀룰로오스는 그 이름에서 알 수 있듯이 분자량이 셀룰로오스의 반정도인 10,000 Da 내지 40,000 Da으로 알려져 있다.

상기 헤미셀룰로오스를 이루는 물질은 식물의 종류에 따라 다르나, 주로 자일로오스로 이루어지고, 그 밖에 아라비노스(arbionse), 자일로오스(xylose), 람노오스(rhamnose), 갈락토오스(galatose), 만노오스(mannose) 또는 글루코오스(glulose)등이 포함된다.

상기 헤미셀룰로오스는 불용성의 헤미셀룰로오스 A와 수용성인 헤미셀룰로오스 B로 구분되며, 상기 수용성의 헤미셀룰로오스 B는 5탄당인 자일로스와 아라비노스로 이루어진 다당류인 아라비노자일란을 주성분으로 한다.

상기 아라비노자일란은 헤미셀룰로오스의 구성성분으로, 상기 헤미셀룰로오스로부터 수득될 수 있으며, 상기한 바와 같이 다양한 생리활성을 가지는 것으로 보고되어 있다.

일 예로, 상기 아라비노자일란은 면역계에서 매우 중요한 역할을 하는 NK(natural killer)세포를 활성화시켜 암치료에 있어서 화학요법 및 호르몬 요법에 대한 부작용을 현저히 감소시킬 수 있으며 에이즈(AIDS)치료에 있어서 잠재적 가치가 있다고 보고되고 있다. 구체적으로, 상기 아라비노자일란은 암이나 류마티스 관절염과 같은 면역계 질환이나, 천식, B형 간염, C형 간염, 감기, 또는 후천성면역결핍증(AIDS)과 같은 바이러스 질환에 우수한 효과가 있는 것으로 보고되어 있다.

상기한 바와 같이 미강에는 우수한 생리활성을 갖는 물질이 다량 포함되어 있으나, 상기 미강에 포함된 생리활성물질은 대부분이 식물 세포벽과 강하게 결합되어 있는 불용성 형태로 존재하기 때문에 생체에 이용되기 어렵다는 한계가 있다. 따라서, 상기 미강 내의 생리활성물질을 이용하기 위해서는 상기 생리활성물질이 생체에서 이용될 수 있도록 식물 세포벽과 분리하여 수용성 상태로 전환하는 과정이 필요하다.

이와 관련하여, 대한민국특허 제0379587호에는 압출성형과 복합효소처리방법으로 생리활성물질을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국특허 공개공보 제2004-0026917호에는 보리 겨에 함유되어 있는 헤미셀루로오스를 헤미셀루라아제로 분해하여 아라비녹실란을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술의 방법들은 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 순도 및 수율이 낮아 경제성이 없다는 문제점이 지적되어 왔다. 따라서 수율 및 순도면에서 개선되고, 공정이 단순한 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 대한 추가 연구의 필요성이 증가하고 있는 실정이다.

본 발명은 수율 및 순도가 개선된 미강으로부터 추출되는 아라비노자일란을 추출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계; 상기 탈전분된 미강을 알칼리 처리하는 단계; 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액에 에탄올 수용액을 처리하고 하층액을 취하여 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계; 및 상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 혼합하는 과정 및 상기 증류수를 투석하는 과정을 포함하는 아라비노자일란을 수득하는 단계를 포함하는 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명은 알파-아밀라아제(α-amylase)를 처리하여 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계; 상기 탈전분된 미강에 알칼리 용액을 첨가하고 반응시키는 알칼리 처리 단계; 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액에 에탄올 수용액을 처리하고 하층액을 취하여 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계; 및 상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 혼합하는 과정 및 상기 증류수를 투석하는 과정을 포함하는 아라비노자일란을 수득하는 단계를 포함하는 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명의 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법은 보다 구체적으로 탈지미강에 알파-아밀라아제(α-amylase)를 처리하여 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계; 상기 탈전분된 미강에 탈전분된 미강의 100 중량부를 기준으로 0.5N의 수산화나트륨(NaOH) 용액 2,000 중량부를 첨가하고 12 시간 동안 반응시키는 과정 및 상기 반응액에 산을 첨가하여 pH 6.5 내지 pH 7.5로 중화시키는 과정을 포함하는 알칼리 처리 단계; 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액을 6,000 rpm 내지 8,000 rpm의 조건에서 10분 내지 20분 동안 원심분리한 후 상등액을 취하는 과정, 상기 상등액과 90% 내지 99% 에탄올 수용액을 부피비를 기준으로 1:3 내지 1:5(상등액:에탄올 수용액)로 혼합한 후 20시간 내지 28시간 동안 방치한 후 하층액을 취하는 과정 및 상기 하층액을 6,000 rpm 내지 8,000 rpm의 조건에서 10 분 내지 20 분 동안 원심분리하여 액체를 제거한 후, 30℃ 내지 50℃의 조건에서 건조하여 건조물을 수득하는 과정을 포함하는 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계; 및 상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 첨가하여 용액을 제조하는 과정 및 상기 용액을 10℃ 이하의 조건에서 40시간 내지 56시간 동안 투석하여 중량평균분자량이 13,000 이하의 물질을 제거하는 과정을 포함하는 아라비노자일란을 수득하는 단계를 포함하는 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 있어서, 아라비노자일란이란 생리활성물질 중 하나로, 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 분해하여 만든 아리비노오스(arabinose)와 자일로오스(xylose)의 혼합물을 말한다. 자일로오스를 주쇄로하여 측쇄에 아라비노오스를 갖는 아마비노자일란은 자일로스가 알파-(1-4)결합으로 이루어진 중합체에 5탄당인 아라비노오스가 부분적으로 결합되어있는 구조이다.

본 발명에 있어서, 투석이란 반투막으로 콜로이드, 고분자용액을 싸고 이것을 순수 내지 다량의 용매에 담가두어 저분자나 이온으로 섞여 있는 불순물이 막 밖으로 확산하는 것을 이용하여 콜로이드, 고분자 용액을 정제하는 행위를 의미한다. 일 예로, 상기 투석과정을 통하여 중량평균분자량이 13,000 이하의 저분자 물질이 제거될 수 있다.

본 발명에 있어서, 아라비노자일란이란 아라비노자일란, 액체에 아라비노자일란이 녹아 있는 추출액 또는 상기 아라비노자일란이 녹아 있는 추출액의 건조물일 수 있다.

본 발명의 발명자들은 미강을 이용한 생리활성물질의 제조방법을 연구하던 중 탈지 미강에 알파-아밀라아제를 처리하여 탈전분화시킨 후, 알칼리 처리를 단독으로 수행하고, 이로부터 에탄올 침전 및 투석과정을 통해 아라비노자일란을 추출하는 경우, 기존의 다른 방법에 비하여 공정이 단순화될 뿐만 아니라 순도 및 수율이 현저히 향상되는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 추출방법은 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계; 상기 탈전분된 미강을 알칼리 처리하는 단계; 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액에 에탄올 수용액을 처리하고 하층액을 취하여 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계; 및 상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 혼합하는 과정 및 상기 증류수를 투석하는 과정을 포함하는 아라비노자일란을 수득하는 단계를 포함하는 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법에 관한 것이다.

상기 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계는 미강에 알파-아밀라아제(α-amylase)를 처리하는 방법으로 수행할 수 있다.

상기 미강이란 쌀의 도정과정에서 쌀겨를 제거하여 생산되는 현미의 외피 부분을 의미한다. 곡류의 외피는 일반적으로 브랜층(bran layer)를 주성분으로 하고, 때론 생산과정에서 씨눈(germ)이 포함되기도 한다. 상기 미강은 바람직하게는 지질이 제거된 탈지미강일 수 있다.

상기 탈지미강은 미강에서 용매로 미강유를 추출하고 남은 것을 말한다. 상기 탈지미강은 미강을 헥산용액에 진탕시켜 지질을 제거하는 방법으로 제조될 수 있다.

상기 알파-아밀라아제는 글리코겐 및 전분과 같은 다당류의 알파 결합을 가수분해하는 효소를 의미한다.

상기 미강에 알파-아밀라아제를 처리하는 방법은 상기 미강, 바람직하게는 탈지미강에 알파-아밀라아제를 첨가하고 반응시키는 방법으로 수행할 수 있고, 일 예로 탈지미강에 알파-아밀라아제인 Termamyl을 상기 기질 즉, 탈지미강 대비 0.05 중량% 내지 2 중량%, 보다 바람직하게는 1 중량%로 첨가하고, 90℃에서 3시간 동안 반응시키는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 효소처리 후에 상기 반응액을 원심분리하여 고형물을 취하는 방법을 더욱 수행할 수 있다. 상기 원심분리는 5,000 rpm 내지 9,000 rpm, 바람직하게는 6,000 rpm 내지 8,000 rpm, 보다 바람직하게는 7,000 rpm의 조건으로 1분 내지 30분, 바람직하게는 5분 내지 20분, 더욱 바람직하게는 10분 동안 수행할 수 있다. 상기 원심분리를 통하여 수득된 탈전분된 미강은 50℃ 내지 90℃, 바람직하게는 60℃ 내지 80℃, 더욱 바람직하게는 70℃의 온도조건에서 10시간 내지 14시간, 바람직하게는 12시간(overnight) 동안 건조하여 수분함량이 5% 미만, 일 예로 4.9% 내지 4.0%, 더욱 바람직하게는 4.5%이 되도록 건조과정을 수행할 수 있다.

상기 알칼리 처리 단계는 상기 탈전분된 미강, 구체적으로 상기 탈전분 및 건조를 수행한 미강에 알칼리 용액을 첨가하고 반응시키는 방법으로 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 탈전분된 미강에 탈전분된 미강 100 중량부를 기준으로 수산화나트륨(NaOH) 용액을 1,500 중량부 내지 2,500 중량부, 바람직하게는 1,750 중량부 내지 2,250 중량부, 더욱 바람직하게는 1,900 중량부 내지 2,100 중량부를 첨가하고 8시간 내지 16시간, 바람직하게는 10시간 내지 14시간, 더욱 바람직하게는 12시간 동안 반응시키는 과정 및 상기 반응액에 산을 첨가하여 pH 6.5 내지 pH 7.5, 바람직하게는 pH 6.7 내지 pH 7.3으로 중화시키는 과정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.

상기 알칼리 용액은 염기, 예컨대 하나 이상의 칼륨 및 나트륨과 같은 알칼리 금속의 히드록시드, 옥시드 및/또는 카보네이트 그리고 칼슘, 마그네슘 및 바륨과 같은 알칼리 토금속의 히드록시드, 옥시드 및 또는 카보네이트를 사용해서 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 알칼리 용액은 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 염기를 이용하여 제조된 것일 수 있다. 상기 알칼리 용액은 상기 염기에 추가되는 액체 운반체, 바람직하게 물을 포함할 수 있다. 일 예로 상기 알칼리 용액은 수산화 나트륨 용액일 수 있다. 상기 알칼리 용액은 0.2 N 내지 0.8 N, 바람직하게는 0.4 N 내지 0.6 N, 더욱 바람직하게는 0.5 N 의 수산화 나트륨 용액일 수 있다.

상기 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계는 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액에 에탄올 수용액을 처리하고 하층액을 취하는 방법으로 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계는 상기 알칼리 처리된 미강 알칼리 처리 용액을 6,000 rpm 내지 8,000 rpm, 바람직하게는 6,500 rpm 내지 7,500 rpm, 더욱 바람직하게는 7,000 rpm의 조건에서 5분 내지 30분, 바람직하게는 10분 내지 20분 동안 원심분리한 후 상등액을 취하는 과정, 상기 상등액과 90% 내지 99% 에탄올 수용액, 바람직하게는 93% 내지 97% 에탄올 수용액, 더욱 바람직하게는 95% 에탄올 수용액을 부피비를 기준으로 1:3 내지 1:5(상등액:에탄올 수용액), 바람직하게는 1:3.5 내지 1:4.5(상등액:에탄올 수용액), 더욱 바람직하게는 1:4(상등액:에탄올 수용액)로 혼합한 후 18시간 내지 30시간, 바람직하게는 20시간 내지 28시간, 더욱 바람직하게는 23시간 내지 25시간 동안 방치한 후 하층액을 취하는 과정 및 상기 하층액을 3,000 rpm 내지 10,000 rpm, 바람직하게는 5,000 rpm 내지 9,000 rpm, 더욱 바람직하게는 6,000 rpm 내지 8,000 rpm의 조건에서 5분 내지 30분, 바람직하게는 10분 내지 20분, 더욱 바람직하게는 15분 동안 원심분리하여 액체를 제거한 후, 30℃ 내지 50℃, 바람직하게는 35℃ 내지 45℃의 조건에서 30분 내지 2시간, 바람직하게는 45분 내지 1시간 30분 동안 건조하여 건조물을 수득하는 과정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.

상기 아라비노자일란을 수득하는 단계는 상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 혼합하는 과정 및 상기 증류수를 투석하는 과정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 아라비노자일란을 수득하는 단계는 상기 아라비노자일란 조추출물을 상기 조추출물 100 중량부를 기준으로 50 중량부 내지 200 중량부, 바람직하게는 75 중량부 내지 150 중량부의 증류수에 첨가하여 용액을 제조하는 과정 및 상기 용액을 10℃ 이하 조건 또는 8℃ 내지 4℃ 또는 6℃ 내지 4℃의 조건으로 20시간 내지 72시간, 바람직하게는 36시간 내지 60시간, 더욱 바람직하게는 40시간 내지 56시간 동안 투석하여 중량평균분자량이 13,000 이하의 물질을 제거하는 과정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.

상기 중량평균분자량이 13,000 이하의 물질을 제거하는 과정은 상이 용액을 투석백에 첨가한 후, 상기 투석백이 잠길 정도의 물에 담구어 두는 방법으로 수행할 수 있다.

본 발명은 쌀겨로부터 현저히 개선된 수율 및 순도로 항암 활성 및 인체면역기능 개선 활성에 탁월한 효능을 지닌 생리활성물질인 아라비노자일란을 추출할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 기존 탈곡 과정에서 폐기물로 처리되거나 단순하게 사료 등으로 이용되고 있는 볏과 식물 중 쌀겨 즉 미강으로부터 기존 방법에 비하여 현저히 개선된 수율 및 순도로 항암활성 및 면역기능개선 활성 등 고기능성을 가진 생리활성물질인 아라비노자일란을 추출할 수 있다는 장점이 있고, 상기 공정은 기존 공정을 개선하는 다른 발명에 비해서 공정을 단순화하여 공정에 사용되는 시간 및 비용을 최소화함으로써 경제성도 우수하다는 장점을 갖는다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명 추출법의 추출대상인 아라비노자일란의 화학식을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실험예 1. 원료의 준비 및 전처리 단계

도정 후 남은 탈지 미강을 주식회사 세림현미에서 수거하여 실험에 사용하였다. 상기 지방을 제거한 탈지미강 500 g을 10 kg의 증류수에 첨가하고, 이에 알파-아밀라아제인 Termamyl(Novo사, USA)를 중량을 기준으로 기질(탈지미강)대비 0.1% 즉, 0.5g 가한 후, 90℃에서 3시간 동안 반응시켰다. 상기 반응 후, 상기 반응액을 7,000 rpm의 조건으로 10분 동안 원심분리하여 상층액을 제거하고, 탈전분된 미강을 수득하였다. 상기 수득된 탈전분된 미강을 70℃에서 12시간(overnight) 동안 건조하여 수분함량이 4.5%까지 건조시켜 건조된 탈전분된 미강 200g을 수득하였다.

실험예 2. 원료의 본처리 단계

상기 수득된 건조된 탈전분된 미강에 대해 최적의 처리 조건을 확인하기 위하여, 다음과 같이 알칼리 처리, 고온 및 고압 처리, 효소처리 및 초음파 처리를 하기 표 1과 같이 각각 또는 조합하여 처리하였다. 하기 표 1에서 AC 처리는 고온 및 고압처리를 의미하고, US 처리는 초음파 처리를 의미한다.

2-1. 알칼리 처리

상기 실험예 1에서 수득된 탈지 및 탈전분된 미강에 0.5N 수산화 나트륨(NaOH)을 1 : 20(w:w)으로 혼합하고 15℃에서 12시간 처리한 후, 염산(HCl)을 사용하여 원료의 pH를 7.0으로 중화시켰다

2-2. 고온 및 고압 처리 ( AC )

상기 실험예 1에서 수득된 탈지 및 탈전분된 미강을 오토클레이브(autoclave, (주)N-biotek))를 이용하여 121℃ 및 2 atmHg의 온도 및 압력 조건으로 30분 동안 고온 및 고압처리 하였다.

2-3. 효소처리

상기 실험예 1에서 수득된 탈지 및 탈전분된 미강 200 g을 증류수 4 kg에 첨가한 후, 상기 미강 포함 증류수에 셀룰로스의 가수분해 반응을 촉매하는 효소인 셀룰라아제(cellulclase, cellulclast 1.5 LFG, Novozymes, USA)를 중량을 기준으로 기질(탈전분된 미강)대비 0.1% 즉, 0.2g 첨가한 후, 15℃에서 12시간 동안 반응시켰다

2-4. 초음파 처리 ( Ultrasocication , US )

상기 실험예 1에서 수득된 탈지 및 탈전분된 미강을 초음파기계(ultrasoicator, Bransonic ultrasonic cleaner 5210R-DTH, USA)를 이용하여 24kHz 및 68W의 조건으로 30분 동안 반응시켰다.

NO.	실험 조건
실시예1	AC 처리
실시예2	AC 처리 + 효소처리
실시예3	AC 처리 + 알칼리 처리
실시예4	AC 처리 + 알칼리 처리 + US 처리
실시예5	AC 처리 + 효소 + US 처리
실시예6	AC 처리 + 알칼리 처리
실시예7	AC 처리 + 효소처리
실시예8	효소처리
실시예9	알칼리 처리
실시예10	US 처리
실시예11	AC 처리 + 알칼리 처리 + 효소처리
실시예12	AC 처리 + US 처리

실험예 3. 원료의 수득처리 단계- 원심분리 후 상등액 제거하고 하층액에 에탄올 첨가하여 침전

상기 실험예 2에서 각각의 방법으로 처리된 원료를 7,000 rpm으로 15분간 원심분리하여 그 상등액을 회수한 후, 상기 상층액을 95% 에탄올 수용액과 부피비를 기준으로 1 : 4(상등액의 부피(v):95% 에탄올 수용액의 부피(v))로 혼합하고 24시간 동안 침전시켜, 알코올에 녹지 않는 셀룰로오즈를 분리하였다. 상기 에탄올 혼합액을 7000rpm 조건으로 15분 동안 원심분리하여 상등액을 제거하는 방법으로 알코올을 분리한 후, 상기 알코올을 오븐의 이용하여 40℃에서 1시간 동안 건조시켜 알코올 용매를 제거하였다. 상기 건조를 통하여 수득한 수득물을 상기 수득물과 동일한 중량의 증류수로 녹인 후, 투석백(dialysis tubing cellulose membrane)을 이용하여 10℃ 이하의 조건에서 2일간 투석하였다. 구체적으로 상기 수득한 수득물을 투석백에 첨가한 후, 투석백이 잠길 정도의 물에 2일간 담구어 두는 방법으로 투석을 수행하였다. 상기 투석을 통하여 중량평균분자량이 13,000 이하인 저분자 물질을 제거하여, 최종적으로 아라비노자일란을 수득하였다.

실험예 4. 아라비노자일란 추출 결과 확인

상기 실험예 3의 방법으로 수득한 수득물을 -40℃에서 동결건조시킨 후, GC(Gas Chromatography) 분석을 통한 구성당을 분석하여 수율 및 순도를 측정하였다). 상기 분석한 구성당의 종류는 람노스(rhamnose), 과당(fructose), 아리비노스(arabinose), 자일로스(xylose), 만노스(mannose), 갈락토스(galactose) 및 포도당(glucose)이었다. 상기 분석한 구성당의 각각의 함량을 분석한 후, 아라비노스 및 자일로스의 함량을 토대로, 아라비노자일란의 함량을 분석하였다.

상기 방법으로 측정한 각 실시예의 수율 및 순도의 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

NO.	아라비노자일란 순도(%)	회수량(g)	수율(%)	탈지미강원료대비 수율(%)
실시예1	47.79	0.40	4.00	1.60
실시예2	88.98	0.38	3.84	1.54
실시예3	90.14	2.12	21.22	8.49
실시예4	91.02	2.05	20.48	8.19
실시예5	72.56	0.59	5.92	2.37
실시예6	87.41	1.86	18.57	7.43
실시예7	66.30	0.32	3.20	1.28
실시예8	88.68	0.37	3.70	1.48
실시예9	92.20	2.33	23.30	9.32
실시예10	43.47	0.48	4.80	1.92
실시예11	88.87	1.91	19.10	7.64
실시예12	49.66	0.44	4.40	1.76

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 9의 알칼리 처리만을 수행한 경우의 방법이 아라비노자일란의 순도가 92.20%로 가장 높았고, 그 수율도 23.30%로 다른 처리구에 비해 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 반면, 고온 및 고압 처리나 초음파 처리의 경우에는 순도가 낮은 단점이 있었고, 효소처리의 경우에는 순도는 높았으나 수율이 낮은 문제점이 있었다. 또한, 알칼리 처리와 함께 다른 처리를 함께 실시하였을 때, 알칼리 단독 처리와 경우 비교하여 순도 및 수율면에서 유의적인 상승효과가 나타나지 않아, 알칼리 단독 처리만으로 아라비노자일란의 효율적인 분리가 가능한 것으로 확인되었다.

따라서, 처리 공정도 단순할 뿐만 아니라 수율 및 순도가 우수하다는 측면에서 미강으로부터 아라비노자일란을 처리하기 위해서는 알칼리 처리를 단독으로 수행하는 공정을 선택하는 것이 현저한 효과를 갖는다는 것이 확인되었다.

Claims (2)

1. 미강 용액에 알파-아밀라아제(α-amylase)를 가하고, 90℃에서 3시간 동안 반응시키는 알파-아밀라아제 처리과정; 상기 알파-아밀라아제를 처리한 탈지미강 용액을 7,000 rpm의 조건으로 10분 동안 원심분리하여 상층액을 제거하고, 탈전분된 탈지미강을 수득하는 탈지미강 수득과정; 및 상기 탈지미강을 70℃에서 12시간 동안 건조시켜 탈전분된 미강을 수득하는 과정을 포함하는 미강을 탈전분시키는 탈전분 단계;
   상기 탈전분된 미강을 121℃ 및 2 atmHg의 온도 및 압력 조건으로 30분 동안 처리하는 고온 및 고압처리 단계;
   상기 고온 및 고압처리된 미강에 상기 고온 및 고압처리된 미강 100 중량부를 기준으로 0.5N의 수산화나트륨(NaOH) 용액 2,000 중량부를 첨가하고 12 시간 동안 반응시키는 과정 및 상기 반응액에 산을 첨가하여 pH 7.0으로 중화시키는 과정을 포함하는 상기 고온 및 고압처리된 미강에 알칼리 용액을 첨가하고 반응시키는 알칼리 처리 단계;
   상기 알칼리 처리된 미강 용액을 초음파기를 이용하여 24 kHz 및 68 W의 조건으로 30분 동안 초음파 처리하는 초음파 처리 단계;
   상기 초음파 처리된 미강 용액을 7,000 rpm의 조건에서 15분 동안 원심분리한 후 상등액을 취하는 과정, 상기 상등액과 90% 내지 99% 에탄올 수용액을 부피비를 기준으로 1:4(상등액:에탄올 수용액)로 혼합하고 24시간 동안 방치한 후 하층액을 취하는 과정 및 상기 하층액을 7,000 rpm의 조건에서 15분 동안 원심분리하여 액체를 제거한 후, 30℃ 내지 50℃의 조건에서 건조하여 건조물을 수득하는 과정을 포함하는 아라비노자일란 조추출물을 수득하는 단계; 및
   상기 아라비노자일란 조추출물을 증류수에 첨가하여 용액을 제조하는 과정 및 상기 용액을 10℃의 조건에서 셀롤로오스 막(cellulose membrane)을 48시간 동안 투석하는 과정을 포함하는 아라비노자일란을 수득하는 단계
   를 포함하는 미강으로부터 아라비노자일란을 추출하는 방법.
2. 삭제

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