KR101605065B1 - 마이크로파 화학법을 통한 갈조류 다당류의 추출과정 - Google Patents

마이크로파 화학법을 통한 갈조류 다당류의 추출과정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의약 화학분야의 갈조류(brown algae) 다당류(polysaccharide)의 추출 공정에 관한 것이다. 본 발명은 특히 마이크로파 화학법(microwave chemistry method) 및 상기 방법에 의해 수득된 갈조류 다당류에 근거하여 갈조류 다당류를 추출하는 방법을 개시한다. 본 발명의 방법은 하기 단계를 포함한다: 1) 분쇄된 갈조류 원재료를 마이크로파 반응 챔버(microwave reaction chamber)에 넣고, 반응을 수행하는 산 용액을 추가하고; 추가적으로 혼합물을 농축하고, 과다 산의 제거를 위해 유기 용제로 세척하고; 마누론산이 풍부한 분획(mannuronic acid rich fragment, M rich) 알진(algin), 푸코이단(fucoidan) 및/또는 라미나란(laminaran)을 얻기 위해 물 추출 후 등급(grading) 알코올 침전을 수행하고; 알칼리 소화(alkaline digestion)를 위해 갈조류 잔여물에 알칼리 용액을 첨가하고, 잔여물 제거를 위해 여과하고, 여과액의 pH를 중성으로 조정하고, 알코올 침전을 수행하여 굴루론산이 풍부한 분획(guluronic acid rich fragment, G rich) 알진 침전물을 얻는다. 본 발명은 빠른 공정율, 다당류의 고수율, 강한 제어 다당류 분해, 적은 유기산의 사용, 효율적인 회복, 적은 물 소비 등과 같은 중요한 장점을 가지고있고, 활성 다당류는 고수율 및 함량, 개선된 수용성 및 좋은 생물학적 활성을 가진다.

Description

마이크로파 화학법을 통한 갈조류 다당류의 추출과정{METHOD FOR EXTRACTING BROWN ALGAE POLYSACCHARIDE VIA MICROWAVE CHEMICAL PROCESS}
본 발명은 갈조류(brown algae) 다당류(polysaccharide)의 추출과정, 특히 마이크로파 화학법(microwave chemistry method)에 기초하여 갈조류 다당류를 추출하는 과정에 관한, 약학적 화학 분야에 관한 것이다.
보통 해저 또는 일부 고체의 구조에 연결된 해조류(marine algae)를 총칭하는 조류(Algae)는 기본 세포를 포함하는 간단한 식물의 단일 또는 시리즈이다. 조류의 영양 성분은 다당류(polysaccharide), 단백질, 지질, 색소 및 저분자량 물질을 포함한다. 중국의 전통 의학 및 현대 과학적인 연구에 의해 입증된 조류의 면역 및 항암 활성의 증강 활성을 갖는 물질의 주요 성분은 다당류이다.
조류는 홍조류(red algae), 녹조류(green algae), 갈조류(brown algae) 등이 있고, 조류 다당류의 현재 연구와 적용은 주로 갈조류 다당류에 초점이 맞춰있다. 갈조류는 약 250 속, 1,500 종 이상을 가지는 조류의 높은 클래스(class)이다. 갈조류의 몸은 황갈색 또는 암갈색이며, 다당류, 단백질, 지질, 만니톨(mannitol) 등과 같은 물질을 포함한다. 또한, 자포니카(japonica)와 같은 클래스의 일부 구성원은 자신의 세포에 많은 아이오딘(iodine)을 포함한다.
갈조류 다당류는 알진(algin), 푸코이단(fucoidan), 라미나란(laminaran) 등을 포함하는 갈조류의 중요한 구성 요소이다. 보통 알긴산 나트륨(sodium alginate)과 관련된 알진은 갈조류에 높은 함량을 갖는 (1-4)-linked β-D-mannuronate(M)와 α-L-guluronate(G) 잔기의 다당류 호모폴리머(homopolyner) 블록(block)을 가진 선형 코폴리머(linear copolymer)이다. 이의 세그먼트 사슬 구조(segment chain structure)는 세 가지 유형이 있다: 연속 M 단위(unit)의 M 블록, 연속 G 단위의 G 블록, 및 교대로 연결된 G와 M 단위로 형성된 MG 블록. 또한 알진은 조류 화학 제품의 가장 대표적인 클래스이다. 데이터는 중국에서 알진 연간 생산이 세계에서 가장 높은 것을 보여준다. 보관 및 사용의 용이성을 위해, 알진은 일반적으로 최종 생성물로서 알긴산 나트륨으로 변환된다. 폴리 음이온 성 다당류(알긴산)의 나트륨염(sodium salt)과 같이, 알긴산 나트륨은 고유의 물리적, 화학적 성질로 인해 산업분야에 매우 넓은 범위에서 응용되고 있다.
식품 산업에서 알긴산 나트륨은 저칼로리, 무독성, 쉽게 팽창 및 높은 유연성을 위한 훌륭한 식품 첨가물이며, 이는 식품에 첨가될 때 응고, 농축, 유화, 서스펜딩(suspending), 안정화, 식품 건조 방지 등과 같은 많은 기능을 한다.
섬유 산업에서 알긴산 나트륨은 쉬운 색상, 높은 색상 수율, 색상 밝기 및 인쇄 직물을 연화 등과 같은 기능을 가지고 있으며, 가장 일반적으로 면 섬유 반응 염료 인쇄를 붙일 때 사용한다. 한편, 또한 그것은 워프 슬러리(warp slurry), 방수 처리 및 레이스 제조와 같은 산업 공정에서 수용성 섬유로 사용될 수 있다.
화장품 산업에서, 알긴산 나트륨은 치약 베이스(base), 샴푸, 헤어 셋팅 에이전트(hair setting agent) 등으로 사용된다. 제지 산업에서 사이징(sizing)으로 사용된다. 고무 산업에서 라텍스 농축으로 사용될 수 있고, 또한 수성 코팅과 방수 코팅으로 제조될 수 있다.
또한, 알긴산 나트륨은 중요한 생의학 재료이며, 약물 전달체(drug delivery agent), 중합체 필름(polymer film), 세포 캡슐화(cell encapsulation), 상처 드레싱(wound dressing), 외과용 스폰지(surgical sponge), 색전증 형성제재(embolic agent) 등 넓은 범위에 사용된다. 이는 생의학 재료 과학, 임상 의학, 조직 공학과 제약 과학 및 기타 분야에 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 지금까지 알진 생산은 여전히 기본적으로 알칼리 소화(alkaline digestion)를 사용하며, 이의 기본 원리는 각종 수용성 알긴산 염(water-insoluble alginate salts)을 알긴산 나트륨으로 변환시키기 위해, 물에 알긴산 나트륨을 용해시키기 위해, 여과, 산/칼슘 침전 및 나트륨염 변환을 통해 건조 알긴산 나트륨 분말을 수득하기 위해 탄산나트륨(Na2CO3)을 이용한다.
푸코이단은 푸코스(fucose) 및 황(sulfate)을 포함하는 헤테로 다당류(heteropolysaccharide)이고, 뿐만 아니라, 갈락토스(galactose), 자일로스(xylose), 만노스(mannose) 및 우론산(uronic acid) 등을 포함하는 단당류(monosaccharide)이다. 이는 혈액 지질을 조절하고, 혈당을 낮추며, 혈압을 낮추고, 항-응고(anti-clotting), 항-종양(anti-tumor), 항-돌연변이(anti-mutagenic), 항-방사선(anti-radiation), 항-바이러스(anti-virus) 및 면역 기능 강화 등과 같은 고유한 구조 및 훌륭한 생리적 활성 때문에 푸코이단이 세기의 해양 약물 연구의 핫스팟(hotspot) 중 하나가 되고있다. 또한, 라미나란은 다양한 생리 활성을 갖는 다당류이다. 푸코이단과 라미나란의 제조는 주로 주재료로 알진, 아이오딘 및 만니톨 생산물의 폐기물을 이용하고, 물에 적신 후 등급 알코올 침전(grading-alcohol precipitation)을 실시하여 제조한다.
현재 알진 생산 공정은 다음과 같은 주요 단점이 있다:
이는 많은 물과 에너지 소비, 그리고 많은 오염이 있다. 또한, 이는 조류 산업의 발전을 제한하는 주요 요소 중 하나이다. 알칼리 소화는 원칙적으로 간단하지만, 몇몇은 매우 어려운 다수의 공정이 실제 산업 생산에는 필요하다. 예를 들어, 탄산나트륨 처리를 통한 자포니카로 형성된 농축된 알긴산 나트륨 슬러리에 있어서, 많은 불용성 셀룰로스 및 다른 구성요소가 여과되어야 한다. 농축 슬러리의 높은 점도, 또한 규조토와 같은 여과 보조제의 첨가때문에, 또한 희석용 물을 다량 소모해야하고, 사용되는 물의 품질에서 높은 조건을 갖는다. 통계에 따르면, 완성된 알긴산 나트륨 1톤의 생산은 물을 약 700 내지 1,000톤을 필요로 한다. 또한, 종래의 알칼리 소화의 화학 공정에서 산 첨가 및 칼슘 첨가와 같은 주로 두 가지 방법이 있다: 우선, 갈조류에 불용성 알긴산 염은 세척 후 알긴산 나트륨으로 다시 변환되며, 알긴산 나트륨 형태의 알긴산 또는 알긴산 칼슘 침전은 산 또는 칼슘 이온을 첨가하여 수용성 알긴산 나트륨으로 변환시키며, 최종적 알긴산 나트륨은 다양한 생산물로 더욱 가공된다. 사용되는 방법은 생태 환경에 심각한 위협을 제기하는 다량의 산업 폐수를 생성할 것이다.
한편, 현재의 알긴산 나트륨 생산물은 단일 제품의 다양성, 우수한 품질의 부족 및 낮은 부가가치를 가진다. 구조의 관점에서 알긴산 나트륨은 세 가지 범주로 나눌 수 있다: 높은 G/M 비율, 중간 G/M 비율 및 낮은 G/M 비율, 점도의 관점에서는 매우 낮은 점도, 낮은 점도, 중간 점도, 높은 점도 및 초고점도 알긴산 나트륨으로 나눌 수 있고, 순도의 관점에서는 세 단계로 나눌 수 있다: 산업, 식품 및 의료. 알긴산 나트륨의 현재 국산 제품은 주로 중간 점도의 제품이다. 건강이나 약학적 제품으로 이의 적용은 강력한 겔화 특성, 낮은 용해도 등으로 제한되며, 이의 활성은 충분히 달성될 수 없다.
이러한 어려움을 극복하기 위해, 국내 및 해외 연구원은 상기 단점을 표적으로 하는 이러한 공정에 대해 장기적인 노력을 했고, 많은 중요 진척과 공적을 달성했다. 이러한 연구는 기존 공정의 개선과 새로운 공정의 개발을 포함한다. 예를 들어, 최근 외국 학자들에 의해 물 절약, 시간 절약, 적은 알칼리 사용 등과 같은 이점, 점도와 제품의 수율을 어느 정도 개선하는 알진 반응 압출(algin reactive extrusion)의 새로운 공정이 보고되었지만, 상기 공정은 직접적으로 양호한 생물학적 활성을 갖는 수용성 다당류 생성을 할 수 없다. 기존의 조류 다당류 제품에 대한 수정은 푸코이단의 황 함량을 조절하기 위해, 알긴산 나트륨과 푸코이단을 알긴산 올리고당, 올리고당 저분자량 푸코스로 분해하기 위해 생물학적, 화학적 또는 물리적 방법을 사용한다.
또한, 연구는 분해 후 알긴산 나트륨과 푸코이단의 활성이 효과적으로 향상되고, 일부 저분자량 알긴산 나트륨이 이미 헤파린 같은 항-종양 및 항-바이러스성 생리 활성을 보이고, 심혈관 질환 및 바이러스 의약 연구에 사용될 수 있음을 확인했다. 이 중 일부는 소장 조정 및 해독작용, 혈당 및 지질을 낮추고, 항-응고, 항-염증, 면역 조절 효과를 가지며, 당뇨병, 비만, 대장암 및 습관성 변비 환자에 대한 식이 요법의 식품으로 사용될 수 있다.
특히 최근에는, 개질된 저분자 알진 또는 푸코이단의 유니크한 생리적 기능이 계속적으로 발견되고, 그 활성과 의약 가치는 새로운 연구 핫스팟 중 하나가 되고 있다.
또한, 폴리만뉴로닉(polymannuronic) 산(M) 및 폴리굴루로닉(polyguluronic) 산(G)은 알진에서 유니크한 구성 요소이고, 자연에서 독립적으로의 존재는 발견되지 않았다. 두 개의 알두로닉(alduronic) 산 다당류(M/G)의 비율, 또는 알진 내에 이러한 블록의 구조 및 배치가 변화할 때, 알진의 성능이 크게 차이를 나타낼 것이다. 따라서, 많은 연구자들은 이의 독창적인 생물학적 활성 및 특별한 활성을 갖는 약을 개발하기 위하여, 각각 다른 분해 및 분리 방법을 통해 독창적인 구조를 갖는 각각 다른 다당류 분획 및 이의 올리고당을 수득하였다.
서로 다른 구조를 가지는 올리고당 또는 올리고스(oligose)의 모든 시리즈는 조류 다당류 제품의 다양성을 매우 풍부하게 한다. 그러나, 이러한 연구는 모두 원재료로 중간 점도의 알진을 사용하고, 종래의 알긴산 나트륨 생산 공정의 많은 물과 에너지 소비, 심한 오염, 낮은 수율/콘텐츠 등과 같은 문제를 완전히 해결하지 못한다.
M/G 비율 측정을 위한 알긴산 나트륨의 가수 분해를 위한 마이크로파 보조 신속한 방법(Mahesh Chhatbar, CarbohydratePolymers Vol 76(2009) 650-656)에 개시된 내용은 가정용 전자 레인지를 사용하여 옥살산 수용액 또는 묽은 황산 용액을 용매로 알긴산 나트륨을 부분적으로 분해하고, 그 주된 목적은 알긴산 나트륨에서 M/G(만누론산/굴루론산) 비율을 결정하기 위해 간단한 신속하고 가벼운 방법을 찾는 것이다. 그러나, 이 방법에 사용되는 알긴산 나트륨 재료는 여전히 종래의 추출 방법에 의해 제조되고, 종래 공정의 많은 물 과 에너지 소비 및 다른 결점을 극복하지 못한다.
황산다당류의 마이크로파를 이용한 탈황(Diego A, Navaroo, CarbohydratePolymers Vol 69(2007) 742-747)에 개시된 내용은 가정용 전자레인지를 사용하여 마이크로파 보조 방법으로 홍조류 다당류 카라기난, 갈조류의 한천과 푸코이단 및 동물 다당류 콘드로이틴 황산(animal polysaccharides chondroitin sulfate)에서 황을 제거하고, 동물 다당류 콘드로이틴 황산, 일반적으로 사용되는 염산 탈황 방법의 결점을 극복한다. 이 방법은 여전히 개시 물질로 다당류를 사용하고, 많은 물과 에너지 소비 등과 같은 결함을 극복하지 못한다. 게다가, 상기 논문의 높은 탈황율을 추구하는 목적은 시료 분석의 편리성을 향상시키기 위해 의도되지만, 다당류의 활성을 고려하지 않는다.
따라서, 해양과학 및 해조 산업의 새로운 기술, 새로운 제품은 새로운 기술 연구와 개발을 수행하는 것이 계속 필요하다.
[본 발명의 요약]
본 발명은 상기 기술적 결함 극복하기 위해서 갈조류(brown algae) 다당류(polysaccharide)를 추출하는 새로운 공정, 즉, 마이크로파 화학법(microwave chemistry method)을 통해 갈조류 활성 다당류를 추출하는 공정을 제공한다. 본 발명의 마이크로파 화학법을 통해 갈조류 활성 다당류를 추출하는 공정은 다음과 같은 단계를 포함한다:
1) 분쇄된 갈조류 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 5% 내지 99% 질량 농도의 산 용액을 첨가하고, 20 mmHg 내지 760 mmHg의 작동 압력하에서 물질의 킬로그램당 1 킬로와트 - 물질의 킬로그램 당 10 킬로와트의 대량 출력 밀도(mass power density)의 마이크로파 전력에서 5 내지 120분 혼합물의 반응을 수행하는 단계; 선택적으로 혼합물을 농축한 후 초과 산을 제거하기 위하여 유기용제로 세척하는 단계.
2) 추출을 위하여 단계 1)에서 얻은 산물(product)에 수용액을 첨가하고, 추출액을 농축시키고, pH가 중성이 되도록 염기를 첨가하고, 마누론산이 풍부한 분획 알진(mannuronic acid rich fragment(M rich) algin), 푸코이단(fucoidan) 및/또는 라미나란(laminaran)을 각각 얻기위해 등급(grading) 알코올 침전을 수행하는 단계; 및 남아있는 갈조류 잔여물을 유지하는 단계.
3) 단계 2)에서 얻은 갈조류 잔여물에 알칼리 용액을 첨가하고, 20 내지 80분동안 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리 소화 반응(digesting reaction)을 수행하고, 여과하여 잔여물을 제거하고, 여과액의 pH를 중성으로 조절하고, 굴루론산이 풍부한 분획 알진(guluronic acid rich fragment(G rich) algin) 침전물을 얻기위해 농축 후 알코올 침전을 수행하는 단계.
본 발명의 공정에서, 분쇄된 갈조류 분말은 분쇄의 통상적인 방법을 사용하여 갈조류 분말을 얻거나, 시판되는 분쇄된 갈조류 분말을 구입하여 직접 발명의 공정에 사용하거나 하며, 본 발명의 일반적인 지식의 조합으로 분쇄된 갈조류 분말의 메쉬(mesh) 크기는 실제로 사용되는 보편적인 것으로 당업계의 숙련자에 의해 결정된다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 1)에서 첨가된 산 용액은 유기산 용액이 비휘발성 산(non-volatile acid)일 때, 마이크로파 반응 후 농축에 의한 산의 제거는 필요하지 않고; 유기산이 휘발성 산으로 첨가되면 마이크로파 반응이 완전히 끝난 후 산을 제거하기 위해 농축을 수행하며, 바람직하게는 감압하에서 마이크로파 가열하여 유기 용액의 작은 양의 잔여 산 제거를 위해 세척한다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 1)에서 마이크로파 출력의 적용 방법은 연속적 마이크로파 모드 또는 연속적 마이크로파 및 파동(pulse) 마이크로파 모드의 조합이고; 상기 연속적 마이크로파 조사는 산 용액이 환류할 때까지 처음에 사용된 후, 5분 내지 120분 동안 파동 마이크로파 조사로 전환되고; 또한, 연속적 마이크로파는 용액의 환류 후 5분 내지 120분 동안 유지된다.
본 발명의 공정에서, 더 나아가 바람직한 실시형태의 하나로써, 단계 1)에서 연속적 마이크로파인 경우에, 대량 출력 밀도는 물질의 킬로그램 당 1 킬로와트 - 물질의 킬로그램 당 5 킬로와트이고; 파동 마이크로파인 경우에 대량 출력 밀도는 물질의 킬로그램 당 2 킬로와트 - 물질의 킬로그램 당 10 킬로와트이고, 듀티비(duty ratio)는 A/B이고, 여기서 A = 1초 내지 100초, B = 1초 내지 100초이다.
본 발명의 공정에서, 마이크로파 반응 챔버의 선택은 진행파 마이크로파 반응 챔버 또는 공진 마이크로파 반응 챔버 각각 당업계의 보편적인 지식과 본 발명의 조합으로 당엽계의 숙련자에 의해 결정된다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 1)의 갈조류 원재료와 산 용액의 중량비의 범위는 5/1 내지 1/5이다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 1)의 산 용액은 유기산(organic acid) 또는 유기산 및 무기산(inorganic acid)의 혼합용액으로부터 선택된다.
본 발명의 공정에서, 더 나아가 실시형태의 하나로써, 유기산은 5% 내지 50%의 옥살산(oxalic acid), 바람직하게는 10% 내지 35%의 옥살산; 10% 내지 99%의 포름산(formic acid), 바람직하게는 30% 내지 85%의 포름산; 10% 내지 99%의 아세트산(acetic acid), 바람직하게는 60% 내지 95%의 아세트산; 또는 10% 내지 99%의 프로피온산(propionic acid), 바람직하게는 70% 내지 95% 프로피온산 수용액으로부터 선택된다.
상기 언급한 농도의 산 용액은 상업적으로 구입하거나, 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있으며, 예를 들어, 100% 농도의 산(예를 들어, 순수 포름산)에 해당하는 농도로 적절한 양의 물을 첨가하여 산을 희석한다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 유기산 및 무기산의 혼합 용액을 사용할 때, 유기산 및 무기산의 혼합 용액은 혼합 용액 안의 유기산의 농도는 유기산의 상기에서 정의된 농도이고; 무기산의 질량 퍼센트 농도는 0.1% 내지 15%이며; 더 나아가 실시형태의 하나로써, 무기산은 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid), 질산(nitric acid) 또는 인산(phosphoric acid)으로부터 선택된다.
상기에서 언급한 무기산 용액은 시판되거나, 통상적인 방법을 통해 유기-무기 혼합된 산 용액의 해당 농도로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 해당 농도에 도달하는 유기산에 36% 농도의 염산을 첨가한다.
본 발명의 공정에서, 반응 조건을 제어하고, 마이크로파, 유기산 분자 및 갈조류 다당류 사이에 협력효과를 이용하고, 갈조류 다당류의 글리코시드 결합을 선택적으로 끊음으로써, 갈조류 다당류의 제어가능한 분해를 달성할 수 있다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 1)의 잔여산 세척에 사용된 유기용제는 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 아세톤, 또는 둘 또는 그 이상의 조합으로부터 선택된다. 유기 용제의 농도는 선행기술 또는 통상의 상식의 조합으로 당업계의 숙련자가 결정할 수 있으며, 특별한 필요 조건이 없다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 2)의 물의 양(amount)은 상기 단계 1)에서 얻은 산물 부피(volume)의 5 내지 8배 용량이다. 당업계의 숙련자는 상식과 본 발명의 조합으로 첨가 또는 감소시킴으로써, 양을 조절할 수 있다; 추출액이 농축될 때, 추출액은 바람직하게는 상기 원래 부피의 1/5 내지 1/8로 농축된다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 2)의 pH 조정을 위해 사용된 염기는 탄산나트륨(sodium carbonate) 또는 수산화나트륨(sodium hydroxide)으로부터 선택된다; 탄산나트륨 또는 수산화나트륨은 당업계에서 보편적으로 사용되는 농도의 탄산나트륨 또는 수산화나트륨 용액이고; 이의 주목적은 알긴산(alginic acid)의 알긴산 나트륨(sodium alginate)으로의 완전한 전환이다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 2)에서 등급 알코올 침전은 20 wt% 내지 40 wt% 알코올 함량 에탄올을 첨가하고, 마누론산이 풍부한 분획 올리고 알진(mannuronic acid-rich fragment oligo algin) 침전물을 수득하기 위하여 원심분리 또는 여과를 수행하고; 그 다음 60 wt% 내지 70 wt% 알코올 함량 에탄올을 첨가하고, 푸코이단 침전물을 수득하기 위해 여과 또는 원심분리를 수행하고; 및 마지막으로 80 wt% 내지 85 wt% 알코올 함량 에탄올을 첨가하고, 라미나란 침전물을 수득하기 위하여 여과 또는 원심분리를 수행하는 단계이다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 3)에서 염기는 탄산나트륨 또는 수산화나트륨으로부터 선택된다; 탄산나트륨 또는 수산화나트륨은 당업계에서 보편적으로 사용되는 농도의 탄산나트륨 또는 수산화나트륨 용액이다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 3)에서 pH 조정을 위해 사용된 산은 염산으로부터 선택되고, 염산은 당업계에서 보편적으로 사용되는 농도의 염산이다.
본 발명의 공정에서, 실시형태의 하나로써, 단계 3)의 알코올 침전에 사용되는 알코올은 에탄올 또는 메탄올로부터 선택된다. 에탄올 또는 메탄올은 알코올 침전에 사용되고, 원칙적으로 알코올은 침전되지않을 때까지 용액을 첨가하고, 바람직하게는 용액 안의 알코올 함유량이 80% 내지 85%가 될 때까지 이다.
본 발명의 공정에서, 본 발명의 공정을 사용하여 갈조류 다당류 추출에 사용되는 갈조류는 라미나리아 (라미나리아) 자포니카(Laminaria (Laminaria) japonica), 사가섬 (사가섬) 사가섬(Sargassum (Sargassum) sargassum), 바다 밀레(sea millet), 톳(fusiforme), 사가섬(Sargassum), 크리핑 사르가소 스틱(creeping Sargasso sticks), 푸쿠스 (푸쿠스) 푸쿠스(Fucus (Fucus) fucus), 브레더렉(bladderwrack), 펠베티아 (펠베티아) 카라기난(pelvetia (pelvetia) carrageenan), 언다리아 (언다리아) 와카메(Undaria (Undaria) wakame) 또는 매로사이스티스 (매로사이스티스) 켈프(Maerocystis (Maerocystis) kelp)로 구성된 군이며, 이에 한정하지 않는다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 라미나리아 자포니카를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정을 제공한다. 공정은 다음과 같다: 건조 자포니카 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 이의 중량의 0.5 내지 1.5배의 60% 내지 85% 포름산을 첨가하고, 1 내지 2 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg의 작동 압력하에 15 내지 30분 동안 포름산 용액의 환류를 유지하는 단계; 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 포름산 용액을 증발시키는 단계. 자포니카 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계. 혼합물은 교반하고, 40 내지 60분 동안 세척하고, 여과하는 단계. 여과 잔여물은 건조한 후 이에 추출시마다 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물을 넣어 물과 함께 두 번 추출하였고, 추출 온도는 60 내지 80℃이고, 추출 시간은 약 40분인 단계. 여과를 수행하고, 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리(filtrate cake)는 무수에탄올(anhydrous ethanol) 및 에테르(ether)로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계. 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계이다.
상기 수성(aqueous) 추출 후 자포니카 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 약 40분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기위한 알코올 침전 단계이다.
상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한(M rich) 알긴산 나트륨(sodium alginate)이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한(G rich) 알긴산 나트륨이다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 사가섬 톳을 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정을 제공한다. 공정은 다음과 같다: 건조 톳 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 0.5 내지 1.5배의 10% 내지 20% 옥살산 용액을 첨가하고, 1 내지 2 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에 15 내지 25분간 옥살산 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 용액을 증발시키는 단계. 톳 가루 중량의 4 내지 6배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계. 40 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고, 여과한 후, 여과 잔여물을 건조하는 단계. 여과액을 재사용 에탄올과 옥살산을 증류하여 얻는 단계. 여과 잔여물은 추출시마다 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물을 넣어 물과 함께 두 번 추출하고, 추출 온도는 70℃이고, 추출 시간은 약 40분인 단계; 여과 후 상기 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 30%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리(filtrate cake)는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 60%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계. 에탄올을 용액의 에탄올 함량 80%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계. 상기 수성 추출 후 톳 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 약 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 단계이다.
상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한(M rich) 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한(G rich) 알긴산 나트륨이다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 푸커스 푸커스를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정을 제공한다. 공정은 다음과 같다: 건조 푸커스 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 1 내지 2배의 80% 내지 95% 프로피온산 용액을 첨가하고, 3 내지 5 KW/Kg에 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에 40 내지 60분간 프로피온산 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 프로피온산 용액을 증발시키는 단계. 푸커스 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계. 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고, 여과한 후, 여과 잔여물을 건조하는 단계. 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 70℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 상기 추출 단계를 다시 반복하는 단계. 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출 용액 용량의 1/5로 농축되는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리(filtrate cake)는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계. 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계. 상기 용액 추출 후 푸커스 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 약 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 단계이다.
상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한(M rich) 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한(G rich) 알긴산 나트륨이다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 펠베티아 카라기난을 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정을 제공한다. 공정은 다음과 같다: 건조 카라기난 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 이의 0.5 내지 2배의 옥살산 및 염산 혼합 용액을 첨가하고, 상기 혼합 용액 중 옥살산의 함량은 20%이고, 염산의 함량은 0.1%이며, 1 내지 2 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에 15 내지 25분간 혼합 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 용액을 증발시키는 단계. 카라기난 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계. 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합하고 여과하는 단계; 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 70℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 상기 추출 단계를 다시 반복하는 단계. 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계. 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계. 상기 물 추출 후 카라기난 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 약 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 단계이다.
상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한(M rich) 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한(G rich) 알긴산 나트륨이다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 언다리아 와카메를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정을 제공한다. 공정은 다음과 같다: 건조 와카메 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 0.5 내지 2.5배의 포름산 및 염산 혼합 용액을 첨가하고, 상기 포름산의 함량은 80%이고, 염산의 함량은 0.5% 이고, 2 내지 4 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에서 10 내지 30분간 혼합 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 산 용액을 증발시키는 단계. 와카메 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계. 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고 여과하는 단계. 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 60℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 상기 추출 단계를 다시 반복하는 단계. 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계. 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계. 상기 물 추출 후 와카메 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 약 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 과정이다.
상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한(M rich) 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한(G rich) 알긴산 나트륨이다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 매로사이스티스 켈프를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정을 제공한다. 공정은 다음과 같다: 건조 켈프 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 0.3 내지 1.2배의 80% 내지 95% 아세트산 용액을 첨가하고, 1 내지 4 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에서 30 내지 40분간 아세트산 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 아세트산 용액을 증발시키는 단계. 켈프 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계. 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고 여과하는 단계. 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 60℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 상기 추출 단계를 다시 반복하는 단계. 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계. 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계. 상기 물 추출 후 켈프 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 약 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 과정이다.
상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한(M rich) 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한(G rich) 알긴산 나트륨이다.
본 발명은 또한 본 발명의 공정을 이용하여 제조된 갈조류 다당류를 제공하며, 갈조류 다당류는 본 발명의 공정을 이용하여 얻은 것을 뜻한다.
바람직한 실시예의 하나로써, 본 발명은 또한 본 발명의 공정을 이용하여 얻은 굴루론산이 풍부한 분획(G rich) 알진 또는 마누론산이 풍부한 분획(M rich) 알진을 제공하고;
바람직한 실시예의 하나로써, 굴루론산이 풍부한 분획(G rich) 알진은 바람직하게는 굴루론산이 풍부한 분획(G rich) 자포니카 알진, 톳 알진, 포커스 알진, 카라긴 알진, 와카메 알진, 또는 켈프 알진이고;
바람직한 실시예의 하나로써, 마누론산이 풍부한 분획(M rich) 알진은 바람직하게는 마누론산이 풍부한 분획(M rich) 자포니카 알진, 톳 알진, 포커스 알진, 카라긴 알진, 와카메 알진, 또는 켈프 알진이다.
본 발명은 또한 마누론산이 풍부한 분획 알긴산 나트륨 제조하는 공정을 제공하고, 상기 공정은: 본 발명의 공정을 이용하여 제조된 마누론산이 풍부한 분획(M rich) 알진에 탄산나트륨을 첨가하여 마누론산이 풍부한 분획(M rich) 알긴산 나트륨으로 전환시킨다.
본 발명은 또한 본 발명의 공정을 이용하여 제조된 마누론산이 풍부한 분획(M rich) 알긴산 나트륨을 제공한다.
본 발명은 하기와 같은 특성을 가진다:
첫째, 갈조류 원재료에 유기산을 직접적으로 작용하여 마이크로파를 사용해서, 갈조류 원재료의 세포벽의 유기 고분자(셀룰로스 및 알진을 포함)와 다당류 사이에 다양한 결합을 끊어내는데 유기산을 활용하고, 약효가 있는 재료로부터 다당류의 방출을 촉진하고, 다당류의 추출비를 개선시키며, 다당류에 영향을 주는 H+ 이온의 분해 효과뿐 아니라, 유기산에 관하여, 유기산 라디칼 이온(radical ion)은 다당류 분자의 수소기 성형과 함께 다당류의 히드록시기(hydroxyl group)를 보호한다.
둘째, 마이크로파로 증대한 유기산은 추가적으로 방출된 다당류를 적당히 분해하고, 그로 인해 다당류의 용해도을 상당히 높인다. 다당류는 전체 공정에서 효율적인 추출 달성과 갈조류 다당류의 재구조화로 비교적 중점 분자량 분포와 좋은 용해도를 얻는다.
셋째, 다른 분자 구조의 갈조류 다당류는 마이크로파 조사와 유기산에 다양한 민감도를 가지고있다. M-rich 분획의 분자량은 갈조류의 상당한 감소에서 마이크로파 조사하에 유기산의 분해 효과에 상대적으로 민감하고, 상기의 용해도는 상당히 증가하며, 가수분해 없이 성공적으로 추출될 수 있다.
갈조류 마이크로파 조사 하에서 유기산의 분해 효과는 유의하게 감소 수용성이 크게 증가하고 그것이 성공적으로 가수 분해하지 않고 추출 할 수 비교적 민감 M-리치 조각의 분자량을 갖는 .
G rich 분획은 남아있는 갈조류 잔여물의 마이크로파하에 유기산의 분해 효과에 민감하지 않고, 알칼리성 소화 공정을 통해서 추출될 수 있고, 그렇게 함으로써 M rich 알진과 G rich 알진의 분리 공정이 간소화된다.
넷째, 마이크로파 가열은 반드시 재료의 안과 밖을 동시에 가열하고, 종래의 가열 방법의 재료의 고르지않은 가열과 비슷한 대처할 수 없는 문제의 연속과 고에너지 소비를 충분히 극복할 수 있다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 다음과 같은 장점을 가진다:
1. 본 발명은 시간을 절약하고, 적은 산을 사용하고, 쉽고, 효율적인 재순환, 물과 에너지의 놀라운 절약 효과가 있다. 마이크로파 가열 기술을 사용하여 종래의 가열 방법의 회피되기 어려운 가열 문제를 효과적으로 극복하고, 유기산의 사용량, 공정 시간과 특히 산 제거의 증류 공정을 상당히 감소하고, 종래의 가열 방법의 대처할 수 없는 고르지않은 가열 문제를 극복한다. 대규모 생산에서 이 기능은 특히 뛰어나다.
2. 마이크로파로 강화한 유기산은 방출된 갈조류의 분자 구조를 더 적당히 조정하고, 적당히 분해된 알진을 포함하여 용해도에 도움이 되고, M-rich 분획과 G-rich 분획의 분리를 성취했다. 갈조류 다당류의 황 내용물인 함유 황은 적당히 감소한다. 본 공정에서 사용된 산은 약효가 있는 원재료로 즉시 연구되고, 기존 공정에서 다당류 추출의 많은 손실을 극복한다. 현재, 갈조류 다당류의 다양한 변형에 대한 연구는 기본적으로 원재료로 갈조류 다당류를 사용하고, 다당류 추출의 많은 문제점을 극복하지 못한다.
3. 본 발명에 의해 얻어지는 다당류 제품은 분자량 분포가 좁고, 고순도이며, 좋은 용해도 및 좋은 활성을 가진다. 본 발명의 공정은 대규모 산업 생산에서 분명한 이점을 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 공정 흐름 도표이다.
실시예
본 발명은 하기의 실시예 및 실험예에 의해 추가적으로 설명되지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 공정은 하기와 같다:
1) 갈조류 원재료를 세척, 건조 및 분쇄 후에 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 거기에 유기산 또는 유기산/무기산 혼합 용액을 첨가하고, 분말이 잘 젖도록 충분히 교반한다;
2) 마이크로파 전력을 사용하는 마이크로파 처리는 마이크로파, 유기산 분자 및 갈조류 다당류 사이에 협력효과를 사용하고, 갈조류 다당류의 글리코시드 결합(glycosidic bonds)을 선택적으로 절단하여, 이의 제어 가능한 분해를 달성한다;
3) 대부분의 유기산 또는 유기산/무기산 혼합 용액을 제거하기 위해 마이크로파 가열에 의한 감압하에서 증류를 사용하고, 갈조류의 마이크로파 전처리의 완성을 위한 소량의 잔류 산을 제거하기 위해 유기 용매로 충분히 세척한다;
4) 마이크로파 전처리된 갈조류를 추출하기 위해 약 5 내지 8배의 물을 첨가하고, 여기서 농축 후의 추출용액을 등급 알코올 침전시켜 우수한 용해도의 마누론산이 충부한 분획(M rich) 알진, 푸코이단 및 라미나란을 얻는다;
5) 마이크로파 전처리된 갈조류 원재료 잔여물은 물 추출 후 알칼리성 소화 공정을 진행하고, 굴루론산이 풍부한 분획(G rich) 알진을 얻는다.
전체 공정을 도 1에 나타냈다.
신규한 공정을 평가하기 위해, 각 실시예에서의 참조에 따라 설계된 대조 공정이고, 알긴산 나트륨, 푸코이단 및 라미나란의 추출 수율에 해당하는 데이터, 공정의 전체 물 소비량, 알긴산 나트륨 산물의 점성 및 반응 시간을 비교하고, 유기산(또는 혼합 산)의 사용, 대조 공정으로부터의 푸코이단의 황 함량 및 신규한 공정과 각 실시예에서 종래 가열 방법의 양이 나와있다. 알긴산 나트륨 산물은 적절한 방법으로 정제하여 단량체 다당류와 균일한 구성요소를 얻고, 상기 폴리마뉴론산 분획(M)과 굴루론산 분획(G)은 H1-NMR 방법으로 측정된 M/G 비("sugar complex biochemical research" 책 참조)를 얻고, 알긴산 나트륨의 분자량은 고성능 액체 크로마토그래피를 사용하여 결정되었고(Wenjing Tai, Guangli Yu, Jiandong Wu, Xia Zhao, Extract and physicochemical properties of four types of algae polysaccharides, Journal of Ocean University of China, 2010, 40(5):23-26), 푸코이단의 황 함량은 비탁법(네펠로법, nephelometry)으로 측정하였다(Jianbo Cong, Changzhen Wang, Yan Li, etc., Measurement of sulfate group content of brown algae sulfated polysaccharides - study of barium sulfate nephelometry [J] Pharmaceutical Journal of Chinese People's Liberation Army, 2003,19 (3):181).
비교예 1
대조 공정: 세척, 건조, 분쇄 후 100 g의 자포니카 분말 원재료는 가중 및 2 리터 비커 안에 넣고, 1 리터 물과 20 g 탄산나트륨을 비커에 첨가한다. 혼합은 1시간 동안 70℃의 워터배스에서 교반한 다음, 물 80 내지 100 리터로 희석한 다음 충분한 교반 및 여과를 하였다. 여과액은 염산을 첨가하여 pH 2.0으로 조정되었고 원심분리되었다. 침전물은 탄산나트륨을 첨가하여 알긴산 나트륨으로 전환되었다. 상기 결과로 얻은 상층액에 등급 에탄올 침전을 수행하여 푸코이단(최고 65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)과 라미나란(최고 85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다. 상기 각 단계를 통해 얻어진 결과물은 추출 수율을 계산하기 위해 건조되며, 추출 수율은 각 단계 결과물과 원재료 자포니카 분말의 중량 %이다. 모든 분석 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 1:
1) 1.5 kg의 건조 자포니카 분말을 가동되는 파동 마이크로파 반응 챔버에 두고;
2) 0.5 리터 무수물산과 0.25 리터 물을 준비된 0.75 리터 70% 포름산 용액과 혼합하고;
3) 단계 2)의 0.75 리터 포름산은 단계 1)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 혼합물은 자포니카 분말이 고르게 젖도록 충분히 교반하며;
4) 단계 3)의 젖은 물질은 액체 환류할 때까지 연속 마이크로파 출력 5 KW로 조사를 실시하고, 다시 말하면, 유기산 용액은 증발시키고, 마이크로파는 파동 마이크로파 출력 조작 모드로 전환하고, 여기서 듀티비는 5초/5초(다시 말하면, 켜져있는 시간 및 꺼져있는 시간의 비)이고, 최대 출력은 10 KW이다; 마이크로파 반응 챔버 내에 액체가 없을 때까지 12분간 진공상태로 하고 감압 증류를 수행하며(반응 챔버 작업 압력은 20 mmHg); 자포니카 분말의 마이크로파 전처리가 완료된다;
5) 5 리터의 순 에탄올을 1.5 kg 전처리된 자포니카 분말에 첨가하고, 충분히 교반하고, 여과하며, 상기 여과액은 증류되어 에탄올을 회수하였고, 건조된 후의 잔여물은 마이크로파 전처리된 자포니카 분말이다;
6) 단계 5)의 100 g의 마이크로파 전처리된 자포니카 분말을 1 리터 비커에 넣고, 500 ml 증류수를 거기에 첨가하고, 혼합물을 추출 및 여과를 위해서 40분 동안 70℃ 뜨거운 워터배스에 놓았다. 상기 공정을 1회 반복하였다. 두 여과액을 혼합하고 이의 pH를 중성으로 조정하고, 잔여물은 추가 공정을 위해 유지되었다;
7) 단계 6)의 여과액은 농축되고, 등급 에탄올 침전을 수행하여 M rich 분획 알긴산 나트륨(30 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가), 푸코이단(65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가) 및 라미나란(85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다.
8) 단계 6)의 잔여물에 500 ml 물과 6 g 탄산나트륨을 첨가하고, 혼합물을 70℃ 뜨거운 워터배스에서 40분 동안 교반하고, 여과하였다. 여과물은 중화시키고, 농축시키며, 알코올 침전은 G rich 분획 알긴산 나트륨을 제공한다.
각 단계 결과물의 추출 수율, 공정 전체 물 사용량, 알긴산 나트륨 결과물의 점도 및 푸코이단의 황 함량 등을 포함하는 데이터는 표 1에 나타내었다.
마이크로파 전처리한 자포니카 건조 분말 및 처리하지 않은 자포니카 건조 분말 원재료 사이에 각 단계의 다당류 추출 수율, 물 사용량의 전체 양, 일긴산 나트륨의 점도 및 푸코이단의 황 함량의 비교 결과이다:
대조 공정 새로운 공정
물 사용량(물/자포니카 분말) 100/1 15/1
알긴산 나트륨의 수율(wt)
 16.2%
 10.1%(M rich)
6.2%(G rich)
알진의 수율(wt) 1.4% 4.0%
라미나란의 수율(wt) 1.0% 1.0%
알긴산 나트륨의 분자량 1.5×106 1.2×105(M rich)
푸코이단의 황 함량(wt) 15.5% 6.9%
염기의 양(염기/자포니카 분말) 0.2 0.05
유기산 용액의 양(액체/고체) - 1/2
알긴산 나트륨 M/G 2.22 8.52(M rich)
공정 시간(분) 60 12
비교예 2
대조 공정: 세척, 건조, 분쇄 후 100 g의 톳 분말 원재료는 가중 및 2 리터 비커 안에 넣고, 1 리터 물과 25 g 탄산나트륨을 비커에 첨가한다. 혼합은 1 시간 동안 70℃의 워터배스에서 교반한 다음, 물 80 내지 100 리터로 희석한 다음 충분한 교반 및 여과를 하였다. 여과액은 염산을 첨가하여 pH 2.0으로 조정되었고 원심분리되었다. 침전물은 탄산나트륨을 첨가하여 알긴산 나트륨으로 전환되었다. 상기 결과로 얻은 상층액에 등급 에탄올 침전을 수행하여 푸코이단(최고 65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)과 라미나란(최고 85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다. 결과물에 관한 한도는 비교예 1에 따라 측정된다. 모든 분석 결과는 표 2에 나타내었다.
실시예 2:
1) 1.5 kg의 건조 톳 분말을 가동되는 파동 마이크로파 반응 챔버에 두고;
2) 180 g 옥살산과 1.5 리터 물을 준비된 10% 옥살산 용액과 혼합하고;
3) 단계 2)의 1.5 리터 옥살산은 단계 1)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 혼합물은 톳 분말이 고르게 젖도록 충분히 교반하며;
4) 단계 3)의 젖은 물질은 액체 환류할 때까지 연속 마이크로파 출력 3 KW로 조사를 실시하고, 다시 말하면, 유기산 용액은 증발시키고, 마이크로파는 파동 마이크로파 출력 조작 모드로 전환하고, 여기서 듀티비는 5초/5초이고, 최대 출력은 5 KW이다; 마이크로파 반응 챔버 내에 액체가 없을 때까지 유기산 용액이 제거되도록 15분간 진공상태로 하고 감압 증류를 수행하며(반응 챔버 작업 압력은 100 mmHg); 톳 분말의 마이크로파 전처리가 완료된다;
5) 5 리터의 순 에탄올을 단계 4)의 1.5 kg 전처리된 톳 분말에 첨가하고, 충분히 교반하고, 여과하며, 상기 여과액은 증류되어 에탄올과 옥살산을 회수하였고, 건조된 후의 잔여물은 마이크로파 전처리된 톳 분말이다;
6) 단계 5)의 100 g의 마이크로파 전처리된 톳 분말을 1 리터 비커에 넣고, 500 ml 증류수를 거기에 첨가하고, 혼합물을 추출 및 여과를 위해서 40분 동안 70℃ 뜨거운 워터배스에 놓았다. 상기 공정을 1회 반복하였다. 두 여과액을 혼합하고 상기 pH는 중성으로 조정하고, 잔여물은 추가 공정을 위해 유지되었다;
7), 8) 단계는 실시예 1과 동일하다.
각 단계 결과물의 추출 수율, 공정 전체 물 사용량, 알긴산 나트륨 결과물의 점도 및 푸코이단의 황 함량 등을 포함하는 데이터는 표 2에 나타내었다.
마이크로파 전처리한 톳 건조 분말 및 처리하지않은 톳 건조 분말 원재료 사이에 각 단계의 다당류 추출 수율, 물 사용량의 전체 양, 일긴산 나트륨의 점도 및 푸코이단의 황 함량의 비교 결과이다:
비교 공정 새로운 공정
물 사용량(물/톳 분말) 100/1 15/1
알긴산 나트륨의 수율(wt)
 24.4%
 10.5%(M rich)
14.5%(G rich)
알진의 수율(wt) 1.4% 3.2%
라미나란의 수율(wt) 0.8% 0.8%
알긴산 나트륨의 분자량 2.1×106 3.7×104(M rich)
푸코이단의 황 함량(wt) 16.8% 8.3%
염기의 양(염기/톳 분말) 0.25 0.05
유기산 용액의 양(액체/고체) 1/1
알긴산 나트륨 M/G 0.66 5.43(M rich)
공정 시간(분) 60 15
비교예 3
대조 공정: 세척, 건조, 분쇄 후 100 g의 켈프 분말 원재료는 가중 및 2 리터 비커 안에 넣고, 1 리터 물과 25 g 탄산나트륨을 비커에 첨가한다. 혼합은 1 시간동안 70℃의 워터배스에서 교반한 다음, 물 80 내지 100 리터로 희석한 다음 충분한 교반 및 여과하였다. 여과액은 염산을 첨가하여 pH 2.0으로 조정하고 원심분리하였다. 침전은 탄산나트륨을 첨가하여 알긴산 나트륨으로 전환된다. 상기 결과로 얻은 상층액은 등급 에탄올 침전을 수행하여 푸코이단(최고 65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)과 라미나란(최고 85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다. 결과물에 관한 한도는 비교예 1에 따라 측정된다. 모든 분석 결과는 표 3에 나타내었다.
실시예 3:
1) 1.5 kg의 건조 켈프 분말을 가동되는 파동 마이크로파 반응 챔버에 두고;
2) 0.4 리터 아세트산무수물과 0.1 리터 물을 준비된 0.5 리터 80% 아세트산 용액과 혼합하고;
3) 단계 2)의 0.5 리터 아세트산 용액은 단계 1)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 혼합물은 켈프 분말이 고르게 젖도록 충분히 교반하며;
4) 단계 3)의 젖은 물질은 액체 환류할 때까지 연속 마이크로파 출력 2 KW로 조사를 실시하고, 다시 말하면, 유기산 용액은 증발시키고, 마이크로파는 파동 마이크로파 출력 조작 모드로 전환하고, 여기서 듀티비는 5초/5초이고, 최대 출력은 4 KW이다; 마이크로파 반응 챔버 내에 액체가 없을 때까지 유기산 용액이 제거되도록 35분간 진공상태로 하고 감압 증류를 수행하고(반응 챔버 작업 압력은 200 mmHg);
5) 5 리터의 순 에탄올을 단계 4)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 충분히 교반하고, 여과하며, 상기 여과액은 증류되어 에탄올을 회수하였고, 건조된 후의 잔여물은 마이크로파 전처리된 켈프 분말이다;
6) 단계 5)의 100 g의 마이크로파 전처리된 켈프 분말을 1 리터 비커에 넣고, 500 ml 증류수를 거기에 첨가하고, 혼합물을 추출 및 여과를 위해서 40분 동안 70℃ 뜨거운 워터배스에 놓았다. 상기 공정을 1회 반복하였다. 두 여과액을 혼합하고 이의 pH를 중성으로 조정하고, 잔여물은 추가 공정을 위해 유지되었다;
7), 8) 단계는 실시예 1과 동일하다.
각 단계 결과물의 추출 수율, 공정 전체 물 사용량, 알긴산 나트륨 결과물의 점도 및 푸코이단의 황 함량 등을 포함하는 데이터는 표 3에 나타내었다.
마이크로파 전처리한 켈프 건조 분말 및 처리하지 않은 켈프 건조 분말 원재료 사이에 각 단계의 다당류 추출 수율, 물 사용량의 전체 양, 일긴산 나트륨의 점도 및 푸코이단의 황 함량의 비교 결과이다:
비교 공정 새로운 공정
물 사용량(물/켈프 분말) 100/1 15/1
알긴산 나트륨의 수율(wt)
 24.6%
 16.0%(M rich)
8.8%(G rich)
알진의 수율(wt) 0.6% 3.5%
라미나란의 수율(wt) 0.6% 0.6%
알긴산 나트륨의 분자량 1.15×106 7.8×104(M rich)
푸코이단의 황 함량(wt) 15.5% 6.8%
염기의 양(염기/켈프 분말) 0.25 0.05
유기산 용액의 양(액체/고체) - 1/3
알긴산 나트륨 M/G 1.56 7.55(M rich)
공정 시간(분) 60 35
비교예 4
대조 공정: 세척, 건조, 분쇄 후 100 g의 와카메 분말 원재료는 가중 및 2 리터 비커 안에 넣고, 1 리터 물과 25 g 탄산나트륨을 비커에 첨가한다. 혼합은 1 시간 동안 70℃의 워터배스에서 교반한 다음, 물 80 내지 100 리터로 희석한 다음 충분한 교반 및 여과를 하였다. 여과액은 염산을 첨가하여 pH 2.0으로 조정되었고 원심분리되었다. 침전물은 탄산나트륨을 첨가하여 알긴산 나트륨으로 전환되었다. 상기 결과로 얻은 상층액에 등급 에탄올 침전을 수행하여 푸코이단(최고 65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)과 라미나란(최고 85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다. 결과물에 관한 한도는 비교예 1에 따라 측정된다. 모든 분석 결과는 표 4에 나타내었다.
실시예 4:
실시예 1과의 차이점은:
1) 1.5 kg의 건조 와카메 분말을 건조, 오염물질 제거 및 분쇄한 후, 공진 파동 마이크로파 반응 챔버에 두고;
2) 0.8 리터 무수포름산, 0.15 리터 물 및 0.05 리터 20% 염산 용액과 혼합하고 준비된 1 리터 포름산 - 염산 혼합 용액은, 포름산의 함량은 83%이고, 염산의 함량은 0.1%이다;
3) 단계 2)의 1 리터 산 혼합 용액은 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 혼합물은 와카메 분말이 고르게 젖도록 충분히 교반하며;
4) 단계 3)의 젖은 물질은 액체 환류할 때까지 연속 마이크로파 출력 3.5 KW로 조사를 실시하고, 다시 말하면, 유기산 용액은 증발시키고, 마이크로파는 파동 마이크로파 출력 조작 모드로 전환하고, 여기서 듀티비는 5초/5초이고, 최대 출력은 7 KW이다; 마이크로파 반응 챔버 내에 액체가 없을 때까지 유기산 용액이 제거되도록 13분간 진공상태로 하고 감압 증류를 수행하고(반응 챔버 작업 압력은 150 mmHg);
5) 5 리터의 순 에탄올을 단계 4)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 충분히 교반하고, 여과하며, 상기 여과액은 증류되어 에탄올을 회수하였고, 건조된 후의 잔여물은 마이크로파 전처리된 와카메 분말이다;
6) 단계 5)의 100 g의 마이크로파 전처리된 와카메 분말을 1 리터 비커에 넣고, 500 ml 증류수를 거기에 첨가하고, 혼합물을 추출 및 여과를 위해서 40분 동안 70℃ 뜨거운 워터배스에 놓았다. 상기 공정을 1회 반복하였다. 두 여과액을 혼합하고 이의 pH를 중성으로 조정하고, 잔여물은 추가 공정을 위해 유지되었다;
7), 8) 단계는 실시예 1과 동일하다.
각 단계 결과물의 추출 수율, 공정 전체 물 사용량, 알긴산 나트륨 결과물의 점도 및 푸코이단의 황 함량 등을 포함하는 데이터는 표 4에 나타내었다.
마이크로파 전처리한 와카메 건조 분말 및 처리하지 않은 와카메 건조 분말 원재료 사이에 각 단계의 다당류 추출 수율, 물 사용량의 전체 양, 일긴산 나트륨의 점도 및 푸코이단의 황 함량의 비교 결과이다:
비교 공정 새로운 공정
물 사용량(물/와카메 분말) 100/1 15/1
알긴산 나트륨의 수율(wt)
 15.8%
 11.0%(M rich)
7.2%(G rich)
알진의 수율(wt) 2.1% 5.2%
라미나란의 수율(wt) 0.5% 0.7%
알긴산 나트륨의 분자량 8.6×105 4.2×104(M rich)
푸코이단의 황 함량(wt) 19.0% 7.2%
염기의 양(염기/와카메 분말) 0.25 0.05
유기산 용액의 양(액체/고체) - 2/3
알긴산 나트륨 M/G 1.43 7.30(M rich)
공정 시간(분) 60 35
비교예 5
대조 공정: 세척, 건조, 분쇄 후 100 g의 푸커스 분말 원재료는 가중 및 2 리터 비커 안에 넣고, 1 리터 물과 25 g 탄산나트륨을 비커에 첨가한다. 혼합은 1 시간 동안 70℃의 워터배스에서 교반한 다음, 물 80 내지 100 리터로 희석한 다음 충분한 교반 및 여과를 하였다. 여과액은 염산을 첨가하여 pH 2.0으로 조정되었고 원심분리되었다. 침전물은 탄산나트륨을 첨가하여 알긴산 나트륨으로 전환된다. 상기 결과로 얻은 상층액에 등급 에탄올 침전을 수행하여 푸코이단(최고 65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)과 라미나란(최고 85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다. 결과물에 관한 한도는 비교예 1에 따라 측정된다. 모든 분석 결과는 표 5에 나타내었다.
실시예 5:
실시예 1과의 차이점은:
1) 1.5 kg의 건조 푸커스 분말을 건조, 오염물질 제거 및 분쇄한 후, 공진 파동 마이크로파 반응 챔버에 두고;
2) 1.8 리터 무수프로판산과 0.2 리터 물을 준비된 2 리터 90% 프로판산 용액과 혼합하고;
3) 단계 2)의 2 리터 프로판산 용액은 단계 1)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 혼합물은 푸커스 분말이 고르게 젖도록 충분히 교반하며;
4) 단계 3)의 젖은 물질은 액체 환류할 때까지 연속 마이크로파 출력 4 KW로 조사를 실시하고, 다시 말하면, 유기산 용액은 증발시키고, 마이크로파는 2 KW로 전환되고; 마이크로파 반응 챔버 내에 액체가 없을 때까지 유기산 용액이 제거되도록 30분간 진공상태로 하고 감압 증류를 수행하고(반응 챔버 작업 압력은 150 mmHg);
5) 5 리터의 순 에탄올을 단계 4)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 충분히 교반하고, 여과하며, 상기 여과액은 증류되어 에탄올을 회수하였고, 건조된 후의 잔여물은 마이크로파 전처리된 푸커스 분말이다;
6) 단계 5)의 100 g의 마이크로파 전처리된 푸커스 분말을 1 리터 비커에 넣고, 500 ml 증류수를 거기에 첨가하고, 혼합물을 추출 및 여과를 위해서 40분 동안 70℃ 뜨거운 워터배스에 놓았다. 상기 공정을 1회 반복하였다. 두 여과액을 혼합하고 이의 pH를 중성으로 조정하고, 잔여물은 추가 공정을 위해 유지되었다;
7), 8) 단계는 실시예 1과 동일하다.
각 단계 결과물의 추출 수율, 공정 전체 물 사용량, 알긴산 나트륨 결과물의 점도 및 푸코이단의 황 함량 등을 포함하는 데이터는 표 5에 나타내었다.
마이크로파 전처리한 푸커스 건조 분말 및 처리하지 않은 푸커스 건조 분말 원재료 사이에 각 단계의 다당류 추출 수율, 물 사용량의 전체 양, 일긴산 나트륨의 점도 및 푸코이단의 황 함량의 비교 결과이다:
비교 공정 새로운 공정
물 사용량(물/푸커스 분말) 100/1 15/1
알긴산 나트륨의 수율(wt)
 11.7%
 7.0%(M rich)
6.2%(G rich)
알진의 수율(wt) 1.1% 2.2%
라미나란의 수율(wt) 0.6% 0.7%
알긴산 나트륨의 분자량 6.7×105 2.2×105(M rich)
푸코이단의 황 함량(wt) 13.7% 5.7%
염기의 양(염기/푸커스 분말) 0.25 0.05
유기산 용액의 양(액체/고체) - 4/3
알긴산 나트륨 M/G 1.56 5.90(M rich)
공정 시간(분) 60 30
비교예 6
대조 공정: 세척, 건조, 분쇄 후 100 g의 카라기난 분말 원재료는 가중 및 2 리터 비커 안에 넣고, 1 리터 물과 25 g 탄산나트륨을 비커에 첨가한다. 혼합은 1 시간 동안 70℃의 워터배스에서 교반한 다음, 물 80 내지 100 리터로 희석한 다음 충분한 교반 및 여과를 하였다. 여과액은 염산을 첨가하여 pH 2.0으로 조정되었고 원심분리되었다. 침전물은 탄산나트륨을 첨가하여 알긴산 나트륨으로 전환된다. 상기 결과로 얻은 상층액에 등급 에탄올 침전을 수행하여 푸코이단(최고 65 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)과 라미나란(최고 85 wt%의 알코올 함량이 될 때까지 에탄올을 첨가)을 얻는다. 결과물에 관한 한도는 비교예 1에 따라 측정된다. 모든 분석 결과는 표 6에 나타내었다.
실시예 6:
실시예 1과의 차이점은:
1) 1.5 kg의 건조 카라기난 분말을 건조, 오염물질 제거 및 분쇄한 후, 공진 파동 마이크로파 반응 챔버에 두고;
2) 300 g 무수옥살산과 1.5 리터 0.12% 염산 용액과 혼합하여 준비된 1.5 리터 옥살산 - 염산 혼합 용액은, 옥살산의 함량은 20%이고, 염산의 함량은 0.1%이다;
3) 단계 2)의 1.5 리터 옥살산 - 염산 혼합된 용액은 단계 1)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 혼합물은 카라기난 분말이 고르게 젖도록 충분히 교반하며;
4) 단계 3)의 젖은 물질은 액체 환류할 때까지 연속 마이크로파 출력 3 KW로 조사를 실시하고, 다시 말하면, 유기산 용액은 증발시키고, 마이크로파는 1.5 KW로 전환되고; 마이크로파 반응 챔버 내에 액체가 없을 때까지 유기산 용액이 제거되도록 30분간 진공상태로 하고 감압 증류를 수행하고(반응 챔버 작업 압력은 100 mmHg);
5) 5 리터의 순 에탄올을 단계 4)의 마이크로파 반응 챔버에 첨가하고, 충분히 교반하고, 여과하며, 상기 여과액은 증류되어 에탄올과 옥살산을 회수하였고, 건조된 후의 잔여물은 마이크로파 전처리된 카라기난 분말이다;
6) 단계 5)의 100 g의 마이크로파 전처리된 카라기난 분말을 1 리터 비커에 넣고, 500 ml 증류수를 거기에 첨가하고, 혼합물을 추출 및 여과를 위해서 40분 동안 70℃ 뜨거운 워터배스에 놓았다. 상기 공정을 1회 반복하였다. 두 여과액을 혼합하고 이의 pH를 중성으로 조정하고, 잔여물은 추가 공정을 위해 유지되었다;
7), 8) 단계는 실시예 1과 동일하다.
각 단계 결과물의 추출 수율, 공정 전체 물 사용량, 알긴산 나트륨 결과물의 점도 및 푸코이단의 황 함량 등을 포함하는 데이터는 표 6에 나타내었다.
마이크로파 전처리한 카라기난 건조 분말 및 처리하지 않은 카라기난 건조 분말 원재료 사이에 각 단계의 다당류 추출 수율, 물 사용량의 전체 양, 일긴산 나트륨의 점도 및 푸코이단의 황 함량의 비교 결과이다:
비교 공정 새로운 공정
물 사용량(물/카라기난 분말) 100/1 15/1
알긴산 나트륨의 수율(wt)
 12.8%
 5.9%(M rich)
7.4%(G rich)
알진의 수율(wt) 1.9% 3.2%
라미나란의 수율(wt) 0.8% 0.8%
알긴산 나트륨의 분자량 7.7×105 1.6×105(M rich)
푸코이단의 황 함량(wt) 15.7% 7.7%
염기의 양(염기/카라기난 분말) 0.25 0.05
유기산 용액의 양(액체/고체) - 1/1
알긴산 나트륨 M/G 3.13 6.10(M rich)
공정 시간(분) 60 30
실시예의 결과는, 본 발명은 갈조류 원재료를 전처리하는 마이크로파 화학법을 사용하고, 각각 다른 구조의 우론산 올리고당 및 푸코이단 올리고당을 얻기 위해 물 추출 및 알칼리 소화를 사용하고, 푸코이단 유지의 황 함량의 적당한 범위를 설정하고, 많은 물 사용량, 많은 오염 및 기존의 공정에 있는 다른 많은 단점을 극복한다.
실험 1 당뇨 쥐의 혈당에서의 자포니카 갈조류 다당류의 효과
실험 동물: 쿤밍 마우스(Kunming mice), 수컷, 중량(22 ± 2) g, 군의과학 실험 동물 센터(Center of Military Medical Sciences, Beiijing)에 의해 제공됨.
실험 물질: 스트렙토조토신(streptozotocin, STZ)은 시그마(Sigma)로부터 제공되고, 자포니카 갈조류 다당류는 실시예 1로부터 제조된다.
주요 실험도구와 장비: TU-1810 UV-Vis 분광광도계(spectrophotometer), 베이징 푸르키네 일반 기구(Beijing Purkinje General Instrument Co., Ltd.)로부터 제공됨; BS-124S 전자 저울(electronic balance), 사토리우스(Sartorius AG, Germany)로부터 제공됨; TGL-16G-A 원심분리기(centrifuge), 상하이 안팅 과학 기구 공장(Shanghai Anting Scientific Instrument Factory)로부터 제공됨; HPX-9052MBE 전자 오븐(electric oven), 상하이 하이보 모션 산업 리미티드(Shanghai Haibo Motion Industries Limited)로부터 제공됨; F6/10 극상 균질기(superfine homogenizer), 상하이 프루코 유체 기계 제조사(Shanghai Fluko Fluid Machinery Manufacturing Co., Ltd)로부터 제공됨.
실험 방법: 스트렙토조토신(STZ) 50 ㎎/㎏을 마우스에 복강내주사하고, 혈당 ≥ 11.1 mmol/L를 가진 마우스를 당뇨병에 대한 모델로 선택했다. 20 모델 마우스는 혈당 수준에 따라 임의로 모델군 및 갈조류 다당류군으로 나누었다. 또 다른 10 정상 마우스는 대조군으로 선택했다. 상기 각 군의 마우스들은 매일 오전 9시에 위관 영양법을 통해 처리되고, 갈조류 다당류군이 500 ㎎/kg의 투여량을 주었고, 모델군과 대조군의 증류수의 용량에 해당하는 양을 주었다. 치료 32일 동안 계속되며, 마우스는 공복이지만, 21일 및 32일째에 12 시간 동안 물을 공급하였다. 혈액 샘플을 안와 캐비티(orbital cavity)에서 얻고, 혈청은 마우스의 공복시 혈당값을 검출하기 위해 분리하였다.
통계 방법: 통계 방법은 SPSS 통계 소프트웨어를 사용하였고, 이 데이터는 모두 ±들로 표현되며, 그룹 간의 비교 분석은 분산에 의해 분석된다. 결과는 하기 표7에 나타낸다:
그룹 0일차 21일차 32일차
대조군 10 4.88±1.02 4.85±1.13 4.79±1.24
모델군 10 13.22±2.32 13.01±4.34 12.58±2.13
갈조류 다당류 그룹 10 13.51±3.24 10.21±4.08 8.49±3.22
본 발명의 갈조류 다당류는 당뇨 마우스에서 효과적, 유의적으로 혈당을 감소시킬 수 있다.

Claims (29)

  1. 하기의 단계를 포함하는 마이크로파 화학법(microwave chemistry method)을 통한 갈조류(brown algae) 활성 다당류의 추출 공정:
    1) 분쇄된 갈조류 원재료를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 5% 내지 99% 질량 농도의 산 용액을 첨가하고, 20 mmHg 내지 760 mmHg의 작동 압력하에서 물질의 킬로그램당 1 킬로와트 - 물질의 킬로그램 당 10 킬로와트의 대량 출력 밀도(mass power density)의 마이크로파 전력에서 5 내지 120분 혼합물의 반응을 수행하는 단계; 선택적으로 혼합물을 농축한 후 초과 산을 제거하기 위하여 유기용제로 세척하는 단계;
    2) 추출을 위하여 단계 1)에서 얻은 산물(product)에 수용액을 첨가하고, 추출액을 농축시키고, pH가 중성이 되도록 염기를 첨가하고, 마누론산이 풍부한 분획 알진(mannuronic acid-rich fragment algin), 푸코이단(fucoidan) 및 라미나란(laminaran)을 각각 얻기위해 등급(grading) 알코올 침전을 수행하는 단계; 및 남아있는 갈조류 잔여물을 유지하는 단계.
    3) 단계 2)에서 얻은 갈조류 잔여물에 알칼리 용액을 첨가하고, 20 내지 80분동안 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리 소화 반응(digesting reaction)을 수행하고, 여과하여 잔여물을 제거하고, 여과액의 pH를 중성으로 조절하고, 굴루론산이 풍부한 분획 알진(guluronic acid rich fragment(G rich) algin) 침전물을 얻기위해 알코올 침전을 수행하는 단계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1)에서 마이크로파 출력의 적용 모드(mode)는 연속적 마이크로파 모드 또는 연속적 마이크로파 및 파동(pulse) 마이크로파 모드의 조합이고, 상기 연속적 마이크로파 및 파동 마이크로파의 조합을 사용하는 경우에, 상기 연속적 마이크로파 조사는 산 용액이 환류할 때까지 처음에 사용된 후, 5분 내지 120분 동안 파동 마이크로파 조사로 전환하는 공정.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1)에서, 사용된 산 용액이 비휘발성 산(non-volatile acid)일 때, 농축에 의한 산의 제거는 필요하지 않고; 사용된 산 용액이 휘발성 산일 때 산을 제거하기 위해 농축을 수행하는 공정.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 단계 1)에서, 연속적 마이크로파인 경우에, 대량 출력 밀도는 물질의 킬로그램 당 1 킬로와트 - 물질의 킬로그램 당 5 킬로와트이고; 파동 마이크로파인 경우에 대량 출력 밀도는 물질의 킬로그램 당 2 킬로와트 - 물질의 킬로그램 당 10 킬로와트이고, 듀티비(duty ratio)는 A/B이고, 여기서 A = 1초 내지 100초, B = 1초 내지 100초인 공정.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1)에서, 갈조류 원재료와 산 용액의 중량비의 범위는 5/1 내지 1/5인 공정.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 단계 1)에서 사용된 산 용액은 유기산(organic acid) 또는 유기산 및 무기산(inorganic acid)의 혼합용액으로부터 선택되는 것인 공정.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 단계 1)에서 유기산은 5% 내지 50% 옥살산(oxalic acid); 10 내지 99%의 포름산(formic acid); 10% 내지 99%의 아세트산(acetic acid); 또는 10% 내지 99%의 프로피온산(propionic acid) 수용액으로부터 선택되는 것인 공정.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 단계 1)에서 사용된 유기산 및 무기산의 혼합용액에서, 무기산의 질량 퍼센트 농도는 0.1% 내지 15%인 것인 공정.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 단계 1)에서 무기산은 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid), 질산(nitric acid) 또는 인산(phosphoric acid)으로부터 선택되는 것인 공정.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1)에서 잔여산 세척에 사용된 유기용제는 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 아세톤, 또는 둘 또는 그 이상의 조합으로부터 선택되는 것인 공정.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 물의 양(amount)은 상기 단계 1)에서 얻은 산물 부피(volume)의 5 내지 8배 용량인 것인 공정.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 pH 조정을 위해 사용된 염기는 탄산나트륨(sodium carbonate) 또는 수산화나트륨(sodium hydroxide)으로부터 선택되는 것인 공정.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 등급 알코올 침전은: 20 wt% 내지 40 wt% 알코올 함량 에탄올을 첨가하고, 마누론산이 풍부한 분획 올리고 알진(mannuronic acid-rich fragment oligo algin) 침전물을 수득하기 위하여 원심분리 또는 여과를 수행하고; 그 다음 60 wt% 내지 70 wt% 알코올 함량 에탄올을 첨가하고, 푸코이단 침전물을 수득하기 위해 여과 또는 원심분리를 수행하고; 및 마지막으로 80 wt% 내지 85 wt% 알코올 함량 에탄올을 첨가하고, 라미나란 침전물을 수득하기 위하여 여과 또는 원심분리를 수행하는 단계를 포함하는 공정.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 단계 3)에서 염기는 탄산나트륨 또는 수산화나트륨으로부터 선택되는 것인 공정.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 단계 3)에서 pH 조정을 위해 사용된 산은 염산으로부터 선택되는 것인 공정.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 단계 3)에서 알코올은 메탄올 또는 에탄올로부터 선택되는 것인 공정.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 갈조류는 라미나리아 (라미나리아) 자포니카(Laminaria (Laminaria) japonica), 사가섬 (사가섬) 사가섬(Sargassum (Sargassum) sargassum), 바다 밀레(sea millet), 톳(fusiforme), 사가섬(Sargassum), 크리핑 사르가소 스틱(creeping Sargasso sticks), 푸쿠스 (푸쿠스) 푸쿠스(Fucus (Fucus) fucus), 브레더렉(bladderwrack), 펠베티아 (펠베티아) 카라기난(pelvetia (pelvetia) carrageenan), 언다리아 (언다리아) 와카메(Undaria (Undaria) wakame) 및/또는 매로사이스티스 (매로사이스티스) 켈프(Maerocystis (Maerocystis) kelp)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공정.
  18. 제 17항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 라미나리아 자포니카를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정:
    건조 자포니카 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 이의 중량의 0.5 내지 1.5배의 60% 내지 85% 포름산을 첨가하고, 1 내지 2 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg의 작동 압력하에 15 내지 30분 동안 포름산 용액의 환류를 유지하는 단계; 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 포름산 용액을 증발시키는 단계; 자포니카 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가되고, 교반하고, 40 내지 60분동안 세척하고, 여과하는 단계; 여과 잔여물은 건조한 후 추출시마다 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물을 넣어 물과 함께 두 번 추출하였고, 추출 온도는 60 내지 80℃이고, 추출 시간은 40분인 단계; 여과를 수행하고, 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축되는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리(filtrate cake)는 무수에탄올(anhydrous ethanol) 및 에테르(ether)로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계; 상기 수성(aqueous) 추출 후 자포니카 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 40분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기위한 알코올 침전 단계;
    상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한 알긴산 나트륨(sodium alginate)이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한 알긴산 나트륨.
  19. 제 17항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 사가섬 톳을 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정:
    건조 톳 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 0.5 내지 1.5배의 10% 내지 20% 옥살산 용액을 첨가하고, 1 내지 2 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에 15 내지 25분간 옥살산 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 용액을 증발시키는 단계; 톳 가루 중량의 4 내지 6배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가되는 단계; 40 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고, 여과한 후, 여과 잔여물을 건조하는 단계; 여과액을 재사용 에탄올과 옥살산으로 증류하는 단계; 여과 잔여물은 추출시마다 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물을 넣어 물과 함께 두 번 추출하고, 추출 온도는 70℃이고, 추출 시간은 40분인 단계; 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축되는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 30%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리(filtrate cake)는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 60%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 80%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계; 상기 수성 추출 후 톳 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기위한 알코올 침전 단계;
    상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한 알긴산 나트륨.
  20. 제 17항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 푸커스 포커스를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정: 건조 푸커스 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 1 내지 2배의 80% 내지 95% 프로피온산 용액을 첨가하고, 3 내지 5 KW/Kg에 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에 40 내지 60분간 프로피온산 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 프로피온산 용액을 증발시키는 단계; 푸커스 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계; 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고, 여과한 후, 여과 잔여물을 건조하는 단계; 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 70℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 추출 단계를 다시 반복하는 단계; 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축되는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리(filtrate cake)는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계; 상기 용액 추출 후 푸커스 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 단계;
    상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한 알긴산 나트륨.
  21. 제 17항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 펠베티아 카라기난(Pelvetia carrageenan)을 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정: 건조 카라기난 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 이의 0.5 내지 2배의 옥살산 및 염산 혼합 용액을 첨가하고, 상기 혼합 용액 중 옥살산의 함량은 20%이고, 염산의 함량은 0.1% 이고, 1 내지 2 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에 15 내지 25분간 혼합 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 용액을 증발시키는 단계; 카라기난 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가하는 단계; 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합하고 여과하는 단계; 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 70℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 추출 단계를 다시 반복하는 단계; 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축되는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계; 상기 물 추출 후 카라기난 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 단계;
    상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한 알긴산 나트륨.
  22. 제 17항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 언다리아 와카메(Undaria wakame)를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정: 건조 와카메 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 0.5 내지 2.5배의 포름산 및 염산 혼합 용액을 첨가하고, 상기 포름산의 함량은 80%이고, 염산의 함량은 0.5% 이고, 2 내지 4 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에서 10 내지 30분간 혼합 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 산 용액을 증발시키는 단계; 와카메 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가되는 단계; 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고 여과하는 단계; 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 60℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 추출 단계를 다시 반복하는 단계; 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계; 상기 물 추출 후 와카메 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 과정;
    상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한 알긴산 나트륨.
  23. 제 17항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 매로사이스티스 켈프(Maerocystis kelp)를 이용하여 활성 다당류를 제조하는 공정: 건조 켈프 가루를 마이크로파 반응 챔버에 넣고, 상기의 0.3 내지 1.2배의 80% 내지 95% 아세트산 용액을 첨가하고, 1 내지 4 KW/Kg 마이크로파 출력 밀도로 500 mmHg 내지 760 mmHg 압력하에서 30 내지 40분간 아세트산 용액의 환류를 유지하는 단계, 그런 다음 건조를 위해 감압하에서 포름산 용액을 증발시키는 단계; 켈프 가루 중량의 3 내지 5배의 에탄올 용액을 반응 챔버에 첨가되는 단계; 30 내지 60분 동안 교반기로 혼합 및 세척하고 여과하는 단계; 건조 후 여과 잔여물은 잔여물 중량의 4 내지 6배 양의 물과 함께 추출하고, 60℃에 40분 동안 추출하고 여과하는 단계; 추출 단계를 다시 반복하는 단계; 여과 후 2가지 여과 용액을 혼합하고, 수산화나트륨 용액으로 중화될 때까지 중화시키고, 추출물 용량의 1/5로 농축하는 단계; 에탄올을 에탄올 함량 35%가 될 때까지 용액에 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 A를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 65%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 B를 얻기 위해 건조하는 단계; 에탄올을 용액의 에탄올 함량 85%까지 여과액에 계속 첨가하고, 용액을 4 내지 8시간 동안 세워둔 후 여과하는 단계; 및 찌꺼기 덩어리는 무수에탄올 및 에테르로 세척하고, 다당류 C를 얻기 위해 건조하는 단계; 상기 물 추출 후 켈프 잔여물에 탄산나트륨 용액을 첨가하고, 35 내지 60℃의 온도에서 알칼리성 소화 반응을 40 내지 60분 동안 한 후, 여과하고, 여과액에 염산을 이용하여 중성 pH로 조정하고, 농축 및 다당류 D를 얻기 위한 알코올 침전 과정;
    상기 다당류 A는 마누론산이 풍부한 알긴산 나트륨이고, 다당류 B는 푸코이단이며, 다당류 C는 라미나란, 및 다당류 D는 굴루론산이 풍부한 알긴산 나트륨.
  24. 삭제
  25. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제조된 갈조류 다당류는 굴루론산이 풍부한 분획 알진 또는 마누론산이 풍부한 분획 알진인 것인 공정.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 굴루론산이 풍부한 분획 알진은 굴루론산이 풍부한 분획 자포니카 알진, 톳 알진, 포커스 알진, 카라긴 알진, 와카메 알진, 또는 켈프 알진인 것인 공정.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 마누론산이 풍부한 분획 알진은 마누론산이 풍부한 분획 자포니카 알진, 톳 알진, 포커스 알진, 카라긴 알진, 와카메 알진, 또는 켈프 알진인 것인 공정.
  28. 제 1항의 공정을 이용하여 제조된 마누론산이 풍부한 분획 알진에 탄산나트륨을 첨가하여 마누론산이 풍부한 분획 알긴산 나트륨으로 전환시키는 제조 공정.
  29. 삭제
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