KR101933957B1 - 친수성 유기용매를 이용한 프룩토스 및 타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 결정화 정제방법 - Google Patents

친수성 유기용매를 이용한 프룩토스 및 타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 결정화 정제방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 농축하는 단계; (b) 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 결정을 건조하는 단계를 포함하는 타가토스의 정제방법 및 상기 방법에 의해 정제된 타가토스에 관한 것이다.

Description

친수성 유기용매를 이용한 프룩토스 및 타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 결정화 정제방법{METHOD FOR CRYSTALLIZATION AND PURIFICATION OF TAGATOSE BY USING HYDROPHILIC SOLVENT FROM MIXTURE OF FRUCTOSE-TAGATOSE}
본 발명은 (a) 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 농축하는 단계; (b) 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 결정을 건조하는 단계를 포함하는 타가토스의 정제방법에 관한 것이다.
타가토스(D-tagatose)는 구조적으로는 프룩토스(D-fructose)의 C4 에피머(epimer)인 케토헥소오스(keto-hexose)의 일종으로, 설탕(sucrose)에 비해 92%의 당도를 나타내지만, 칼로리는 약 1.5 ㎉/g으로 설탕의 약 30%인 저칼로리 감미료로 알려져 있다.
또한, 타가토스는 체내 흡수과정 중에 거의 대사가 되지 않는 비 열량(non-caloric) 감미료로서 섭취한 양의 15 내지 20%가 체내로 흡수되는데, 이는 인간이 갖는 자체적인 소화 능력이 아닌 대장 내 미생물에 의한 분해로 인한 흡수이므로 혈당 수치에 영향을 끼치지 않는다. 이로 인해, 설탕을 타가토스로 대체하는 것은 당뇨병 환자에게 혈당 조절 효과를 기대할 수 있고, 장내 미생물에게 탄소원을 제공하여 장내 미생물의 번식을 도울 수 있어 미생물에 의한 배변활동에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라, 충치를 유발하지 않는 기능적 특성을 가지고 있어 어린이들이 좋아하는 초콜릿, 껌, 빵, 사탕 등에 설탕 대신 넣어 어린이들이 안심하고 섭취할 수 있게 해주는 건강 감미료인 동시에, 설탕 과잉으로 인한 질병의 예방에도 기여할 수 있는 물질로서 많은 관심을 받고 있다.
타가토스의 화학적인 특징과 관련하여, 끓는점이 134이며 pH 2 내지 7의 환경에서 안정하므로, 대부분의 인공 감미료와 비교하였을 때 열과 pH에 대한 안정성이 높아 잘 파괴되지 않는다. 또한 설탕과 가장 유사한 물리적, 화학적 성질을 가져, 특히 프룩토스가 가열될 때 나타나는 갈색화 반응(browning reaction)의 특징을 동일하게 나타내는 케토오스(ketose)이므로 대체당으로서 중요한 특징을 가진다.
위와 같은 이유로, 타가토스는 식품 보조제 및 다이어트 감미료로서 각광받고 있어, 식품 산업 분야에서 효율적으로 생산할 수 있는 방법에 대한 개발의 필요성이 점차 높아지고 있다. 그러나, 타가토스는 미생물 또는 효모에 의한 생합성 경로를 통해 합성될 수 없고 유제품 또는 일부 식물에 미량 함유되어 있어, 희소당(rare sugar)으로 분류되고 있다.
타가토스는 화학적 합성 방법으로서 알칼리용액 또는 피리딘에서 갈락토오스를 이성화하여 생산하는 방법이 있으나, 효율이 낮고 품질이 낮아 통상적으로 사용되지 않으며, 생물전환법으로서 L-아라비노스 이성화효소(arabinose isomerase)를 이용하여 갈락토오스의 이성화를 통해 타가토스를 생산하거나, 아세토박터 서복사이단스(Acetobacter suboxydans)가 D-탈리톨을 산화하여 타가토스로 전환할 수 있는 방법도 사용될 수 있다. 그러나 갈락토오스의 수급이 불안정하고 낙농시장의 변동에 따라 공급가액의 변화폭이 크기 때문에 안정적이고 지속적인 대량 생산량 확보에 어려움이 제기되고 있으며 탈리톨은 자연에 존재하지 않아 합성 공정에서 많은 비용을 필요로 하게 된다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수급이 안정적이고 원가가 낮은 포도당이나 프룩토스를 기질로 하여 효소를 이용하여 타가토스를 생산하는 방법이 활발히 연구되고 있으며, 고온성균 유래의 프룩토스 에피머화 효소를 이용하여 효과적으로 타가토스를 생산할 수 있다. 그러나 이들의 분리 정제는 이온크로마토 그래피를 이용한 방법((특허문헌 2) KR10-2014-0143109) 또는 Ca(OH)2 tagatose 포뮬러의 metal hydroxide-tagatose complex를 형성을 이용한 회수방법((특허문헌 3) US 5078796 A)으로 공정에 소요되는 비용과 시간이 큰 단점이 있다.
본 발명은 (a) 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 농축하는 단계; (b) 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 결정을 건조하는 단계를 포함하는 타가토스의 정제방법 등을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 (a) 프룩토스-타가토스(fructose-tagatose) 혼합 조성물을 농축하는 단계; (b) 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 결정을 건조하는 단계를 포함하는 타가토스의 정제방법을 제공한다.
상기 정제방법은 유기용매에 대한 프룩토스 및 타가토스의 용해도 차이에 의해 수행될 수 있다.
상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 내 타가토스 함량은 전체 중량 대비 10 중량% 내지 90 중량%일 수 있다.
상기 (a) 단계의 농축은 상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물의 초기 부피 대비 10 % 내지 35 %로 수행될 수 있다.
상기 (b) 단계의 유기용매는 아세톤, 에탄올 또는 메탄올일 수 있다.
상기 (d) 단계의 결정은 수율이 10 % 내지 99.9 %이고, 순도가 75 % 내지 99.9 %일 수 있다.
본 발명은 상기 방법에 의해 정제된 타가토스를 제공한다.
본 발명은 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 순수 타가토스를 분리 정제하는 방법에 관한 것으로서, 상기 혼합 조성물의 분리 정제 과정을 반복함으로써 고순도의 타가토스를 고수율로 분리할 수 있다.
또한, 상기 방법은 비교적 쉽게 구할 수 있는 저비용의 유기용매에 대한 프룩토스 및 타가토스의 용해도 차이를 이용한 간단한 방법을 통하여 단시간에 분리 정제함으로써, 종래 크로마토그래피 또는 고가의 촉매를 이용하는 타가토스 정제방법에 비하여 높은 생산 효과를 얻을 수 있는 바, 산업적으로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 프룩토스-타가토스 혼합 조성물에 실시예 1~3의 유기용매를 가하여 형성된 결정의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 프룩토스-타가토스 혼합 조성물에 실시예 1~3의 유기용매를 가하여 형성된 결정을 분리, 제거한 상등액의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 타가토오스 함량이 80%인 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 에탄올을 이용하여 2회 반복 분리, 정제한 결과 형성된 결정의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 중 타가토스 함량에 따른 결정의 수율과 순도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 다양한 부피로 건조하여 농축한 타가토스 함량이 80%인 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 형성된 결정의 수율과 순도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 컬럼을 통과한 용출액으로부터 프룩토스와 타가토스의 함량(%)을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명자들은 자연계에 존재하지 않는 희소당으로서 식품산업에서 유용하게 사용되고 있는 타가토스를 간단한 방법을 통해 단시간에 분리 정제할 수 있는 방법에 대해 연구하던 중, 프룩토스 및 타가토스의 용해도 차이를 이용하여 분리할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
타가토스의 정제방법
본 발명은 (a) 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 농축하는 단계; (b) 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 결정을 건조하는 단계를 포함하는 타가토스의 정제방법을 제공한다.
상기 방법은 종래 이온 크로마토그래피를 이용한 정제방법 또는 고가의 촉매를 이용하는 타가토스 정제방법에 비하여 비용이 저렴하고 높은 생산 효과를 얻을 수 있는 바, 산업적으로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스를 정제할 수 있는 방법으로서, 상기 특정 2 종의 단당류를 특이적으로 분리, 정제할 수 있다는 이점이 있다.
먼저, 본 발명의 일 구현예에 따른 타가토스의 정제방법은 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 농축하는 단계[(a) 단계]를 포함한다.
구체적으로, 상기 농축은 프룩토스를 제거하고 타가토스의 분리를 용이하게 하기 위한 것으로서, 상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물의 농축은 초기 부피 대비 10 % 내지 35 %로 수행될 수 있으며, 20 % 내지 30 %로 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이 때, 상기 농축이 상기 범위 미만으로 수행되는 경우, 타가토스 결정이 형성되지 않는다는 문제점이 있으며, 상기 범위를 초과하여 수행되는 경우, 농축액의 높은 점성으로 인하여 유기용매와의 혼합이 어려우므로 유기용매 층으로 이동하여 분리하고자 하는 프룩토스의 용해도가 감소하는 바, 타가토스 정제 순도가 감소하는 문제점이 있다.
다음으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 타가토스의 정제방법은 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계[(b) 단계]를 포함한다.
구체적으로, 상기 유기용매는 아세톤, 에탄올 또는 메탄올일 수 있으며, 에탄올인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이 때, 상기 농축된 혼합 조성물과 유기용매를 혼합한 혼합 용액을 교반함으로써 결정을 형성할 수 있는데, 상기 결정의 형성 방법으로는 당업계에서 사용되고 있는 물리적 교반이 가능한 방법일 수 있으며, 쉐이커(shaker)를 이용하여 200rpm 이상에서 교반하는 방법이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 상기 유기용매는 저비용으로 수급이 비교적 용이하며, 상기 프룩토스 및 타가토스의 용해도 차이를 이용하여 타가토스를 분리할 수 있는 바, 고가의 촉매를 사용하여 타가토스를 정제하는 종래 방법에 비해 산업적으로 유용하게 이용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 타가토스의 정제방법은 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계[(c) 단계]를 포함한다.
구체적으로, 상기 혼합 용액의 유기용매에 대한 용해도 차이에 따라 상등액과 결정으로 분리될 수 있는데, 유기용매에 대한 용해도가 작은 타가토스의 경우, 상기 유기용매에 용해되지 않고 결정이 형성되는 바, 상기 혼합 용액으로부터 분리될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 타가토스의 정제방법은 상기 결정을 건조하는 단계[(d) 단계]를 포함한다.
구체적으로, 건조는 40 ℃ 내지 65 ℃의 진공상태에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 결정은 수율인 10 % 내지 99.9 %이고, 순도가 75 % 내지 99.9 %일 수 있으며, 수율이 50 % 내지 99.9 %이고, 순도가 80 % 내지 99.9 %인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이 때, 상기 결정 수율이 상기 범위 미만인 경우, 효율이 떨어지는 바 본 방법을 사용하여 타가토스를 정제하는 목적에 반하는 문제점이 있고, 상기 순도가 상기 범위 미만인 경우, 순수한 타가토스를 정제할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 내 타가토스 함량은 전체 중량 대비 10 중량% 내지 90 중량%일 수 있으며, 50 중량% 내지 80 중량% 인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 내 타가토스 함량이 70 중량% 일 경우, 상기 혼합 조성물로부터 순도 90 %이상의 타가토스를 66.2 %의 수율로 수득할 수 있고, 상기 타가토스 함량이 80 중량% 일 경우, 순도 90 % 이상의 타가토스를 97.0 %의 수율로 수득할 수 있다. 이 때, 상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 내 타가토스 함량이 상기 범위 미만인 경우, 타가토스 정제 수율이 감소하는 문제점이 있다.
또한, 상기 방법을 2회 이상 반복하여 수행함으로써 타가토스를 정제할 수 있으며, 보다 높은 순도의 타가토스를 수득할 수 있다는 이점이 있다.
타가토스
본 발명은 상기 방법에 의해 정제된 타가토스를 제공한다.
본 명세서 내 "타가토스"라 함은 갈락토오스(galactose)의 이성질체로서, 과일, 우유, 치즈 등에 존재하는 천연 단당류이다. 상기 타가토스는 다양한 건강 기능적 특성 및 설탕과 매우 유사한 단맛을 가지고 있기 때문에 여러 제품에 적용시 건강과 맛을 동시에 만족시킬 수 있는 대체 감미료이다. 뿐만 아니라, 상기 타가토스의 혈당지수(GI)의 값은 3으로 설탕(68)에 비해 5% 미만으로 낮기 때문에 음식이나 음료에 유용하게 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 친수성 유기용매에 대한 프룩토스의 높은 용해도 및 타가토스의 낮은 용해도 특성을 이용하여 상기 유기용매에 대해 낮은 용해도를 갖는 타가토스를 결정화한 후, 분리 정제하는 것으로서, 친수성이 강한 유기용매를 사용함으로써 대부분의 화학 및 효소 반응 환경인 수용성 환경에 유용하게 적응할 수 있을 뿐만 아니라, 프룩토스로부터 타가토스로의 전환 반응 이후, 상기 방법을 즉시 적용할 수 있어 공정단계와 소요시간을 효과적으로 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 타가토스 정제방법은 친환경적인 유기용매를 사용하여 단일 공정의 분리 추출 및 결정화 반응으로 타가토스를 생산할 수 있으므로 종래 크로마토그래피 또는 고가의 촉매를 이용하여 타가토스를 정제하는 방법에 비해 비용절감 및 고효율의 이점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
준비예
본 발명에서 프룩토스-타가토스(fructose-tagatose) 혼합 조성물로부터 타가토스를 결정화 하기 위해, 혼합물과 잘 섞여 효과적인 추출을 할 수 있고, 그 중에서도 프룩토스를 용해할 수 있는 것으로 보고된 바 있는 아세톤과 에탄올, 메탄올을 분리 정제에 사용할 유기용매로서 선별하였고, 구체적으로 상기 유기용매에 대한 프룩토스 및 타가토스의 용해도(30℃)를 하기 표 1에 나타냈다.
아세톤 에탄올 메탄올
프룩토스의 용해도 Slightly 22.5 g/L 193.8 g/L
타가토스의 용해도 Unknown 8.24 g/L 53.8 g/L
실시예 1.
프룩토스 800mM, 타가토스 200mM의 혼합물 1ml을 70℃의 진공상태에서 건조하여 초기 부피의 20%로 농축하고 아세톤 1ml를 첨가하고 25℃, 200rpm에서 30분간 교반하여 순백색의 결정이 형성되는 것을 확인하였다. 이후, ×6000 g의 조건에서 원심분리를 통해 결정과 용액 혼합층을 분리시키고 상등액과 결정을 분리하였다. 분리된 결정과 상등액을 70℃의 진공상태에서 완전 건조하여 분말상태로 만든 뒤 각각 물에 용해하여 Shodex SUGAR SP0810 column (8 × 300 mm, Showa Denko, Tokyo, Japan)과 HPLC system (1260 Infinity; Agilent, Santa Clara, CA, USA) 을 이용하여 유속 1 ml/분으로 80°C 에서 25분 동안 분석하였다.
실시예 2.
에탄올 1ml를 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 3.
메탄올 1ml을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
상기 실시예 1~3의 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
용매 아세톤 에탄올 메탄올
정제 순도(%) 80.6 98.0 96.6
정제 수율 (%) 96.5 97.4 16.3
도 1은 프룩토스-타가토스 혼합 조성물에 실시예 1~3의 유기용매를 가하여 형성된 결정의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
표 2에 나타난 바와 같이, 아세톤의 경우 80.6%의 순도와 96.5%의 수율로 확인되었고, 메탄올을 이용한 경우 96.6%의 높은 순도를 확인하였으나 16.3%의 낮은 수율을 확인하였다. 반면, 에탄올의 경우, 도 1에 나타난 바와 같이, 97.4%의 수율과 98%의 순도로 가장 높은 수율 및 순도를 갖는 타가토스를 정제할 수 있음을 확인하였다.
도 2는 프룩토스-타가토스 혼합 조성물에 실시예 1~3의 유기용매를 가하여 형성된 결정을 분리, 제거한 상등액의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 아세톤은 세 용매 중 프룩토스에 대한 용해도가 가장 낮고 타가토스에 대한 용해도가 프룩토스에 비해 상대적으로 높아 가장 낮은 순도를 나타냈고, 메탄올은 프룩토스 뿐만 아니라 타가토스에 대한 용해도도 높아 96.6% 의 높은 순도에도 불구하고 16.3%의 가장 낮은 수율을 나타냈다. 즉, 아세톤 및 메탄올과 비교하여 에탄올에서 타가토스의 추출이 가장 낮고 프룩토스의 추출이 가장 높아 분리 정제에 효과적임을 알 수 있다.
실시예 4.
보다 높은 순도의 타가토스 분리 정제를 위하여, 타가토스 함량이 80% 인 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 과정을 2회 반복 수행하였다. 이후, 타가토스 결정을 수득하고 형성된 결정의 성분을 HPLC로 분석하였다.
도 3은 타가토오스 함량이 80%인 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 에탄올을 이용하여 2회 반복 분리, 정제한 결과 형성된 결정의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 타가토스의 수율은 97.4%에서 96.3%로 감소하였으나, 순도는 98%에서 99.9%로 향상됨을 확인하였다.
실험예
(1) 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스 결정의 형성 및 수율과 순도에 영향을 주는 요인
1-1) 타가토스 함량에 따른 영향
종래의 보고들에서는 본 발명의 결정화 방법을 이용한 타가토스의 정제 순도 및 수율과 관련하여 보고된 바가 없으므로 프룩토스 및 타가토스 혼합물 조성물 내 타가토스 함량에 따른 정제 순도 및 수율의 구명하기 위하여, 프룩토스와 타가토스의 혼합비율이 서로 다른 조성물에 대해 동량의 에탄올을 가하여 타가토스를 결정화하여 수득하고 타가토스의 정제 순도 및 수율을 비교하였다.
혼합물 내 타가토스 함량을 20, 30, 50, 70, 80 %로 각각 달리 하고 초기 부피의 20 %로 건조 농축 후 5배의 에탄올을 첨가 후 200rpm으로 교반하여 타가토스 결정을 형성하였다.
도 4는 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 중 타가토스 함량에 따른 결정의 수율과 순도를 나타내는 그래프이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 타가토스 함량이 70 %인 혼합 조성물로부터 96.0 %순도의 타가토스를 66.2 %의 수율로 수득하였고, 타가토스 함량이 80 %인 혼합물로부터 98.1% 순도의 타가토스를 97.0 %의 수율로 수득하였다.
1-2) 프룩토스 혼합 조성물의 부피에 따른 영향
농축 혼합물과 유기용매의 혼합비에 따른 정제 특징을 확인하기 위해 타가토스 함량이 80 %인 프룩토스-타가토스 혼합 조성물을 초기 부피 1ml의 15, 20, 22, 25, 27, 30, 35 및 50 %로 건조 농축하고 1 ml의 에탄올을 가하여 교반한 후, 형성된 결정의 수율과 순도를 확인하였다.
도 5는 다양한 부피로 건조하여 농축한 타가토스 함량이 80 %인 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 형성된 결정의 수율과 순도를 나타내는 그래프이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 30% 미만으로 건조 농축된 시료로부터 결정을 수득할 수 있음을 확인하였고, 혼합 조성물 초기 부피의 35 내지 50 %로 건조 농축한 시료의 경우 결정이 형성되지 않음을 확인하였다. 또한, 수득된 결정을 분석한 결과, 22 % 이하로 건조 농축된 시료들로부터 90% 이상의 수율과 95 %의 순도로 타가토스가 분리 정제될 수 있음을 확인하였다. 더 나아가, 건조 농축을 통해 각각 15 % 및 20 %로의 부피 감소 차이에 따른 정제 순도 차이는 0.2 %, 수율 차이는 0 %인 것을 확인하였다. 즉, 20 % 이하로의 건조 농축의 효과는 유의적인 차이가 없음을 알 수 있다.
상기의 건조 농축을 통하여 타가토스의 분리 정제에 사용되는 유기용매의 양과 반응 부피의 감소를 실현하고 추출에 사용되는 조성물의 농도 및 부피변화에 따른 분리 정제 효율을 비교하여 건조 농축 조건을 최적화할 수 있다.
비교예 1.
갈락토오스-타가토스(galactose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 2.
갈락토오스-타가토스(galactose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과, 상온(30℃)에서의 에탄올 및 메탄올에 대한 갈락토오스의 용해도는 각각 0.63g/L 및 5.5g/L으로, 타가토스에 비해 비교적 낮은 용해도를 갖는 바, 그 결과, 타가토스와 함께 갈락토오스가 석출됨을 확인할 수 있었다. 즉, 갈락토오스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 선택적 결정화를 통한 정제에 적합하지 않다.
비교예 3 .
글루코오스-타가토스(glucose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 4 .
글루코오스-타가토스(glucose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과, 상온(30℃)에서의 에탄올 및 메탄올에 대한 글루코오스의 용해도는 각각 3.84g/L 및 27.1g/L으로, 타가토스에 비해 비교적 낮은 용해도를 갖는 바, 그 결과, 타가토스와 함께 갈락토오스가 석출됨을 확인할 수 있었다. 즉, 글루코오스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 선택적 결정화를 통한 정제에 적합하지 안다.
비교예 5.
락토오스-타가토스(lactose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 6.
락토오스-타가토스(lactose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과, 상온(30℃)에서의 에탄올 및 메탄올에 대한 락토오스의 용해도는 각각 0.08g/L 및 1.50g/L으로, 타가토스에 비해 비교적 낮은 용해도를 갖는 바, 그 결과, 타가토스와 함께 락토오스가 석출됨을 확인할 수 있었다. 즉, 락토오스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 선택적 결정화를 통한 정제에 적합하지 안다.
비교예 7.
락투로오스-타가토스(lactulose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 8.
락투로오스-타가토스(lactulose-tagatose) 혼합 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과, 상온(30℃)에서의 에탄올 및 메탄올에 대한 락투로오스의 용해도는 각각 1.31g/L 및 25.4g/L으로, 타가토스에 비해 비교적 낮은 용해도를 갖는 바, 그 결과, 타가토스와 함께 락투로오스가 석출됨을 확인할 수 있었다. 즉, 락투로오스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 선택적 결정화를 통한 정제에 적합하지 안다.
비교예 9..
앰버라이트(Amberlite CR-1310; Ca-type)수지를 이용하여 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스를 분리하였다. 크로마토그래피 운전 조건을 변경하여 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스를 분리하고자 시도하였으며 평가에 사용된 조건은 앰버라이트(Amberlite CR-1310; Ca-type)를 흡착제로 사용하여 20 mm x 1500 mm(471㎖)의 컬럼에 탈착제인 H2O를 3㎖/분, 60℃의 온도에서 용출하였다.
도 6은 컬럼을 통과한 용출액으로부터 프룩토스와 타가토스의 함량(%)을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 프룩토스 및 타가토스 회수율은 두 물질의 용출 시점에 따라 민감하게 영향을 받는 것을 알 수 있다. 즉, 앰버라이트(Amberlite CR-1310; Ca-type)를 흡착제로 사용하여 타가토스를 90% 이상의 회수율 및 순도 95% 수준으로 제조하기 위하여는 대기압 조건하에서의 분리 정제로는 불가능함을 의미한다.
따라서 본 발명에 따른 친수성 유기용매를 이용한 프룩토스-타가토스 혼합 조성물로부터 타가토스의 결정화 및 정제하는 방법은 타가토스 제조 공정의 효율성에 매우 중요하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. (a) 프룩토스-타가토스(fructose-tagatose) 혼합 조성물을 농축하는 단계;
    (b) 상기 농축된 혼합 조성물과 에탄올을 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계;
    (c) 상기 혼합 용액을 원심분리하여 상등액과 결정을 분리하는 단계; 및
    (d) 상기 결정을 건조하는 단계를 포함하고,
    상기 (a) 단계에서 프룩토스-타가토스 혼합 조성물 내 타가토스 함량은 전체 중량 대비 70 중량% 내지 90 중량%이고,
    상기 (a) 단계에서 농축은 상기 프룩토스-타가토스 혼합 조성물의 초기 부피 대비 10 % 내지 22 %로 수행되는 것을 특징으로 하는
    타가토스의 정제방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정제방법은 에탄올에 대한 프룩토스 및 타가토스의 용해도 차이에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는
    타가토스의 정제방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계의 결정은 수율이 10 % 내지 99.9 %이고, 순도가 75 % 내지 99.9 %인 것을 특징으로 하는
    타가토스의 정제방법.
  7. 삭제
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Food Science and Technology Research, Vol. 21, No. 6, Page 801-803(공개일: 2015.)*

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