KR101599588B1 - Methods for producing and separation of 3,6-anhydro?l-galactose from red algae by biological treatment - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하여, 홍조류 및 아가로오스를 가수분해하여 생성된 당혼합물을 기질로 하여 혼합균주를 배양하는 과정을 거침으로써 갈락토오스 및 5-하이드로메틸푸르풀랄를 대사를 통해 용이하게 제거 할 수 있게 되었다. 상기 실시로 인해 배양액을 원심분리기 및 고성능액체크로마토그래피 만을 이용하여 보다 쉽게 무수갈락토오스를 분리 정제할 수 있어, 고순도의 무수갈락토오스를 효율적으로 대량생산 가능할 수 있다.According to the present invention, galactose and 5-hydro-methylpurfural can be easily removed through metabolism by culturing a mixed strain using a sugar mixture produced by hydrolyzing red algae and agarose as a substrate . As a result, the anhydrous galactose can be separated and purified more easily by using the centrifugal separator and the high performance liquid chromatography, and high-purity anhydrous galactose can be mass-produced efficiently.

Description

생물학적 방법을 이용한 홍조류로부터 3,6-무수갈락토오스의 제조 및 분리 정제 방법{METHODS FOR PRODUCING AND SEPARATION OF 3,6-ANHYDRO?L-GALACTOSE FROM RED ALGAE BY BIOLOGICAL TREATMENT}METHODS FOR PRODUCING AND SEPARATION OF 3,6-ANHYDRO? L-GALACTOSE FROM RED ALGAE BY BIOLOGICAL TREATMENT BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing 3,6-

본 발명은 홍조류 및 아가로오스로부터 무수갈락토오스를 효율적으로 대량 분리 정제하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 다당류를 원료로 하여 산을 촉매로 하는 가수분해의 조건을 조절하여 당화반응을 최적화하는 과정을 수행한 후, 혼합균주를 이용한 생물학적 발효과정을 통해 당혼합물에 포함되어 있는 갈락토오스와 5-하이드록시메틸푸르푸랄만을 선택적으로 분해하여 배양액에 잔존하는 무수갈락토오스를 효율적으로 대량 생산하는 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for efficiently mass-separating and purifying anhydrous galactose from red algae and agarose, and more particularly, to a method for efficiently purifying anhydrous galactose by adjusting the conditions of hydrolysis using an acid as a catalyst, And a method for efficiently mass-producing anhydrous galactose remaining in a culture solution by selectively decomposing only galactose and 5-hydroxymethyl furfural contained in the saccharide mixture through a biological fermentation process using a mixed strain will be.

홍조류는 산지와 채취한 시기, 종류에 따라서 성분 함량이 다르게 나타나는데, 홍조류 중 대표 종인 우뭇가사리(Gelidium Amaansii)의 구성성분은 건조중량 비율로 탄수화물이 75.5%, 단백질 18.5%, 지질 0.6%, 회분 등 약 5.4%로 이루어져 있다. The content of red algae varies depending on the region and the time and type of red algae. The composition of Gelidium Amaansii , the representative species of red algae, is composed of 75.5% of carbohydrates, 18.5% of protein, 0.6% of lipids, 5.4%.

우뭇가사리의 대부분을 이루는 아가(Agar)는 직선상의 분자구조를 가지는 다당류인 아가로오스(agarose, 약 70%)와 가지가 달린 구조를 가지는 다당류인 아가로펙틴 (agaropectin, 약 30%)의 두 성분으로 구성되어 있다. Agar, which forms most of the mugwort, is composed of agarose (about 70%), a polysaccharide having a linear molecular structure, and agaropectin (about 30%), a branched polysaccharide .

아가로오스는 β-D-갈락토오스(galactose)와 α-L-3,6무수갈락토오스 (anhyrogalactose)가 α-1,3 결합과 β-1,4 결합에 의해 교대로 형성된 이당류인 아가로비오스(agarobiose)의 중합체인 선형고분자이며, Agarose is a disaccharide in which β-D-galactose and α-L-3,6 anhydrogalactose are alternately formed by α-1,3 bonds and β-1,4 bonds. agarobiose, which is a linear polymer,

아가로펙틴은 본질적으로 아가로오스 단위로 되어있으나 일부의 갈락토오스가 황산 에스터(sulfate ester)의 황산기와 칼슘이온과의 이온 결합을 통하여 서로 횡적으로 결합되어 있는 구조이다. 아가 성분 중에서 갈락토오스와 무수갈락토오스의 비율은 0.44:0.56인 것으로 알려져 있다(Duckworth, M. and W. Yaphe (1971) Carbohydrate Research 16, 435-445).Agaropectin is essentially an agarose unit, but some galactose is transversely bound to one another through ionic bonds between sulfate groups and sulfate ions. The ratio of galactose to anhydrous galactose in the agar component is known to be 0.44: 0.56 (Duckworth, M. and W. Yaphe (1971) Carbohydrate Research 16, 435-445).

갈락토오스와 무수갈락토오스는 홍조류의 산 가수분해 공정이나 효소 당화공정을 이용해서 얻을 수 있는데, 대부분 갈락토오스와 무수갈락토오스의 혼합물 형태로 얻어지는 것으로 알려져 있다. Galactose and anhydrous galactose can be obtained by an acid hydrolysis process or an enzyme saccharification process of red algae, most of which are known to be obtained in the form of a mixture of galactose and anhydrous galactose.

상기 산 가수분해 방법은 아가로오스가 셀룰로오스와 달리 화학구조상 고리변형(ring strain)이 큰 무수갈락토오스로 인해 산성조건 하에서 보다 민감하게 반응하며, 아가로오스 간의 연결이 일반적인 C1-C4 연결이 아닌 C1-C3 로 되어있어, 목질계 바이오매스 유래 출발물질인 셀룰로오스보다 훨씬 온화한 산성조건 하에서도 전환반응이 진행될 수 있다는 장점이 있다. 아가로오스의 당화반응의 메커니즘을 살펴보면, 우선 아가로오스 분자 내의 산소원자 위로 수소이온이 결합하여 양이온으로 활성화된 후 아가로오스 분자 내의 전자들이 이동하며 반응이 시작된다. 이때 전자들의 이동에 의해 분자 내의 화학결합이 동시 다발적으로 끊어지거나 재생성되는 상황이 발생하며, 이로 인해 반응용액 내에는 평형관계를 갖는 수많은 중간체가 존재하게 된다. In the acid hydrolysis method, agarose is reacted more sensitively under acidic conditions due to anhydrous galactose having a large ring strain due to its chemical structure, unlike cellulose, and the connection between agarose is not C1 -C3, which is advantageous in that the conversion reaction can proceed even under acidic conditions, which are much milder than cellulose, which is a starting material derived from woody biomass. The mechanism of the saccharification reaction of agarose is as follows. First, hydrogen ions bind to oxygen atoms in agarose molecules and are activated as cations. Then, electrons in the agarose molecules move and reaction starts. At this time, the chemical bonds in the molecule are simultaneously broken or regenerated due to the movement of electrons, resulting in a large number of intermediates having an equilibrium relationship in the reaction solution.

산 가수분해방법은 효소당화방법에 비해 값이 싸고, 반응시간이 짧으며, 반응과정이 간단하기 때문에 무수갈락토오스의 대량생산에 있어서는 산 가수분해의 공정이 더욱 선호되고 있다. 그러나, 무수갈락토오스의 고리변형 등으로 야기되는 아가로오스의 산 가수분해 방법의 문제점은 무수갈락토오스가 산에 매우 불안정함에 따라 발효를 저해하는 5-하이드록시메틸푸르푸랄 (5-Hyrodoxymethylfurfural, 5-HMF)로의 전환이 쉬워, 후공정으로 발효공정을 사용하기 어렵다는 문제가 있다. The acid hydrolysis process is preferred to the acid hydrolysis process in the mass production of anhydrous galactose because the acid hydrolysis method is inexpensive compared to the enzyme saccharification method, the reaction time is short, and the reaction process is simple. However, the problem of the acid hydrolysis method of agarose caused by the ring deformation of galactose anhydrous is that 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), which inhibits fermentation as galactose anhydrous is very unstable in acid ), Which makes it difficult to use the fermentation process as a post-process.

상기 효소당화의 경우에는 산 가수분해를 이용한 당화방법에 비해 반응시간이 길고, 공정비용이 높은 단점이 있으며, 산 가수분해 방법보다 복잡한 반응 과정을 거치기 때문에, 대량 생산공정에 적용하는데 어려움이 많은 단점이 있다. 아가로오스의 효소당화 방법의 한 예로 한국공개특허 제 10-2011-0072958호에서는 사카로파거스 데그러단스 2-40로부터 조효소액을 분획하여 아가로오스를 분해하여 무수갈락토오스를 생성하는 당화방법을 공개하였다. The enzyme saccharification has a disadvantage in that the reaction time is longer and the process cost is higher than that of the saccharification method using acid hydrolysis and the reaction is more complicated than the acid hydrolysis method, . As an example of an enzymatic saccharification method of agarose, Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0072958 discloses a saccharification method in which crude enzyme solution is fractionated from Saccharophagus digaltone 2-40 to decompose agarose to produce anhydrogalactose .

최근 무수갈락토오즈가 항혈전능, 항암성, 항고혈압성등의 생리적 활성이 알려지고, 미백효과, 보습효과 등을 가지는 기능성 화장품 소재에 사용되는 고부가 물질로 사용될 수 있음이 밝혀지면서, 홍조류를 분해해서 얻은 단량류의 혼합물로부터 무수갈락토오스를 분리하는 방법들이 개발되고 있다. Recently, it has been found that anhydrous galactose can be used as a high-priced substance used in functional cosmetic materials having known antifibrinolytic activity, anticancer activity, antihypertensive activity, etc. and having a whitening effect and moisturizing effect, Methods for separating anhydrous galactose from a mixture of monomers obtained by decomposition have been developed.

대한민국공개특허 제2010-0116932호 에서는 순환분취크로마토그래피를 이용하여 갈락토오스 및 무수갈락토오스 혼합물로부터 무수갈락토오스를 분리 정제하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이러한 방식은 무수갈락토오스를 갈락토오스 피크로부터 분리하기 위하여 4회 이상의 반복 순환을 수행해야 하는 시간적인 소요가 필요하며, 상기 방법으로 실시된 시료를 분석해 보았을 때 크로마토그래피의 기법만으로는 갈락토오스의 분리가 완벽하게 수행되지 않고, 산을 이용한 당화반응에서 생성된 부가 생성물이 잔존하는 문제가 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0116932 discloses a method for separating and purifying anhydrous galactose from a mixture of galactose and anhydrous galactose using circulating aliquot chromatography. However, this method requires a time-consuming period of 4 or more cycles to separate anhydrous galactose from the galactose peak. When analyzing the sample, the separation of galactose is completely performed by the chromatography technique alone There is a problem in that adducts generated in the glycation reaction using an acid remain.

이에 따라, 홍조류의 분해하는 당화공정에서 무수갈락토오스를 효과적으로 대량 생산할 수 있는 방안들에 대한 요구가 계속되고 있다. Accordingly, there is a continuing need for effective mass production of anhydrous galactose in the glycosylation step of decomposing red algae.

한편, 홍조류(우뭇가사리, 꼬시래기 등)의 당화공정은 크게 묽은 황산, 염산 등의 수용액을 혼합하여 가수분해하는 화학적인 방법과, 아가로오스와 같은 다당류를 분해할 수 있는 효소인 아가레이즈를 이용하여 분해하는 효소당화 방법으로 구분된다. On the other hand, the glycosylation process of red algae (eg, persimmon leaves, cucurbit, etc.) is largely divided into chemical methods of hydrolyzing an aqueous solution such as dilute sulfuric acid and hydrochloric acid and agarase as an enzyme capable of degrading polysaccharides such as agarose And the enzymatic saccharification method for decomposing.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 홍조류 또는 아가로오스의 당화 공정에서 무수갈락토오스를 효과적으로 대량 생산하는 방법을 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a method for efficiently mass-producing anhydrous galactose in the saccharification process of red algae or agarose.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 산 가수분해를 통해서 얻어지는 홍조류 또는 아가로오스의 당화액에서 무수갈락토오스를 효과적으로 분리하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for effectively separating anhydrous galactose from a glycoside of red algae or agarose obtained through acid hydrolysis.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 산 가수분해를 통해서 얻어지는 홍조류 또는 아가로오스의 당화액에서 갈락토오스를 효과적으로 제거하여 무수갈락토오스를 대량 생산하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for mass production of anhydrous galactose by effectively removing galactose from a glycoside of red algae or agarose obtained through acid hydrolysis.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 산 가수분해를 통해서 얻어지는 홍조류 또는 아가로오스의 당화액에서 5-하이드록시메틸푸르푸랄을 제거하여 무수갈락토오스를 대량 생산하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for mass production of anhydrous galactose by removing 5-hydroxymethyl furfural from a glycoside of red algae or agarose obtained through acid hydrolysis.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 산 가수분해를 통해서 얻어지는 홍조류 또는 아가로오스의 당화액에서 무수갈락토오스를 분리하고, 이를 다시 고순도로 정제하는 방법을 제공하는 것이다. A further object of the present invention is to provide a method of separating anhydrous galactose from a glycosylated red alga or agarose obtained through acid hydrolysis and purifying it again with high purity.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 In order to solve the above problems,

홍조류나 아가로오스를 분해하여 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 당혼합물을 생성하는 단계; Decomposing algae or agarose to produce a sugar mixture comprising galactose and anhydrogalactose;

상기 당혼합물을 기질로 하여 혼합균주배양을 통해 상기 갈락토오스를 분해하는 단계; 및 Decomposing the galactose through culturing the mixed strain using the sugar mixture as a substrate; And

무수 갈락토오스를 정제하여 분리하는 단계를 포함하여 이루어진다.And separating and separating anhydrous galactose.

본 발명에 있어서, 상기 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함한 당 혼합물은 대량생산이 용이하도록 홍조류 및/또는 아가로오스를 산을 촉매로 한 가수분해 반응을 통해 당화되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the saccharide mixture containing galactose and anhydrous galactose be saccharified through acid hydrolysis reaction of red algae and / or agarose to facilitate mass production.

본 발명에 있어서, 상기 산을 촉매로 이용한 당화 공정은 5-하이드록시메틸푸르푸랄과 같은 물질의 생성을 억제할 수 있도록 황산 수용액을 촉매로 100~140 ℃의 온도에서 10분 이내로, 바람직하게는 140 ℃의 온도에서 10 분 동안 0.1 N 의 황산 수용액을 촉매로 하여 이루어지는 것이 바람직하다. In the present invention, in the saccharification process using the acid as a catalyst, the sulfuric acid aqueous solution is catalyzed at a temperature of 100 to 140 ° C. for 10 minutes or less, preferably, It is preferable to use 0.1 N sulfuric acid aqueous solution as a catalyst at a temperature of 140 캜 for 10 minutes.

본 발명에 있어서, 상기 혼합 균주는 갈락토오스를 대사할 수 있는 2 이상의 균주 혼합물이며, 바람직하게는 갈락토오스와 함께 아가로오스가 과분해되어 생성되는 5-하이드록시메틸푸르푸랄를 대사할 수 있는 것이 바람직하다. In the present invention, the above-mentioned mixed strain is a mixture of two or more strains capable of metabolizing galactose. Preferably, it is preferably capable of metabolizing 5-hydroxymethylpurfural produced by over-cleaving agarose together with galactose Do.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 혼합 균주는 해조류 다시마로부터 분리해서 얻을 수 있으며, 구체적으로 비브리오(Vibrio parahaemolyticus, Vibrio furnissii strain), 크렙시엘라(Klebsiella ornithinolytica, Klebsiella pneumonia), 싸이토박터(Citrobacter murliniae, Citrobacter sedlakii, Citrobacter braakii), 엔테로박터(Enterobacter ludwigii), 프로티우스(Proteus mirabilis strain), 시겔라(Shigella flexneri strain) 에서 선택되는 2 이상의 균주를 포함하고, 바람직하게는 전부를 포함할 수 있다. In the practice of the present invention, the mixed strains can be obtained by separating from seaweed seaweed, and specifically, Vibrio parahaemolyticus , Vibrio furnissii strain, Klebsiella ornithinolytica , Klebsiella pneumonia , Citrobacter murliniae , Citrobacter sedilakii , Citrobacter braakii , Enterobacter ludwigii , Proteus mirabilis strain, Shigella flexneri strain, and preferably all of them.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 혼합균주 배양액에 추가적으로 혼합균주 성장을 돕기 위한 minimum salts등을 투입하는 것도 가능하나, 정제에 용이성을 고려하여 당혼합물만을 이용하는 것을 바람직하다. In the practice of the present invention, it is possible to add minimum salts or the like to the mixed culture medium for the purpose of assisting the growth of mixed strains, but it is preferable to use only the mixture of the saccharides in consideration of easiness in purification.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 혼합균주들은 가수분해된 아가로오스의 당화액에 존재하는 갈락토오스를 탄소원으로 이용하여 12시간내지 최대 60시간 까지 배양된다. In one embodiment of the present invention, the mixed strains are cultured for 12 hours to a maximum of 60 hours using galactose present in the glycosylated hydrolyzate of agarose as a carbon source.

본 발명에 있어서, 무수 갈락토오스를 정제하여 분리하는 단계는 상기 배양이 끝난 배양액을 원심분리기를 이용해서 혼합균주와 상등액으로 분리하고, 상등액에서 무수갈락토오스를 분리하게 된다. In the present invention, in the step of purifying and separating anhydrous galactose, the cultured medium is separated into a mixed culture and a supernatant using a centrifuge, and anhydrous galactose is separated from the supernatant.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 원심분리는 4000rpm에서 10분간 이루어질 수 있으며, 상기 원심분리기 수행 후 얻어진 상등액은 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 무수갈락토오스만을 분취함으로써 상등액에 존재하는 다른 성분들로부터 분리 정제한다. In the practice of the present invention, the centrifugation can be performed at 4000 rpm for 10 minutes. The supernatant obtained after the centrifugation is separated and purified from other components present in the supernatant by collecting only anhydrous galactose using high performance liquid chromatography .

본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 분리정제 과정은 고순도의 무수갈락토오스가 얻어질 수 있도록 이동상((Mobile phase)으로써 물을 사용하고 유속(flow rate)는 0.3 ㎖/min로 수행할 수 있다. 상기 정제된 무수갈락토오스 경우 순도를 확인하기 위하여 대한민국특허공개공보 10-2011-0072958 에 개시된 내용과 같이 최종적으로 GC-MS를 이용하여 분석할 수 있으며, 여기서 대한민국특허공개공보 10-2011-0072958 에 개시된 내용 전체는 본원 명세서에 참고로써 포함된다.In a preferred embodiment of the present invention, the separation and purification process using the high performance liquid chromatography uses water as a mobile phase (flow rate) of 0.3 ml / min. In order to confirm the purity of the purified anhydrous galactose, it can be finally analyzed using GC-MS as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0072958, The entire contents of the publication 10-2011-0072958 are incorporated herein by reference.

본 발명은 일 측면에서, 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 당혼합물에서 갈락토오스를 대사하는 균주를 이용하여 갈락토오스를 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.In one aspect, the present invention provides a method for selectively removing galactose using a strain that metabolizes galactose in a sugar mixture comprising galactose and anhydrogalactose.

상기 ‘선택적으로 제거한다’라는 용어는 갈락토오스에 대한 대사율이 무수갈락토오스에 대한 대사율보다 높다는 것으로 이해될 수 있으며, 바람직하게는 갈락토오스는 분해할 수 있지만, 무수갈락토오스는 실질적으로 분해하기 어렵다는 의미로 이해될 수 있다. The term " selectively removed " is understood to mean that the metabolic rate for galactose is higher than that for anhydrous galactose, and preferably galactose can be degraded, but anhydrous galactose is understood to mean that it is difficult to substantially decompose .

본 발명의 다른 일 측면에서, 산을 이용한 당화과정에서 5-하이드록시메틸푸르푸랄의 생성을 억제할 수 있도록 홍조류 또는 아가로오스를 0.1N 황산수용액을 촉매로 이용해서 140 ℃에서 10분 동안 가수분해하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
In another aspect of the present invention, red algae or agarose is treated with 0.1 N sulfuric acid aqueous solution as a catalyst so as to inhibit the formation of 5-hydroxymethyl furfural in the saccharification process using acid, Which is characterized in that it decomposes.

본 발명에 의해서, 홍조류 및 아가로오스를 가수분해하여 생성된 당혼합물을 기질로 하여 혼합균주를 배양하는 과정을 거침으로써 갈락토오스 및 5-하이드로메틸푸르풀랄를 대사를 통해 용이하게 제거 할 수 있게 되었다. 상기 실시로 인해 배양액을 원심분리기 및 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 보다 쉽게 무수갈락토오스를 분리 정제할 수 있어, 고순도의 무수갈락토오스를 효율적으로 대량생산 가능할 수 있다.According to the present invention, galactose and 5-hydro- methylpurfural can be easily removed through metabolism by culturing a mixed strain using a sugar mixture produced by hydrolyzing red algae and agarose as a substrate . As a result, the anhydrous galactose can be separated and purified more easily using a centrifugal separator and high-performance liquid chromatography, and high-purity anhydrous galactose can be efficiently mass-produced.

도 1은 홍조류(꼬시래기)를 0.1N의 황산수용액을 이용해 140℃ 에서 열처리를 해주었을 때의 생성되는 갈락토오스와 무수갈락토오스 및 5-하이드록시메틸푸르푸랄를 정량한 결과이다.
도 2는 아가로오스를 0.1N의 황산수용액을 이용해 140℃ 에서 열처리를 해주었을 때의 생성되는 갈락토오스와 무수갈락토오스 및 5-하이드록시메틸푸르푸랄를 정량한 결과이다.
도 3은 상기 당화액 A) 꼬시래기 B) 아가로오스의 기체크로마토그래피/질량분석을 수행한 결과이다.
도 4은 홍조류 당화액을 기질로 한 혼합균주 생장곡선 및 대사과정 결과이다.
도 5는 아가로오스 당화액을 기질로 한 혼합균주 생장곡선 및 대사과정 결과이다.
도 6는 혼합균주를 60시간 배양한 이후의 배양액을 A)기체크로마토그래피/질량분석 B)고성능 액체 크로마토그래피를 수행한 결과이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분취 액체크로마토그래피를 수행하여 무수갈락토오스를 분리한 결과이다. A)기체크로마토그래피/질량분석 B)고성능 액체 크로마토그래피 분석
도 8은 독립적인 상태의 무수갈락토오스 및 갈락토오스를 다양한 농도에서 고성능액체 크로마토그래피를 수행하여 얻은 정량화 직선이다.
Fig. 1 shows the results of quantitative determination of galactose, anhydrous galactose and 5-hydroxymethyl furfural produced when a red algae (cicadas) was subjected to heat treatment at 140 ° C using 0.1 N aqueous sulfuric acid solution.
FIG. 2 shows the results of quantitative determination of galactose, anhydrous galactose and 5-hydroxymethylfurfural produced when agarose was subjected to heat treatment at 140 ° C. using 0.1 N sulfuric acid aqueous solution.
FIG. 3 shows the results of gas chromatography / mass spectrometry of the saccharified solution A) cicada B) agarose.
FIG. 4 shows the growth curve and metabolic process of the mixed strains using the alginate alginate as a substrate.
FIG. 5 shows the growth curve and metabolic process of mixed strains using an agarose saccharified solution as a substrate.
FIG. 6 shows the result of performing the culture after the mixed strain was cultured for 60 hours in A) gas chromatography / mass spectrometry B) high performance liquid chromatography.
FIG. 7 shows the results of separating anhydrous galactose by performing preparative liquid chromatography according to an embodiment of the present invention. A) Gas Chromatography / Mass Spectrometry B) High Performance Liquid Chromatography Analysis
Figure 8 is a quantification straight line obtained by performing high performance liquid chromatography at various concentrations of anhydrous galactose and galactose in an independent state.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

아래 명시된 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
The embodiments described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

참고예 1: 실험준비 및 분석방법Reference Example 1: Experimental preparation and analysis method

본 실험에서는 홍조류 (전라남도, 장흥) 및 아가로오스(Agarose, Aldrich, A0701)를 기질로 이용하였으며, 정량시 사용되어지는 표준물질로는 갈락토오스(D-galactose, Aldrich, G0750)와 무수갈락토오스 (3,6-Anhydrogalactose, ㈜바이올시스템즈, 28251-55-0)를 사용하였다. (D-galactose, Aldrich, G0750) and anhydrous galactose (3 mg / ml) were used as the reference materials for the quantitation. , 6-Anhydrogalactose, Viol Systems, 28251-55-0) was used.

분석방법으로는, 갈락토오스 물질과 무수갈락토오스 물질이 혼합되어있는 시료의 경우 한국공개특허 10-2011-0072958호 에 개시된 것을 참고하여 기체크로마토그래피/질량분석(GC-MS)방법으로 수행하였으며, 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 분석할 경우 갈락토오스 및 무수갈락토오스의 분자량 및 분자구조의 유사함으로 두 피크의 머무름 시간이 비슷하여 중첩되는 피크를 형성하기 때문에, 두 물질이 혼합되어 있지 않은 시료의 경우에만 고성능 액체크로마토그래피(Agilent Technology 1100 series)를 사용하여 쉽게 분석이 가능하며, 칼럼으로는 Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column(BIORAD Inc., USA)을 이용하였고, 이동상으로는 0.004M 황산수용액을 사용하였고, 흐름속도는 0.6 ㎖/분, 칼럼온도는 50도에서 정량 분석되었다. 분취액체크로마토그래피의 경우 상기 조건에서 이동상을 물, 흐름속도만을 변경해서 수행하였다.
As a method of analysis, a sample in which a galactose material and an anhydrous galactose material were mixed was carried out by a gas chromatography / mass spectrometry (GC-MS) method with reference to the disclosure in Korean Patent Laid-open No. 10-2011-0072958, When analyzed by chromatography, the retention times of two peaks are similar due to the similar molecular weight and molecular structure of galactose and anhydrous galactose, and overlapping peaks are formed. Therefore, only for samples in which the two materials are not mixed, (Agilent Technologies 1100 series). The columns were Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column (BIORAD Inc., USA), 0.004 M aqueous sulfuric acid solution was used as the mobile phase, 0.6 ml / min, and the column temperature was quantitatively analyzed at 50 ° C. In the case of preparative liquid chromatography, the mobile phase under the above conditions was carried out by changing only the water and the flow rate.

실시예 1: 산전처리 당화반응을 통한 홍조류 및 아가로오스로부터 무수갈락토오스 생산Example 1 Production of Anhydrous Galactose from Red Algae and Agarose by Saccharification

홍조류 및 아가로오스로부터 무수갈락토오스를 수득하기 위하여 다음과 같이 화학적 가수분해 방법을 통하여 당화반응을 실시하였다. 화학적 처리 효과를 극대화하기 위해서 산 촉매로 사용한 황산수용액의 농도, 열처리 조건의 온도 및 반응시간을 다르게 하여 당화반응의 최적조건을 찾는 것을 목적으로 실험을 진행하였으며, 상기 여러 가지 반응조건에서 얻어지는 당화액의 무수갈락토오스 생성 전환율 및 혼합균주 생장저해물질로 작용하는 5-하이드록시메틸푸르푸랄의 생성량을 비교하여 무수갈락토오스의 과분해가 최소화 되는 당화반응 조건의 최적조건을 찾는 것에 목적을 두었다. In order to obtain anhydrous galactose from red algae and agarose, the saccharification reaction was carried out through a chemical hydrolysis method as follows. In order to maximize the chemical treatment effect, experiments were carried out with the aim of finding the optimal conditions of the glycation reaction by varying the concentration of the sulfuric acid aqueous solution used as the acid catalyst, the temperature of the heat treatment condition and the reaction time. And the amount of 5-hydroxymethyl furfural produced as a mixed strain inhibiting substance was compared with each other to find an optimum condition of the glycation reaction condition in which the overdispersion of anhydrous galactose is minimized.

구체적으로, 삼각플라스크 250ml에 건조 꼬시래기(홍조류) 및 아가로오스 1% 용액 100ml을 첨가한 후 0.001N, 0.01N, 0.1N, 0.2N, 0.5N 의 황산수용액의 농도로 산촉매 조건을 적정해 주었다. 또한, 열을 가해주는 온도 및 시간 조건으로는 100℃, 120℃, 140℃ 에서 5, 10, 15, 20분 동안 반응을 진행하였다. Specifically, 100 ml of 1% solution of dried cod (red algae) and agarose was added to 250 ml of Erlenmeyer flask, and the acid catalyst conditions were adjusted to the concentrations of 0.001 N, 0.01 N, 0.1 N, 0.2 N and 0.5 N aqueous sulfuric acid . The reaction was carried out at 100 ° C., 120 ° C. and 140 ° C. for 5, 10, 15 and 20 minutes under the temperature and time conditions for applying heat.

반응이 끝난 이후에 각 반응조건에서의 당화율을 확인하기 위하여, 당화액의 온도를 상온으로 내려 5N의 NaOH를 이용하여 용액의 pH가 7이 되도록 중화반응을 거친 후 고성능 액체크로마토그래피와 기체크로마토그래피/질량분석을 이용하여 정량하였다. 당화액의 주성분으로는 갈락토오스와 무수갈락토오스 및 5-하이드록시메틸푸르푸랄로써, 갈락토오스와 무수갈락토오스가 혼합되어 있어 두 성분의 정량 분석은 기체크로마토그래피/질량분석으로 이루어졌고, 5-하이드록시메틸푸르푸랄은 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 정량하였다.After the reaction was completed, the glycation temperature was lowered to room temperature, and the pH of the solution was adjusted to 7 by using 5N NaOH. The resulting solution was subjected to high performance liquid chromatography and gas chromatography / RTI > was quantitated using the < RTI ID = 0.0 > The main components of the saccharification solution were galactose, anhydrous galactose and 5-hydroxymethyl furfural, and galactose and anhydrous galactose were mixed. Quantitative analysis of the two components was carried out by gas chromatography / mass spectrometry, and 5-hydroxymethylpurine Fuller was quantitated using high performance liquid chromatography.

도 1은 홍조류를, 도 2는 아가로오스를 0.1N의 황산수용액을 이용하여 140℃ 조건에서 열처리 반응 시간을 다르게 하여 당화반응 과정을 수행하였을 때의 갈락토오스, 무수갈락토오스 및 5-하이드록시메틸푸르푸랄를 정량화한 그래프이다. Fig. 1 is a graph showing the results of a gelatinization reaction of red algae and agarose in 0.1 N sulfuric acid aqueous solution at 140 < 0 > It is a graph that quantifies Fural.

황산수용액의 농도에 따른 무수갈락토오스 당화율을 비교한 결과 0.1N 내지 0.2N 인 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 0.1N 인 것이 효과적이다. 0.1N 이하 조건에서 농도가 증가할수록 당화율이 증가하는 경향을 나타났으나 그 이상에서는 당화율에 큰 차이가 보이지 않았다. As a result of comparing the anhydrogalactose saccharification rate according to the concentration of the aqueous sulfuric acid solution, it is preferably 0.1 N to 0.2 N, and most preferably 0.1 N. As the concentration increased under the condition of 0.1N or lower, the glycation rate tended to increase, but there was no significant difference in the glycation rate.

당화율은 황산수용액의 농도보다 열처리 시간과 온도조건에 따라 크게 변화하였다. 100℃와 120℃ 및 140℃ 온도조건 중 140℃에서 당화반응이 가장 효과적이였으며, 140℃에서 10분간 열처리 하였을 때 홍조류 꼬시래기로부터 무수갈락토오스 수득률은 3.49% ((g 무수갈락토오스 / g 건조 꼬시래기) x 100 %), 아가로오스에서 무수갈락토오스는 39.67% ((g 무수갈락토오스 / g 아가로오스) X 100 %)의 수득률로 가장 높음을 확인할 수 있었다.The rate of glycation was greatly changed by the heat treatment time and temperature condition than the concentration of sulfuric acid aqueous solution. The saccharification reaction was most effective at 100 ℃, 120 ℃ and 140 ℃, and the anhydrous galactose yield was 3.49% (g (g anhydrous galactose / g dried croaker) x 100%), and anhydrous galactose was found to be the highest in the yield of 39.67% ((g anhydrous galactose / g agarose) X 100%) in agarose.

140℃에서 10분 이상 처리하였을 때에는 오히려 두 기질에서 모두 당화율이 감소하는 것으로 나타났으며, 5-하이드록시메틸푸르푸랄 생성은 당화반응에서 사용되는 산 촉매수용액의 농도 및 열반응 시간 및 온도조건이 높아질수록 증가하는 것으로 나타났다. In the case of treatment at 140 ℃ for more than 10 minutes, the glycation rate was decreased in both substrates. The production of 5-hydroxymethylfurfural was affected by the concentration of acid catalyst solution used in the glycation reaction, , The higher the number, the higher the increase.

또한, 5-하이드록시메틸푸르푸랄 생성은 순물질 갈락토오스 당화반응에서는 생성되지 않았으며, 오직 무수갈락토오스를 기질로 하였을 때만 생성됨을 확인 할 수 있었다. 즉, 상기 당화반응 조건에서는 갈락토오스의 5-하이드록시메틸푸르푸랄 전환율에는 영향을 끼치지 않음을 확인하였다. In addition, it was confirmed that 5-hydroxymethyl furfural production was not produced in the pure substance galactose glycosylation reaction but only when anhydrous galactose was used as a substrate. That is, it was confirmed that the glycation reaction conditions did not affect the conversion of 5-hydroxymethylfurfural into galactose.

도 3은 상기 당화액 A) 꼬시래기 B) 아가로오스의 기체크로마토그래피/질량분석을 수행한 결과이다. 무수갈락토오스의 머무름시간(Retention time)은 34.778분이였고, 갈락토오스의 경우 알파 및 베타 형태의 아노머 상태로 45.328분과 46.394분에 두 피크로 분석되는 것을 확인할 수 있었다. 상기 언급되지 않은 잔여 미세피크들은 시료준비단계에서 사용된 베이스피크(base peak)임을 나타낸다.
FIG. 3 shows the results of gas chromatography / mass spectrometry of the saccharified solution A) cicada B) agarose. The retention time of anhydrous galactose was 34.778 min, and it was confirmed that galactose was analyzed as two peaks at 45.328 minutes and 46.394 minutes in anomer state of alpha and beta forms. The remaining fine peaks not mentioned above are the base peaks used in the sample preparation step.

실시예 2: 혼합균주 배양을 통한 갈락토오스 대사반응Example 2: Galactose metabolism through culturing of mixed strains

상기 실시예 1에서 획득된 당화액을 기질로 하여 혼합균주를 배양함으로써, 배양액에서부터 갈락토오스를 대사하여 무수갈락토오스를 쉽게 분리하기 위하여 수행하였다. 배양시 사용되는 혼합균주로는 갈락토오스뿐만 아니라 독성물질인 5-하이드록시메틸푸르푸랄이 특정농도 이하에서 대사 가능한 혼합균주를 권장된다. The mixed strain was cultured using the glycated solution obtained in Example 1 as a substrate to metabolize galactose from the culture solution to easily separate anhydrous galactose. As a mixed strain used for culturing, a mixed strain which can metabolize 5-hydroxymethyl furfural, which is a toxic substance as well as galactose, at a specific concentration is recommended.

구체적으로, 상기 배양에서 사용되어진 혼합균주는 여름철 끝녹음이 진행되고 있는 다시마로부터 분리하였으며, 비브리오(Vibrio parahaemolyticus, Vibrio furnissii strain), 크렙시엘라(Klebsiella ornithinolytica, Klebsiella pneumonia), 싸이토박터(Citrobacter murliniae, Citrobacter sedlakii, Citrobacter braakii), 엔테로박터(Enterobacter ludwigii), 프로티우스(Proteus mirabilis strain), 시겔라 (Shigella flexneri strain) 종 등 10가지 혼합균주를 혼합하여 배양하였다. Specifically, the mixed strains used in the above culture were separated from kelp, which was undergoing end-of-summer recording, and the strains were cultured in the presence of Vibrio parahaemolyticus ( Vibrio furnissii strain), Klebsiella ornithinolytica ( Klebsiella pneumonia ), Citrobacter murliniae , Citrobacter sedlakii , Citrobacter braakii , Enterobacter ludwigii , Proteus mirabilis strain, and Shigella flexneri strain were mixed and cultured.

상기 사용된 혼합균주들은 LB(Luria Bertani)배지에서 전배양(Preculture)되었으며, 사용한 혼합균주들은 배양 후 글리세롤 30%를 혼합하여 -70℃ 초저온 냉동고에서 보관되었다. 상기 당화액을 기질로 한 실험에서는 LB배지에서 18시간 동안 전배양된 혼합균주 5%(v/v)를 접종하여 호기조건, 온도 25℃ 및 200rpm의 진탕배양기에서 약 3일 내지 5일 동안 배양되었다. 추가적으로 최소배지(M9 minimum salts)를 배양액에 첨가하여 균 성장을 도울 수 있으나, 본 실시에서는 보다 나은 정제과정을 위하여 최소배지를 첨가하지 않고 수행하였다.The above-mentioned mixed strains were precultured in LB (Luria Bertani) medium, and the mixed strains used were mixed with glycerol 30% and stored at -70 ° C in a cryogenic freezer. In the experiment using the saccharified liquid as a substrate, 5% (v / v) of a mixed strain pre-cultured in LB medium for 18 hours was inoculated and cultured in a shaking incubator at 25 ° C. and 200 rpm for about 3 days to 5 days . In addition, M9 minimum salts may be added to the culture to help grow bacteria, but this procedure was carried out without adding minimal medium for better purification.

도 4는 홍조류 꼬시래기 당화액을 기질로 한 혼합균주 생장곡선 및 대사과정 결과이며, 도 5는 아가로오스 당화액을 기질로 한 혼합균주 생장곡선 및 대사과정 결과이다. 약 배양 60시간 이후에 균 생장이 감소했을 뿐만 아니라 갈락토오스 분해가 완전히 일어난 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 상기 사용된 혼합균주들은 5-하이드록시메틸푸르푸랄의 대사도 가능하기 때문에 무수갈락토오스 분리정제과정에 사용되는 것이 바람직함을 확인하였다. 혼합균주 배양액의 초기 무수갈락토오스 농도와 배양이 끝난 후의 무수갈락토오스 농도 값의 변화가 없기 때문에 상기 혼합균주들은 무수갈락토오스 대사능력이 없음이 확인 되었다.FIG. 4 shows the growth curve and metabolic process of the mixed strains using the alginate red ginseng solution as a substrate, and FIG. 5 shows the growth curve and metabolic process of the mixed strains using the agarose alginate as a substrate. After 60 hours of incubation, the bacterial growth was reduced and galactose degradation was completely observed. In addition, it was confirmed that the used mixed strains can be metabolized to 5-hydroxymethyl furfural, so that they are preferably used in the anhydrous galactose separation and purification process. Since there was no change in the anhydrous anhydrous galactose concentration and the anhydrous galactose concentration after completion of the culture of the mixed strain, it was confirmed that the mixed strains did not have an ability to metabolize anhydrogalactose.

도 6은 상기 혼합균주를 60시간 배양한 이후의 배양액을 기체크로마토그래피/질량분석을 수행한 결과이다. 혼합균주 배양을 통해 도3에서 보였던 갈락토오스의 피크(45.328분과 46.394분)가 제거 됨을 확인 할 수 있었으며, 배양산물로써 갈락토오스의 하이드록시기부분에 아미노기가 붙은 아미노당인 2-Amino-2-deoxy-D-galactopyranose이 37.694분에 생성됨을 알 수 있었다.
FIG. 6 shows the result of gas chromatography / mass spectrometry of the culture solution after culturing the mixed strain for 60 hours. As a result, it was confirmed that the galactose peaks (45.328 and 46.394 min) shown in FIG. 3 were removed through the culturing of the mixed strains. 2-Amino-2-deoxy-D -galactopyranose was generated at 37.694 min.

실시예 3: 혼합균주 배양액에서의 무수갈락토오스 분리Example 3: Separation of anhydrous galactose in a mixed culture medium

상기 혼합균주 배양을 통해 생성된 배양산물로부터 무수갈락토오스를 분리하기 위해서 고성능액체크로마토그래피를 수행하였다. 우선적으로 배양액을 원심분리(4000rpm, 10분)하여 배양액으로부터 혼합균주를 분리하였고, 상등액 부분은 크로마토그래피를 이용해 무수갈락토오스만 분취하여 분리정제하였다. High performance liquid chromatography was performed to separate anhydrous galactose from the culture product produced through the above-mentioned mixed strain culture. First, the culture broth was centrifuged (4000 rpm, 10 minutes) to separate the mixed strains from the culture broth. The supernatant portion was separated and purified by chromatography using anhydrous galactose alone.

도 8은 독립적인 상태의 무수갈락토오스 및 갈락토오스를 다양한 농도에서 고성능액체크로마토그래피를 수행하여 얻은 정량화직선이다. 일반적으로 아가로오스 구성성분인 갈락토오스와 무수갈락토오스가 혼합되어 있을 때에는 분자량 및 구조가 비슷하기 때문에 고성능액체크로마토그래피에서 같은 머무름시간 값을 갖지만, 도 4 및 도 5 의 결과처럼 갈락토오스가 존재하지 않는 상태에서는 무수갈락토오스를 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 정량 및 분취가 가능함을 확인하였다. Figure 8 is a quantification straight line obtained by performing high performance liquid chromatography at various concentrations of anhydrous galactose and galactose in an independent state. Generally, when galactose and anhydrous galactose are mixed together, since they have similar molecular weights and structures, they have the same retention time value in high performance liquid chromatography. However, in the case where galactose is not present as shown in FIGS. 4 and 5 , It was confirmed that anhydrous galactose can be quantitatively and fractionally separated by high performance liquid chromatography.

상기 고성능액체크로마토그래피를 이용한 분석 조건으로는 (Agilent Technology 1100 series)를 사용하였으며, 칼럼으로는 Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column(BIORAD Inc., USA)을 이용하였다. 이동상으로는 0.004M 황산수용액을 사용하였고, 흐름속도는 0.6 ㎖/분, 칼럼온도는 50도에서 정량 분석되었다. (Agilent Technology 1100 series) was used for the analysis using the high performance liquid chromatography. Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column (BIORAD Inc., USA) was used as a column. A 0.004 M aqueous sulfuric acid solution was used as the mobile phase, and the flow rate was quantified at 0.6 ml / min and the column temperature at 50 ° C.

도 6은 혼합균주를 60시간 배양한 이후의 배양액을 고성능액체크로마토그래피를 수행한 결과이다. 상기 황산수용액을 이용한 당화반응 시 생성된 당화반응 부산물 중 하나인 Dodecanoic acid는 8.082분에 나타나게 되며, 배양산물로 생성된 아미노당 2-Amino-2-deoxy-D-galactopyranose는 10.221분에 나타나는 것을 확인하였다. 무수갈락토오스는 이 두 피크의 사이 9.589분에 나타나게 되며, 무수갈락토오스를 정제하기 위한 분취 과정은 무수갈락토오스 앞 뒤 두 피크로부터의 정제를 목적으로 수행하였다. 6 shows the result of performing a high performance liquid chromatography on the culture solution after culturing the mixed strain for 60 hours. Dodecanoic acid, which is one of the glycation reaction products produced during the glycation reaction using the aqueous sulfuric acid solution, appeared at 8.082 min and the amino sugar 2-Amino-2-deoxy-D-galactopyranose produced from the culture product appeared at 10.221 min Respectively. The anhydrous galactose appeared at 9.589 minutes between these two peaks, and the fractionation process for purifying anhydrous galactose was carried out for purifying from two peaks before and after anhydrous galactose.

분취 액체크로마토그래피의 수행 조건으로는 상기 같은 고성능액체크로마토그래피, 같은 컬럼으로써 이동상(Mobile phase)으로 물을 이용하였고, 주입부피(Injection Vol.)으로는 500㎕(1000ppm), 흐름속도(Flow rate)는 1ml/분에서부터 0.3ml/분, 0.2ml/분 및 최소 0.1ml/분까지 무수갈락토오스의 순도를 높이기 위하여 다양하게 수행할 수 있으며, 바람직하게는 0.3ml/분 내지 0.6ml/분의 유속으로 수행할 수 있다. 굴절률검출기(Refractive index detector)를 이용하여 수행하였으며, 무수갈락토오스 대량 생산을 위해서는 유속과, 주입량 및 컬럼 조건 등을 변경하여 수행 할 수 있다. As a condition for the preparative liquid chromatography, water was used as a mobile phase as the same column as the high performance liquid chromatography as described above, and the injection volume was 500 μl (1000 ppm), flow rate ) Can be variously performed to increase the purity of anhydrous galactose from 1 ml / min to 0.3 ml / min, 0.2 ml / min and a minimum of 0.1 ml / min, preferably from 0.3 ml / min to 0.6 ml / min . ≪ / RTI > Refractive index detector was used. For mass production of anhydrous galactose, the flow rate, injection amount, and column conditions can be changed.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분취 액체크로마토그래피를 수행하여 무수갈락토오스를 분리한 결과이다. 분취 액체크로마토그래피를 통하여, 도 6에서 보여진 당화 및 배양부과생성물들을 제거하여짐을 확인하였다. 이에 따라 상기 분취 과정을 통하여 최종적으로 무수갈락토오스의 순도를 99%이상의 순물질로 수득 할 수 있음을 확인하였다.FIG. 7 shows the results of separating anhydrous galactose by performing preparative liquid chromatography according to an embodiment of the present invention. Through preparative liquid chromatography, the saccharification and culture products shown in Fig. 6 were removed to confirm loading. Thus, it was confirmed that the purity of anhydrous galactose can be finally obtained as 99% or more of pure substance through the fractionation process.

Claims (16)

홍조류 또는 아가로오스를 이용하여 무수갈락토오스를 생산하는 방법에 있어서,
홍조류 또는 아가로오스를 분해하여 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 당혼합물을 생성하는 단계;
상기 당혼합물을 기질로 하여 다시마에서 분리되는 혼합균주를 배양하여 상기 갈락토오스를 분해하는 단계; 및
분해되지 않은 무수 갈락토오스를 정제하여 분리하는 단계를 포함하고,
상기 혼합균주는 Vibrio parahaemolyticus, Vibrio furnissii strain, Klebsiella ornithinolytica, Klebsiella pneumonia, Citrobacter murliniae, Citrobacter sedlakii, Citrobacter braakii, Enterobacter ludwigii, Proteus mirabilis strain, Shigella flexneri strain 로 이루어진 방법.
A method for producing anhydrous galactose using red algae or agarose,
Decomposing red algae or agarose to produce a sugar mixture comprising galactose and anhydrogalactose;
Culturing a mixed strain isolated from kelp using the sugar mixture as a substrate to decompose the galactose; And
And separating and separating the undegraded anhydrous galactose,
Wherein said mixed strain comprises Vibrio parahaemolyticus , Vibrio furnissii strain, Klebsiella ornithinolytica , Klebsiella pneumonia , Citrobacter murliniae , Citrobacter sedilakii , Citrobacter braakii , Enterobacter ludwigii , Proteus mirabilis strain, Shigella flexneri strain.
제1항에 있어서, 상기 당 혼합물은 산을 촉매로 한 가수분해 반응을 통해 생성되는것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the sugar mixture is produced through an acid-catalyzed hydrolysis reaction. 제2항에 있어서, 상기 가수분해 반응은 황산 수용액을 이용해서 열처리된 것을 특징으로 하는 방법. 3. The method according to claim 2, wherein the hydrolysis reaction is heat-treated using an aqueous sulfuric acid solution. 제3항에 있어서, 상기 황산 수용액은 0.1 N 황산수용액인 것을 특징으로 하는 방법. 4. The method according to claim 3, wherein the sulfuric acid aqueous solution is a 0.1 N sulfuric acid aqueous solution. 제3항에 있어서, 상기 열처리는 100~140℃에서 5~10분간 가열하는 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법. 4. The method according to claim 3, wherein the heat treatment is performed at 100 to 140 DEG C for 5 to 10 minutes. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 혼합 균주는 5-하이드록시메틸푸르푸랄을 대사하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the mixed strain metabolizes 5-hydroxymethyl furfural. 제1항에 있어서, 혼합 균주 배양액은 당혼합물로만 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.2. The method according to claim 1, wherein the mixed culture medium comprises only the sugar mixture. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합 균주들은 갈락토오스를 탄소원으로 이용하여 12~60 시간 배양되는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1 or 2, wherein the mixed strains are cultured for 12 to 60 hours using galactose as a carbon source. 제1항에 있어서, 배양액을 원심 분리하여 상등액에서 무수 갈락토오스를 정제하는것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the culture broth is centrifuged to purify anhydrous galactose in the supernatant. 제11항에 있어서, 상기 상등액을 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 무수갈락토오스를 분취하는 것을 특징으로 하는 방법. 12. The method according to claim 11, wherein the supernatant is fractionated with high performance liquid chromatography to obtain anhydrous galactose. 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 당혼합물에서 갈락토오스를 선택적으로 대사하는 다시마에서 분리되는 혼합 균주를 이용하여 갈락토오스를 선택적으로 제거하고,
상기 혼합균주는 Vibrio parahaemolyticus, Vibrio furnissii strain, Klebsiella ornithinolytica, Klebsiella pneumonia, Citrobacter murliniae, Citrobacter sedlakii, Citrobacter braakii, Enterobacter ludwigii, Proteus mirabilis strain, Shigella flexneri strain 로 이루어진 것을 특징으로 하는 무수갈락토오스 분리 방법.
Galactose is selectively removed using a mixed strain isolated from kelp selectively metabolizing galactose in a sugar mixture containing galactose and anhydrous galactose,
Wherein said mixed strain is composed of Vibrio parahaemolyticus , Vibrio furnissii strain, Klebsiella ornithinolytica , Klebsiella pneumonia , Citrobacter murliniae , Citrobacter sedilakii , Citrobacter braakii , Enterobacter ludwigii , Proteus mirabilis strain, Shigella flexneri strain.
삭제delete 제13항에 있어서, 상기 혼합 균주는 5-하이드록시메틸푸르푸랄을 함께 대사하는 것을 특징으로 하는 방법. 14. The method according to claim 13, wherein the mixed strain metabolizes 5-hydroxymethyl furfural together. 삭제delete
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101216426B1 (en) * 2007-02-26 2012-12-28 한국생산기술연구원 Method of producing biofuel using sea algae
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Korean J. Microbiol. Biotechnol. (2011) Vol. 39, No. 3, pp. 189-199.*

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