KR20140081175A

KR20140081175A - 이소말토 올리고당의 제조방법 및 이에 따라 제조된 당이 저감된 이소말토 올리고당

Info

Publication number: KR20140081175A
Application number: KR1020120150645A
Authority: KR
Inventors: 장동균; 정일헌; 서일; 김봉찬
Original assignee: 주식회사 삼양제넥스
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-01

Abstract

본 발명은 이소말토 올리고당의 제조방법, 이에 따라 제조된 당이 저감된 이소말토 올리고당, 및 이를 포함하는 식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따라 이소말토 올리고당의 제조시간을 현저히 단축할 수 있음은 물론이고 제조 공정을 보다 간소화할 수 있으며, 또한 종래의 방법에 의해 제조된 이소말토 올리고당과 동일한 특성을 발현할 수 있으면서도 당류의 함량이 종래보다 현저히 저감된 이소말토 올리고당을 제조할 수 있다.

Description

이소말토 올리고당의 제조방법 및 이에 따라 제조된 당이 저감된 이소말토 올리고당 {PREPARING METHOD OF ISOMALTO OLIGOSACCHARIDE AND ISOMALTO OLIGOSACCHARIDE WITH REDUCED SACCHARIDE PREPARED BY THE SAME}

본 발명은 이소말토 올리고당의 제조방법, 이에 따라 제조된 당이 저감된 이소말토 올리고당, 및 이를 포함하는 식품 조성물에 관한 것이다.

올리고당은 원료의 종류에 따라, 전분질을 이용한 말토 올리고당 또는 이소말토 올리고당, 유당을 이용한 갈락토 올리고당, 및 설탕을 이용한 프락토 올리고당 등으로 나뉜다.

이 중, 이소말토 올리고당은 이소말토오스 (isomaltose), 파노오스 (panose), 및 이소말토트리오스 (isomaltotriose) 등의 분지 올리고당을 주성분으로 하며 5당류 이상의 고분자 성분은 거의 함유하지 않는 저점도의 당류를 총칭한다. 이소말토 올리고당은 전분으로부터 효소반응에 의해 생성되며, 글루코스가 α-1,4 결합으로 연결된 직쇄 결합당 외에, 한 개 이상의 α-1,6 결합을 가지는 소당류, 또는 중합도 (degree of polymerization, 이하 DP) 1 내지 5의 당류를 주성분으로 한다.

이러한 이소말토 올리고당은 식품의 보습성, 기능성 원료, 광택제, 부형제 등으로 식품산업 전반에 걸쳐 사용되고 있으며, 이의 구체적인 효능으로는 장내의 유산균 발효를 활성화시키거나, 비피더스균을 증식시키는 효능이 있는 것으로 알려져 있으며, 그 외에도 정장작용과 충치예방, 노화방지와 다이어트 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있어 유가공품, 발효유, 음료 등의 가공식품 분야에 다양하게 사용되고 있다.

일반적인 이소말토 올리고당의 제조방법은 전분질 원료를 제분하여 호화시키고 호화된 액에 예컨대 아밀라아제와 같은 액화 효소를 투입하여 액화한 후, 당화하는 공정을 포함하여 이루어진다. 예컨대, 한국특허 공개공보 제2011-0085133호에 기재된 바와 같이, 곡류를 침지 또는 증자시켜 호화되기 쉬운 상태로 1차 가공한 후, 호화, 액화 및 당화 공정을 거쳐 이소말토 올리고당을 제조한다.

그러나, 상기 방법은 도정된 곡물에 대하여 제분 또는 증자하는 과정을 거치므로, 긴 공정시간이 소요된다는 점 및 공정이 용이하지 않은 불편함을 유발하고 있다. 또한, 상기 문헌에서는 당화 공정에 엿기름을 사용하였는데, 액화나 당화 공정에 엿기름을 사용할 경우 엿기름에 존재하는 다양한 미생물로 인하여 제품의 균일성 확보가 어렵고, 내열성 균의 증식으로 인해 제품에 곰팡이나 부패를 일으키며, 내열성이 떨어져 반응 온도가 낮고, 반응 시간이 길어져 산업적 생산에 사용하기 어려운 단점이 있다.

또한, 한국 등록 특허 제 0131134호 등 종래 널리 사용된 기존의 공정은 액화가 완료된 후 1차 당화효소를 첨가하여 맥아당 함량을 증가시키고, 다시 2차 당화효소를 첨가하여 맥아당 절단 및 알파-1,6 결합을 유도하여 이소말토 올리고당을 제조하는 방법을 개시하고 있는데, 이러한 방법은 시간이 지나치게 오래 걸리며, 또한 제조된 이소말토 올리고당 내 1, 2 당류의 함량이 높은 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제조시간을 단축하고 제조공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 당류 저감화 또한 가능한 이소말토 올리고당의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 당이 저감된 이소말토 올리고당 및 이를 포함하는 식품 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명자들이 연구한 결과, 종래 이소말토 올리고당의 제조방법에서 1차 당화효소를 이용하여 맥아당의 함량을 높인 후, 2차 당화효소 및 전이 효소를 순차적으로 별개의 공정으로 처리하였던 방법을 개선하여, 하나의 반응조(one-pot) 내에 당화효소 및 전이효소를 한번에 첨가하여 당화하는 공정을 통해 이소말토 올리고당을 제조함으로써, 반응 시간을 현저히 단축할 수 있음은 물론이고 제조 공정을 보다 간소화할 수 있음을 확인하였다.

한편, 최근 전 세계적으로 문제가 되고 있는 성인병, 비만 등을 해결하기 위한 방안 중 하나로써, 한국을 비롯한 다수 국가에서 자국 국민의 당 섭취를 줄이기 위한 다양한 정책이 시행되고 있는 추세이며, 국내에서는 특히 어린이 기호식품 중에 함유된 총 지방, 포화지방, 당, 나트륨 등 영양성분 함량의 등급을 정하여, 어린이가 알아보기 쉽도록 그 함량의 높고 낮음에 따라 색상으로 표기하는 즉, 신호등 표시제를 시행하고 있다. 그런데 종래의 이소말토 올리고당 제조물은 1, 2당류의 함량이 높아 당류 저감화 추세에 적합하지 않다는 문제가 있었다.

이에 본 발명자들은 상술한 바와 같은 제조방법상의 개선된 효과뿐만 아니라, 이와 동시에 상기와 같은 당류 저감화 정책에도 부합할 수 있는 제조방법을 개발하기 위해 연구하였으며, 그 결과 2당류를 분해하여 올리고당을 형성하는 특이 효소를 사용함으로써, 종래의 방법에 의해 제조된 이소말토 올리고당과 동일한 특성을 발현할 수 있으면서도 1, 2 당류의 함량이 종래보다 현저히 저감된 이소말토 올리고당을 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.

이에 본 발명의 바람직한 일 구현예는, 액화전분에 당화효소 및 전이효소를 하나의 반응조(one-pot) 내에 함께 첨가하여 당화 및 당 전환시키는 단계를 포함하는 이소말토 올리고당 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 바람직한 일 구현예는 상기 제조방법으로 제조되며, 당이 저감된 것을 특징으로 하는 이소말토 올리고당을 제공한다.

또한 본 발명의 또 다른 바람직한 일 구현예는 상기 당이 저감된 것을 특징으로 하는 이소말토 올리고당을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서, 당화효소 및 전이효소를 “하나의 반응조(one-pot) 내에 함께 첨가” 한다는 의미는, 종래의 제조방법에서 1차 당화효소를 이용하여 맥아당의 함량을 높인 후 2차 당화효소 및 전이 효소를 처리하는 등 당화효소 및 전이효소를 각각 따로 순차적으로 첨가하였던 것과는 달리, 당화효소와 전이효소를 하나의 단일 용기 내 한번에 첨가함으로써 당화 및 전이 공정 중 형성된 중간 생성물의 분리, 단리 또는 따로 수득하는 단계 없이, 당화 및 당 전환이 함께 이루어질 수 있도록 한 것을 의미하며, 이를 통해 종래 공정에서 지나치게 장 시간이 소요되었던 문제를 해결할 수 있다.

이처럼 본 발명은 이소말토 올리고당의 제조공정 중 특히 당화공정을 one-pot 반응으로 수행할 수 있어 전체 제조 공정을 현저히 단순화 내지 간소화시킬 수 있으며, 이에 따라 단시간 내 보다 효율적으로 이소말토 올리고당을 제조할 수 있으며, 반응 후의 워크업(work up) 또는 중간체 회수과정이나 용기 이동 과정 중에 발생할 수 있는 물질의 손실을 방지할 수 있으므로 수득되는 이소말토 올리고당의 수율 및 순도를 현저히 향상시킬 수 있다.

액화전분이란 전분 또는 전분질 원료를 액화시켜 얻어진 것을 의미하며, 전분상태의 구조로는 당화효소의 작용을 받을 수 없으므로 전분의 아밀로스 및 아밀로펙틴 구조상에서 알파-1.4 결합 부위를 가수분해하여 전분을 수용성으로 만들어 당화효소와 친화력이 커지도록 한 액화전분을 당화 공정에 사용한다.

상기 전분 또는 전분질 원료는 이소말토 올리고당의 원료가 될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 액화전분은 시판되는 것을 사용할 수도 있으나, 바람직하게는 전분 또는 전분질 원료를 물과 혼합한 후, 액화효소로 액화시켜 제조하여 사용할 수도 있다.

이에 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 제조방법은 상기 당화 및 당 전환시키는 단계 이전에, 쌀, 보리, 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수, 귀리 및 메밀로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 전분을 물과 혼합한 수전분에 액화효소를 첨가하여 액화전분을 제조하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

액화효소는 전분 내부의 결합, 구체적으로 아밀로스 사슬에 있는 α-1,4-글리코시딕 결합을 무작위적으로 끊어 아밀로스를 가수분해하여 효모가 이용할 수 있는 발효성 당인 소량의 포도당 (glucose), 말토오스 (maltose) 또는 저분자량 덱스트린 (dextrin) 등을 생성하여 전분 현탁액을 빠른 속도로 맑은 용액으로 전환시킬 수 있는 효소를 말하며, 바람직하게는 알파-아밀라아제를 사용할 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 액화효소는 전분을 물과 혼합한 수전분 내 고형분 100 중량부에 대해 0.01 내지 0.07 중량부, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.06 중량부로 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않고, 필요에 따라 당업자가 적절히 조절하여 사용할 수 있다.

상기 액화전분 제조단계는 바람직하게는 pH 5 내지 7, 및 80 내지 110℃ 에서 2시간 내지 2.5시간 동안, 보다 바람직하게는 pH 5.9 내지 6.2 및 95 내지 110℃에서 2시간 내지 2.5시간 동안 수행하는 것일 수 있다.

액화효소의 활성 pH 및 온도 범위를 고려할 때 상기 범위를 벗어나면 효소의 활성이 감소되어 반응성이 저하되어 시간이 오래 걸리거나 원하는 당조성이 나오지가 않으므로 상기 조건이 적절하다.

또한 바람직하게는 상기 액화전분 제조단계는 액화효소의 활성을 보다 높이기 위해 효소 안정제를 추가로 첨가하여 이루어지는 것일 수 있다. 효소 안정제는 바람직하게는 수산화 칼슘, 탄산칼슘, 또는 염화칼슘 등일 수 있으며, 바람직하게는 전체 반응액 함량의 고형분 대비 0.5 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 6 중량%로 사용될 수 있다.

상기 액화전분은 바람직하게는 옥수수의 전분을 액화시켜 제조된 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 포도당 당량 10 내지 20의 덱스트린 용액일 수 있다.

당화 및 당 전환 단계는 액화전분에 당화효소 및 전이효소를 하나의 반응조(one-pot) 내에 함께 첨가하여 당화 및 당 전환시키는 공정으로서, 당화란 액화전분을 맥아당, 포도당 및 소덱스트린으로 분해시키는 것을 의미하며, 당 전환이란 맥아당의 절단 및 알파 1, 6 결합을 유도하여 포도당을 이소말토 및 이소말토 트리오스, 이소말토 테트라오스로 전환시켜 이소말토 올리고당을 제조하는 것을 의미한다. 즉, 본 단계는 맥아당의 생성과 동시에 맥아당의 절단 및 알파 1, 6 결합을 유도하여 이소말토 올리고당을 제조하는 것을 특징으로 한다.

이처럼 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 제조방법은, 종래의 제조방법에서 1차 당화효소를 이용하여 맥아당의 함량을 높인 후 2차 당화효소 및 전이 효소를 처리하는 등 당화효소 및 전이효소를 각각 따로 순차적으로 첨가하였던 것과는 달리, 당화효소와 전이효소를 하나의 단일 용기 내 한번에 첨가함으로써 반응 시간이 현저히 단축되고 제조 공정이 보다 간소화되는 효과가 있다. 또한 종래의 기술에서 사용하던 엿기름의 사용을 배제하고 내열성 효소를 사용함으로써, 위생적으로 안전하고 균일한 품질의 이소말토 올리고당을 생산할 수 있음을 특징으로 한다.

당화효소는 전분 입자의 바깥부분을 가수분해함으로써 전분을 당으로 전환시키는 효소를 의미하며, 바람직하게는 상기 당화효소는 풀루라나아제, 베타-아밀라아제, 및 인버타아제(invertase)일 수 있다.

풀루라나아제(pullulanase)는 α-1,6-글리코시딕 결합을 선택적으로 가수분해하여 액화전분에 잔재하는 긴 전분 체인을 끊어주기 위한 것이며, 베타-아밀라아제는 아밀로스의 비환원성 말단의 α-1,4-글리코시딕 결합을 가수분해시켜 맥아당(maltose)을 생산한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법은 특히 2당류를 분해하여 올리고당을 형성하는 효소인 인버타아제를 사용함으로써, 종래 방법에 의해 제조된 이소말토 올리고당과 동일한 특성을 발현할 수 있으면서도 1, 2당류의 함량은 현저히 저감시킬 수 있다. 구체적으로 상기 인버타아제는 생성된 맥아당을 포도당으로 분해하여 올리고당을 생성할 수 있도록 하는 역할을 한다.

한편, 인버타아제로서 종래 사용되어 온 TGS 효소의 경우 포도당을 올리고당으로 생성시키는 기능은 동일하나, 1, 2 당류 함량이 높게 생성되는 문제가 있어, 바람직하게는 Sumizyme INV-L를 인버타아제로서 사용할 수 있다. 이를 통해 당 함량, 특히 1, 2당류의 함량이 현저히 저감된 이소말토 올리고당을 제조할 수 있다.

바람직하게는 상기 당화효소는 액화전분 내 고형분 100 중량부에 대해 대해 풀루라나아제, 베타-아밀라아제, 및 인버타아제(invertase)를 각각 0.03 내지 0.1 중량부, 0.0005 내지 0.01 중량부, 및 0.1 내지 0.3 중량부, 가장 바람직하게는 각각 0.04 내지 0.08 중량부, 0.0005 내지 0.005 중량부, 및 0.15 내지 0.25 중량부로 사용할 수 있다.

전이효소는 전분 입자의 바깥부분을 가수분해하는 동시에 글리코시드기를 전환시키는 효소를 말하며, 전이효소에 의하여 맥아당과 포도당이 이소말토 올리고당으로 전환될 수 있다. 바람직하게는 상기 전이효소는 알파-글루코시다아제 또는 트랜스글루코시다아제 (transglucosidase) 등을 사용할 수 있으며, 상기 트랜스글루코시다아제는 상술한 인버타아제에 의해 분해된 포도당을 올리고당에 연결해주는 역할을 한다.

또한 바람직하게는 상기 전이효소는 액화전분 내 고형분 100 중량부에 대해 0.1 내지 0.3 중량부, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.25 중량부로 사용할 수 있다.

본 당화 및 당 전환 단계는 바람직하게는 상기 당화효소 및 전이효소를 첨가한 후 50 내지 70℃에서 10 내지 30시간 동안, 보다 바람직하게는 50 내지 65℃에서 20 내지 28시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 이를 통해 종래의 방법에 의해 제조된 이소말토 올리고당과 동일한 특성을 발현할 수 있으면서도 1, 2 당류의 함량이 종래보다 현저히 저감된 이소말토 올리고당을 제조할 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 당화 및 당 전환 단계는 앞서 기재한 바와 같은 효소 안정제를 추가로 첨가하여 수행함으로써 더욱 촉진될 수 있다. 효소 안정제는 바람직하게는 반응액 전체 고형분 대비 0.1 내지 5 중량%로 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 제조방법은 상기 당화 및 당 전환 단계 이전에 액화전분의 초기 pH와 초기 온도를 조정하는 단계를 더욱 포함할 수 있으며, 바람직하게는 액화전분의 초기 pH와 초기 온도를 각각 pH 5 내지 7 및 40 내지 70℃, 보다 바람직하게는 pH 5 내지 6 및 50 내지 65℃로 조정하는 것일 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 수득된 최종 반응액의 이소말토 올리고당의 비율은 30 내지 70 중량%, 바람직하게는 40 내지 55 중량%일 수 있다.

상기 각 단계를 거쳐 이소말토 올리고당이 제조된 후에는, 바람직하게는 반응에 참가한 효소의 활성을 중단하여 실활시키기 위한 단계를 추가적으로 수행할 수 있다.

따라서 바람직하게는 상기 당화 및 당 전환 단계 이후에, 효소를 불활성화시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

효소 불활성화 단계는, 승온, pH 조정 등 당 분야에 알려진 물리, 화학적인 통상의 효소 실활 방법을 사용하여 이루어질 수 있으며, 예컨대 상기 당화 및 당 전환 단계를 통해 제조된 이소말토 올리고당이 함유된 용액을 65 내지 100℃, 바람직하게는 90 내지 100℃ 온도 범위에서, 10 내지 60분, 바람직하게는 15 내지 30분간 가열함으로써 액화효소, 당화효소 및 전이효소를 불활성화시키는 것일 수 있다. 그러나, 각 단계에서 반응에 참가한 효소들이 완전히 반응한 경우에는, 필요에 따라 상기 효소 불활성 단계를 생략할 수도 있다.

또한 미반응 물질과 고형분 등을 제거하기 위해, 본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법은 바람직하게는 상기 당화 및 당 전환 단계(효소 불활성화 단계를 거친 경우에는 효소 불활성화 단계) 이후에, 여과 및 농축하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

여과 및 농축 공정은 특별히 제한되지 않고 당 분야에 알려진 통상의 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 이소말토 올리고당은 필터 또는 규조토 등에 의하여 여과될 수 있으며, 진공 농축 및 냉각과정을 통하여 제품화 될 수 있다.

상기 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 이소말토 올리고당의 제조방법은 반응 시간을 현저히 단축할 수 있음은 물론이고 제조 공정을 보다 간소화할 수 있음은 물론이고, 나아가 이소말토 올리고당 내 당류를 현저히 저감할 수 있음을 특징으로 한다.

이에 본 발명의 바람직한 다른 일 구현예는 상기 제조방법에 따라 제조되며, 당이 저감된 것을 특징으로 하는 이소말토 올리고당을 제공한다.

상기 제조된 이소말토 올리고당은 특히 1, 2당류의 함량이 종래의 이소말토 올리고당에 비해 현저히 저감된 것을 특징으로 하며, 이는 이소말토 올리고당의 함량은 종래의 제품과 유사하게 생성하면서 당류 함량만을 감소시킨 것이어서 특히 의의가 있다. 따라서 이소말토 올리고당의 유익한 점인 장내 유산균의 증식을 활성화시키거나, 비피더스균의 증식, 변비 개선 효과, 식품의 노화억제, 부드러운 감미 부여, 높은 보습성, 열 안정성, 내산성 등의 효능을 효과적으로 발현하면서도 당류의 함량은 낮출 수 있어 국민의 건강 증진에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

바람직하게는 상기 이소말토 올리고당은 1, 2 당류 함량이 30 중량%이하, 보다 바람직하게는 20 중량% 이하로 저감된 것일 수 있다. 종래 이소말토 올리고당 내 1, 2 당류 함량이 60중량% 이상임을 고려하면 본 발명에 따른 이소말토 올리고당은 이의 절반에도 못 미치는 당류를 포함하고 있어 당류 저감화 효과가 매우 뛰어남을 확인할 수 있다.

또한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 구현예는 상술한 바와 같이 당이 저감된 것을 특징으로 하는 이소말토 올리고당을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

본 명세서에서 식품이라 함은 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 바람직하게는 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미한다. 또한, 통상적인 의미로서, 각종 식품, 건강기능 식품, 음료, 식품 첨가제 및 음료 첨가제를 모두 포함하는 의미로 사용된다. 상기 식품은 이소말토 올리고당이 포함될 수 있는 식품이라면 특별한 제한이 없으며, 물엿, 유가공품, 발효유, 음료, 소스, 과자, 양념 (조미료) 및 가공식품 등의 식품 전반 분야에 사용할 수 있다.

구체적인 예시로, 본 명세서에서 식품은 특수영양식품 (예, 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품 (예, 햄, 소시지 등) 두부류, 묵류, 면류 (예, 라면류, 국수류 등), 건강보조식품, 조미식품 (예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장, 마요네즈, 식초 등), 소스류, 과자류 (예, 스넥류, 캔디, 껌, 파이, 아이스크림류 등), 베이커리 제품 (예, 빵, 케익, 쿠키 등), 유가공품 (예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품 (각종 김치류, 장아찌 등), 음료 (예, 과실, 채소류 음료, 커피, 탄산음료, 두유류, 발효음료류 등), 천연조미료 (예, 라면 스프 등), 비타민 복합제, 알코올 음료, 주류 및 그 밖의 건강보조식품류를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 건강기능 식품, 음료, 식품 첨가제 또는 음료 첨가제는 통상의 제조방법으로 제조될 수 있다.

본 발명에 따라 이소말토 올리고당의 제조시간을 현저히 단축할 수 있음은 물론이고 제조 공정을 보다 간소화할 수 있으며, 또한 종래의 방법에 의해 제조된 이소말토 올리고당과 동일한 특성을 발현할 수 있으면서도 당류의 함량이 종래보다 현저히 저감된 이소말토 올리고당을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이소말토 올리고당의 제조방법을 보여주는 공정 순서도이다.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

액화를 위해 옥수수 전분을 물과 혼합한 옥수수 수전분에 액화효소인 알파 아밀로즈(상품명 Liquozyme supra, Novozyme)를 옥수수 수전분의 중량대비 0.01%로 첨가하고 1M HCL과 1M NaOH를 사용하여 pH를 5.9~6.2 로 조정하고 95℃이상에서 액화시키는 작업을 약 2시간 동안 수행하여 포도당 당량이 10~12인 덱스트린 용액(액화전분)을 제조하였다.

제조된 덱스트린 용액 500 g(35 brix)을 삼각플라스크에 넣고 1M HCL과 1M NaOH를 사용하여 pH 5.6~6.0, 60℃로 보정하였다. 이후 교반 기능이 첨가 된 항온 수조를 이용하여 온도를 60℃로 유지하였다.

덱스트린 용액에 남아있는 긴 전분 체인을 끊어주기 위해 풀루라나아제 Optimax L-1000(Genencor)을 덱스트린 용액의 고형분 대비 0.06%(중량 %)로 첨가하고, 맥아당 생성을 위한 베타-아밀라아제 BBA(Barley Beta Amylase, 이하 BBA, Novozyme)를 고형분대비 0.001%(중량 %)로 첨가하였으며, 생성 된 맥아당을 포도당으로 분해하여 올리고당을 생성할 수 있는 Sumizyme INV-L(Genencor) 과, 상기 분해 된 포도당을 올리고당에 연결하며, Sumizyme INV-L의 작용을 돕는 역할을 하는 트랜스글루코시다아제 TG L-500(Genencor) 효소를 각각 고형분대비 0.2%(중량 %)씩 첨가하였다. 상기 효소들을 첨가한 후 60℃에서 24시간 동안 당화반응을 실시하였다.

당화 완료 후 효소활성을 중단하기 위하여 항온수조를 이용하여 85℃ 이상에서 5분간 가온하여 효소를 실활 시켰다. 당화액은 필터프레스(Aspirator, 화신기계)를 이용하며 규조토 여과를 실시하여 불순물을 제거하고, 여과액을 농축기(Rotary Evaporator, 선일기계)로 진공 농축하여 제품의 당도가 75 브릭스 이상이 되도록 조정한 후 40℃ 이하로 냉각하여 제품화 하였다.

< 실시예 2>

덱스트린 용액 500 g(35 brix)에 고형분대비 0.1%(중량 %)의 Sumizyme INV-L, TG L-500 효소를 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소말토 올리고당을 제조하였다.

< 실시예 3>

덱스트린 용액 500 g(35 brix)에 고형분대비 0.002%(중량 %)의 BBA 효소를 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소말토 올리고당을 제조하였다.

< 실시예 4>

덱스트린 용액 500 g(35 brix)에 고형분대비 0.03%(중량 %)의 Optimax L-1000 효소를 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소말토 올리고당을 제조하였다.

< 실시예 5>

당화 전 덱스트린 용액의 초기 pH를 pH 4로 조정한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소말토 올리고당을 제조하였다.

< 실시예 6>

당화 전 덱스트린 용액의 초기 온도를 70℃로 조정한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소말토 올리고당을 제조하였다.

< 실험예 1>

당 저감 효과를 효과적으로 달성하기 위한 최적 조건을 도출하기 위해, 당화 및 당 전환 단계에 사용되는 효소 첨가량과, 액화전분의 초기 pH 및 온도 조건을 각각 달리하여 제조된 실시예 1 내지 6에 따른 이소말토 올리고당 내 당 함량(중량%)을 분석하여 하기 표 1에 나타냈다.

당 함량 분석을 위해, 실시예 1 내지 6에 따라 제조되는 이소말토 올리고당의 여과 전 당화액을 각각 5ml씩 2bix로 희석하여, 활성탄을 첨가 후 100℃ 이상으로 가열하여 효소를 실활하였으며, 이 용액을 펄라이트(Perlite)로 여과하고 이온정제 과정을 통해 HPLC(온도 : 85℃, 유속 : 0.6 ml/min, injet volumn : 15 ul, run time : 25min)로 분석하였다. 분석에 사용한 Column 은 Aminex HPX-42A carbohydrate column을 이용하였으며, 정제는 SCR-B (양이온수지), WA30(음이온수지), SCR-B 와 AMP24 수지를 1:2로 섞은 이온수지를 통과시켜 진행하였다.

비교예로는, 덱스트린 용액에 BBA를 0.01중량%로 첨가하여 맥아당 함량이 70중량% 이상이 되도록 약 1일 동안 반응을 먼저 한 후, 인버타아제로서 TGS 효소(노보자임)를 0.01중량%로 첨가하여 다시 약 2일 동안 반응을 한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 이소말토 올리고당(썬올리고 M500, 삼양제넥스)의 여과, 농축 전 당화액을 사용하였다.

	DP 1(중량%)	DP 2(중량%)	DP 10 이상(중량%)
실시예 1	11.08	16.29	11.08
실시예 2	9.40	19.47	15.94
실시예 3	14.46	23.91	9.35
실시예 4	8.45	12.69	17.44
실시예 5	10.51	10.41	26.66
실시예 6	4.78	13.54	18.44
비교예	32	29	1% 미만

* DP=degree of polymerization, 중합도

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 경우 1, 2당류의 함량이 비교예에 비해 현저히 저감되었음을 확인할 수 있었다. 구체적으로 1당류 함량은 비교예의 약 0.14배 내지 0.45배에 불과하였으며, 2당류의 경우 약 0.35배 내지 약 0.82배에 불과한 것으로 나타났다. 또한 실시예 1 내지 4를 비교할 때, 실시예 2에 비해 당화효소 중 인버타아제(Sumizyme INV-L) 및 당전이 효소인 트랜스글루코시다아제(TG L-500)의 첨가량이 많고, 실시예 3에 비해 베타-아밀라아제(BBA)의 첨가량이 적은 실시예 1의 이당류(DP 2) 함량이 더욱 적게 나타나, 인버타아제와 트랜스글루코시다아제의 첨가량은 많고 베타-아밀라아제의 첨가량이 적을수록 이당류 저감 효과가 우수함을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1에 비해 풀루라나아제(Optimax L-1000) 첨가량이 적은 실시예 4의 경우 10 당류 이상의 올리고당이 상대적으로 다량 잔류하고 있는 것으로 나타나, 풀루라나아제가 충분한 양으로 첨가되어야 긴 전분 체인을 보다 잘 끊어주어 당화 및 전이가 효과적으로 이루어짐을 확인할 수 있었다.

한편, 실시예 5와 6의 경우 비록 DP1, DP2의 함량이 실시예 1 내지 4에 비하여 상대적으로 낮게 측정된 것으로 나타났으나, DP10 이상의 긴 체인을 형성한 올리고당이 많이 잔류하는 것으로 측정된 결과를 통해 알 수 있듯이, 이러한 결과는 고온, 산성의 조건으로 인해 효소반응이 제대로 진행되지 않았기 때문이며, 따라서 효과적인 당 저감 효과를 얻기 위해서는 효소 첨가량뿐만 아니라, 온도 및 pH 조건 또한 중요함을 확인할 수 있었다.

Claims

액화전분에 당화효소 및 전이효소를 하나의 반응조(one-pot) 내에 함께 첨가하여 당화 및 당 전환시키는 단계를 포함하는 이소말토 올리고당 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 당화 및 당 전환시키는 단계 이전에,
쌀, 보리, 콩, 조, 기장, 수수, 밀, 옥수수, 귀리 및 메밀로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전분에 액화효소를 첨가하여 액화전분을 제조하는 단계를 더욱 포함하는 것인 방법
제2항에 있어서, 상기 액화효소는 알파-아밀라아제인 방법
제2항에 있어서, 상기 액화전분 제조단계는 pH 5 내지 7, 및 온도 80 내지 110℃ 에서 2 내지 2.5 시간 동안 수행하는 것인 방법
제1항에 있어서, 상기 액화전분은 포도당 당량 10 내지 20의 덱스트린 용액인 방법.
제1항에 있어서, 상기 당화효소는 풀루라나아제, 베타-아밀라아제, 및 인버타아제인 방법.
제1항에 있어서, 상기 전이효소는 알파-글루코시다아제 또는 트랜스글루코시다아제인 방법.
제1항에 있어서, 상기 당화 및 당 전환 단계 이전에
액화전분의 초기 pH와 초기 온도를 각각 pH 5 내지 7, 및 40 내지 70℃ 로 조정하는 단계를 더욱 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 당화 및 당 전환은 상기 당화효소 및 전이효소를 첨가한 후 50 내지 70℃에서 10 내지 30시간 동안 수행하는 것인 방법
제1항에 있어서, 효소 안정제를 추가로 첨가하여 이루어지는 것인 방법.
제10항에 있어서, 상기 효소 안정제는 수산화 칼슘, 탄산칼슘 또는 염화칼슘인 방법.
제1항에 있어서, 상기 당화 및 당 전환 단계 이후에 효소를 불활성화시키는 단계를 더욱 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되며, 1, 2 당류 함량이 30 중량%이하로 저감된 것을 특징으로 하는 이소말토 올리고당.
제13항의 이소말토 올리고당을 포함하는 식품 조성물.