KR20150027467A - 수산화칼슘설탕액을 이용한 올리고당 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 올리고당 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 류코노스톡 속, 스트렙토코커스 속, 락토바실러스 루테리, 및 웨이셀라 시바리아의 균주로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 이용하여 글루코올리고당을 생산하는 방법으로, 종래 pH를 조절하기 위해 사용하였던 수산화나트륨 대신 수산화칼슘설탕액을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 종래 필수적으로 거쳐야 했던 탈이온 공정을 생략할 수 있어, 더욱 간편화된 올리고당 제조방법을 제공하게 되어 시간적인 면 또는 비용적인 면에서 경제적이며, 또한 균주 및 올리고당 제조에 필요한 효소를 안정화시켜 올리고당 생산 효율을 높일 수 있다.

Description

수산화칼슘설탕액을 이용한 올리고당 제조방법{Method for preparing oligosaccharides using calcium hydroxide-sucrose solution}
본 발명은 올리고당 생산방법에 관한 것으로, 구체적으로는 류코노스톡 속, 스트렙토코커스 속 균주 등 글루칸수크라제를 생산할 수 있는 균주를 이용하는 글루코올리고당 생산 방법에 있어서, 수산화칼슘설탕액을 상기 균주의 배양액에 포함하는 것을 특징으로 한다.
올리고당은 감미료 이외에도 안정제, 응집제 및 소장내 유용균주의 생장촉진 제로 식품산업에 유용하게 사용되고 있다. 이 올리고당을 산업적 규모로 생산하기 위해 식물에서의 추출방법 및 식물성이나 미생물성 탄수화물 고분자의 산 또는 효소의 가수분해방법이 이용되고 있다. 올리고당 생산방법 중 상용화된 이소말토올리고당 생산방법은 하기의 공정도와 같이 전분을 액화, 당화 후 당전이 반응을 수행하여 이소말토올리고당을 생산한다.
Figure pat00001
한편 글루칸수크라아제(EC 2.4.5.1)는 덱스트란을 합성하는 효소로, 많은 연구가 이루어졌다. 일반적으로 체외 분비성 효소이며, 균에 따라서는 세포에 결합한 상태로 생산이 된다. 류코노스톡 속, 스트렙토코커스 속 균주 등이 상기 글루칸수크라아제를 생산하는 균주들이며, 특히 류코노스톡 메센테로이드(Leuconostoc mesenteroides)는 이 효소를 생산하는 균들 중 대표적인 한가지로 그램 양성균으로 김치의 포기 발효에 관여하는 균이다. 덱스트란수크라아제 혹은 글루칸수크라아제는 설탕의 글루코오스를 이용하여 고분자량의 덱스트란을 합성하는데, 효율적인 수용체(예; 말토오스)가 있으면 작은 분자량의 올리고당을 합성한다[F. Paul, "Acceptor reaction of a highly purified dextransucrase with maltose and oligosaccharides: Application to the synthesis of controlled-molecular-weight dextrans," Carbohydr. Res., vol. 149, pp. 433-441 (1986)]. 이를 수용체 반응이라 하고 올리고당을 합성하는 데 유용한 반응으로, 여러 연구자들에 의해 수용체 반응 연구가 진행되었다. [M. Remaud et al., "Characterization of .alpha.-1,3 branched oligosaccharides synthesized by acceptor reaction with the extracellular glucosyltransferases from L. mesenteriodes NRRL B-742," J. Carbohyd. Chem., vol. 11, pp. 359-378 (1992); J. Robyt et al., "Relative, quantitative effects of acceptors in the reaction of Leuconostoc mesenteroides B-512F dextransucrase," Carbohydr. Res., vol. 121, pp. 279-286 (1983); 김도만 등, 덱스트란수크레이즈를 이용한 내산성, 내열성 올리고당 생산 방법, 대한민국특허 1004535760000 (2004.10.11)].
미국특허 7,291,607(Isomaltooligosaccharides from Leuconostoc as neutraceuticals; November 6, 2007)와 미국특허 7,772,212(Isomaltooligosaccharides to inhibit avian pathogenic intestinal bacteria; August 10, 2010)는 류코노스톡 메센테로이드 ATCC 13146균을 이용하여 설탕과 말토오스의 비를 2:1로 하여 말토실-이소말토올리고당을 생산하는 방법을 제시하였으며, 올리고당 생산공정은 회분식발효 배양 후 균체를 제거하고 상등액 중의 올리고당을 활성탄/Celite 545로 탈색하고 탈이온 공정(탈염공정)을 거친 후 양이온교환수지를 이용하여 올리고당을 회수한다.
Figure pat00002
이렇게 생산된 올리고당은 조류와 동물의 프리바이오틱스로 이용될 수 있겠고, 알파-글루코시다아제의 활성 저해제, 비만, 당뇨, 충치, 암, 바이러스 유래 질병들의 방지에 활용 될 수 있음을 제시하였다.
그런데 상기 류코노스톡 속 균주 등을 이용한 덱스트란 혹은 올리고당의 생산 공정에서는 발효 중에 pH가 낮아지고, pH가 4.5이하로 떨어지면 효소의 활성이 약화되어 발효 중에 pH를 5-5.5로 조절을 해주기 위해 일반적으로 수산화나트륨을 사용한다. 이 경우 나트륨염이 배양액 중에 남아 있고, 이후 생산물(올리고당 생산의 경우 올리고당 액)에 남아 있게 되어 탈이온 공정을 꼭 필요로 할 수 밖에 없다.
이에 본 발명자들은 수산화나트륨 대신 수산화칼슘을 이용하여, 종래 글루칸수크라아제를 생산하는 균주를 이용한 올리고당 생산공정을 더욱 단순화시키고, 효소의 활성을 안정화시켜 생산효율이 우수한 효과를 가지는 올리고당의 제조방법 발명을 완성하였다.
미국특허등록공보 제7,291,607호(공개일 2004년 11월 25일) 미국특허등록공보 제7,772,212호(공개일 2008년 03월 13일)
본 발명의 일 목적은 글루칸수크라아제를 생산하는 균주를 이용하여 올리고당을 제조하는 방법에 있어서, 종래의 공정보다 더 단순하고 경제적이며 생산효율이 좋은 올리고당의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은 pH 조절물질로 수산화칼슘과 설탕을 포함하는 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 류코노스톡 속(Leuconostoc sp .), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp .), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 및 웨이셀라 시바리아(Weissella cibaria)의 균주로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 이용하여 올리고당을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 올리고당 제조방법에 있어서, 종래의 방법보다 가장 큰 특징은 pH 조절물질로 수산화나트륨 대신 수산화칼슘을 사용하는 것이다. 상기 균들 중 종래 류코노스톡 메센테로이드 균주를 이용하여 올리고당을 제조하는 방법과 본 발명의 제조방법의 비교를 하기의 공정도로 나타내었다.
Figure pat00003
<미국특허 7,291,607에 공지된 류코노스톡 메센테로이드 균주를 이용한 올리고당 제조방법 및 본 발명의 올리고당 제조방법의 비교 공정도>
종래 공지된 올리고당 제조방법에서는 탈이온(탈염) 공정이 필수적으로 요구되는데, 이는 균의 배양 중에 pH를 조절하기 위해서 수산화나트륨을 사용하기 때문이다. 류코노스톡 속 균주 등을 이용한 덱스트란 혹은 올리고당의 생산 발효 중에는 pH가 낮아지고, pH가 4.5이하로 떨어지면 효소의 활성이 약화되어 발효 중에 pH를 일반적으로 5-5.5로 조절을 해주게 되고 수산화나트륨을 사용한다. 이 경우 나트륨염이 배양액 중에 남아 있고, 이후 생산물(올리고당 생산의 경우 올리고당 액)에 남아 있어 탈이온 공정이 꼭 필요하게 된다. 따라서 이러한 탈이온 공정의 부가로 인해 시간적 비용적인 면에서 경제적인 못하다는 단점이 있었다.
본 발명에서는 류코노스톡 속 등의 균주 등을 이용한 올리고당 제조방법에 있어서, pH 조절을 위해서 수산화나트륨 대신 수산화칼슘을 사용하므로, 탈이온 공정을 생략하는 것이 가능하다. 수산화칼슘의 칼슘은 직접적으로 균주에 의해서 이용이 되어, 올리고당 회수 중에 탈이온공정을 필요 없게 하기 때문이다. 또한 본 발명에 있어서, 수산화칼슘을 pH 조절 물질로서 이용하는 것은 상술한 탈이온 공정을 생략할 수 있게 할 뿐만 아니라 올리고당 생산에 필요한 효소의 활성을 더욱 안정화시키는 효과를 가진다.
또한 본 발명의 올리고당 제조방법에서, 상기 pH 조절 물질은 수산화칼슘 및 설탕을 포함하는 것을 특징으로 한다. 수산화칼슘은 수용성이 0.173 g/100 mL (20 °C)으로 매우 낮다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 발명은 수산화칼슘의 수용성을 높이기 위해 설탕 용액에 수산화칼슘을 녹여 pH 조절 물질로 사용하였다. 특히 pH 조절 물질에 포함되는 설탕은 상술한 바와 같이 수산화칼슘의 수용성을 높인다는 장점 뿐만 아니라, 본 발명에서 올리고당을 제조하기 위해 이용하는 류코노스톡 속, 스트렙토코커스 속, 락토바실러스 루테리, 및 웨이셀라 시바리아의 균주로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주가 올리고당의 제조에 이용하는 기질로서 작용할 수 있게 되어, 더욱 효율적으로 올리고당을 생산할 수 있게 한다.
본 발명의 올리고당 제조방법의 일 양상은
설탕을 포함하는 배지에 류코노스톡 속, 스트렙토코커스 속, 락토바실러스 루테리, 및 웨이셀라 시바리아의 균주로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 배양하는 단계;
상기 배지에 수산화칼슘과 설탕을 포함하는 용액을 유가식으로 제공하여 pH를 조절하는 단계; 및
생성된 올리고당을 회수하는 단계를 포함한다.
pH 조절 물질로서 역할을 하는 수산화칼슘 및 설탕을 포함하는 용액은 류코노스톡 속 등의 균주의 배양 중에 유가식으로 넣어 주는 것이 바람직하다.
상기 pH 조절 물질은 바람직하게는 용액의 총 중량 기준 0.5-5 중량%의 수산화칼슘, 10-60 중량%의 설탕, 및 4-25 중량%의 말토오스, 이소말토오스, 프락토오스, 겐티오바이오스, 라피노스, 셀로바이오스, 갈락토오스, 자일로스, 만노오스, 시알릭산, 나이게로스, 글루코오스, 멜리바이오스, 튜라노스, 에리쓰로스, 타가토스, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 락토오스, 스타키오스, 케스토오스, 니스토오스, 천연과채추출물, 및 콩추출물로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있다.
또한 상기 pH 조절물질을 이용하여 본 발명의 류코노스톡 속 균주 등의 배양액의 pH를 4 내지 6으로 조절하는 것이 바람직하며, pH 5.2-5.3으로 조절하는 것이 더욱 바람직하다. 류코노스톡 균주를 이용하여 올리고당의 생산 발효시 pH가 낮아지게 된다. pH가 4 이하로 떨어지거나, pH가 6이상일 경우 기질을 발효시키는 효소의 활성이 약화되어 올리고당 생산 수율이 낮아지게 된다. 발효시 pH가 5.2 내지 5.3일 때 효소의 활성이 가장 높아 최적의 올리고당 생산효율을 가질 수 있다.
본 발명의 올리고당 제조방법에 있어서, 류코노스톡 속 균주 등을 배양하기 위해 사용되는 배지는 설탕을 포함할 수 있는데, 상기 설탕을 포함하는 배지는 바람직하게는 설탕 10 내지 60 중량% 및 올리고당을 합성하기 위한 수용체 5 내지 30 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 설탕 30 중량%와 수용체 20 중량%를 포함할 수 있다. 상기 수용체는 말토오스, 이소말토오스, 프락토오스, 겐티오바이오스, 라피노스, 셀로바이오스, 갈락토오스, 자일로스, 만노오스, 시알릭산, 나이게로스, 글루코오스, 멜리바이오스, 튜라노스, 에리쓰리톨, 락토오스, 스타키오스, 케스토오스, 니스토오스, 천연과채추출물, 및 콩추출물로로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 또한 상기 수용체들은 상술하는 종류에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 적절한 변형을 통해 이용할 수 있는 수용체들은 모두 포함한다.
류코노스톡 균주에서 생산된, 올리고당을 생산하기 위한 효소인 덱스트란수크라제가 설탕의 글루코스 단위를 상기 수용체들에 전달하여 올리고당을 생산한다. 이러한 반응을 수용체 반응이라고 한다. 수용체 반응에 관하여 가장 많이 연구된 B-512F 덱스트란수크라제의 경우 말토오스 또는 이소말토스를 수용체로 하여 일련의 올리고당을 포함하는 수용체 산물을 생산하지만, D-프락토오스, 락토오스 및 라피노스를 수용체로 사용할 경우에는 일반적으로 한가지의 수용체 산물만을 주로 생산한다고 알려져 있다. 따라서 본 발명의 올리고당 제조방법에 있어서, 생산하고자 하는 올리고당에 따라 수용체를 선택하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 올리고당 제조방법은 설탕 및 수용체로서 말토오스, 이소말토오스, 프락토오스, 겐티오바이오스, 라피노스, 셀로바이오스, 갈락토오스, 자일로스, 만노오스, 시알릭산, 나이게로스, 글루코오스, 멜리바이오스, 튜라노스, 에리쓰로스, 타가토스, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 락토오스, 스타키오스, 케스토오스, 니스토오스, 천연과채추출물, 그리고 콩추출물로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 용액을 유가식으로 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 올리고당 제조방법에서는 류코노스톡 속, 스트렙토코커스 속, 락토바실러스 루테리, 또는 웨이셀라 시바리아의 균주를 이용하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 웨이셀라 시바리아 균주, 류코노스톡 김치, 류코노스톡 락티스 , 류코노스톡 덱스트라니컴, 스트렙토코커스 속, 락토바실러스 루테리, 또는 류코노스톡 씨트레움 균주들을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 류코노스톡 메센테로이드 균주를 사용할 수 있다. 또한 상기 균주들 이외에 올리고당을 생산하기 위한 효소, 글루칸수크라제를 생산하는 종을 모두 이용할 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 효소의 활성을 유지할 수 있도록 다양한 변형을 가진 상기 나열된 균주 및 균등한 범위의 균주들이 본 발명의 올리고당 생산방법에 이용될 수 있음은 쉽게 이해할 것이다.
본 발명에 따른 올리고당 생산방법은 종래 pH 조절제로 사용하였던 수산화나트륨 대신 수산화칼슘설탕액을 이용하여 발효조의 pH를 유지하면서 균체의 생장을 조절하고, 생산되는 글루칸합성효소의 활성을 조절할 수 있어, 올리고당 제조의 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명은 올리고당 정제 중 탈이온 과정을 없이하는 공정을 생략할 수 있어 올리고당 제조 공정의 간편화시킬 수 있어 시간적인 면에서 우수하며, 또한 수산화나트륨보다 저렴한 수산화칼슘을 사용하여, 생산 공정에서의 비용을 줄일 수 있어 경제적이다. 올리고당은 조류와 동물의 프리바이오틱스로 이용될 수 있고, 알파-글루코시다아제의 활성 저해제, 비만, 당뇨, 충치, 암, 바이러스 유래 질병들의 방지 등 여러 방면에서 다양하게 이용 될 수 있는바, 본 발명의 올리고당 제조방법은 다양한 올리고당의 합성에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 30% 설탕과 20% 맥아당(말토오스)을 섞은 배지가 포함된 발효조에 균주의 생장에 영향을 미치는 pH를 유지시키기 위해 20% 설탕과 12.5% 말토오스에 2%의 수산화칼슘을 녹인 수산화칼슘설탕액을 유가식(fed-batch)으로 넣어주어 pH를 조절하면서 균주의 성장을 조절하여 유래된 효소로부터 합성된 올리고당 산물의 패턴을 보여주는 TLC 결과이다.
래인 S. 수크로오스
래인 G, 글루코오스
래인 F, 프락토오스
래인 M, 말토오스
래인 IMn, 이소말토덱스트린 표준물질 혼합물
래인 Mn, 말토덱스트린 표준물질 혼합물
래인 GLO, 생산된 올리고당
도 2는 실시예 1에서 나타낸 방법을 통해, 시간별 생성되는 올리고당의 패턴을 보여주는 TLC 결과이다.
래인 F, 프락토오스
래인 S, 수크로오스
래인 G, 글루코오스
래인 M. 말토오스
래인 IMn, 이소말토덱스트린 표준물질 혼합물
래인 Mn, 말토덱스트린 표준물질 혼합물
래인 7 ~ 13. 시간에 따른 글루코올리고당 생산 시료 (12, 15, 18, 21, 24, 28, 36 시간)
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어, 기술 등은 특별한 한정이 없는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 의미로 사용된다.
< 실시예 1. Leuconostoc mesenteroides 의 배양>
Leuconostoc mesenteroides을 LWG 액체 배지[0.5%(w/v) 효모추출물, 0.5% (w/v) 펩톤, 0.5% (w/v) K2HPO4, 미네랄 용액 (0.02% MgSO4·7H2O, 0.001% 염화나트륨, 0.001% FeSO4·7H2O, 0.001% MnSO4·H2O, 0.0013% CaCl2·2H2O), 2%(w/v) 글루코오스] 에서 12 시간에서 16 시간동안 OD600 이 3.0이 될 때까지 배양한 뒤, 30 중량% 수크로오스(설탕)와 20 중량% 말토오스를 첨가한 LG 액체 배지에 1%로 접종해준다. 대량 생산을 위해 발효조를 이용하였으며, L. mesenteroides의 성장 시 생성하는 산을 중성화시키기 위해 총 용액 중량 기준 20 중량% 수크로오스와 12.5 중량% 말토오스 용액에 2 중량%의 수산화칼슘을 증류수에 용해시켜 만든 수산화칼슘설탕용액을 이용하여 pH 5.3으로 유지하여 36시간 배양하였다.
< 실시예 2. 올리고당 생산 반응 및 반응 산물의 구성 확인>
올리고당을 생산하기 위하여 실시예 1에서 L. mesenteroides 발효조를 28℃로 유지하였고, 올리고당의 계속적인 생산을 위한 균주의 생장을 유지하기 위해 20 중량% 설탕에 12.5 중량% 말토오스의 혼합액에 2 중량% 수산화칼슘을 녹인 수산화칼슘설탕액을 이용하여 pH를 5.3으로 유지하였다. 올리고당의 생산 정도와 설탕의 완전한 사용은 반응액 1 ㎕를 취하여 Merck K6F TLC 플레이트에 점적한 후 MeNO/1-프로판올/물 (2/5/1.5, v/v/v)에서 두 번 전개하고, 분리된 탄수화물의 성분은 TLC 플레이트를 0.5%(w/v) α-나프톨과 5%(v/v) 황산을 함유한 발색시약을 이용하여 확인하였다. 각 탄수화물에 대한 정량분석은 알파이지 프로그램(Alpha Innotech)을 이용하였다. 결과를 도 1과 도 2 그리고 표 1에 나타내었다.
배양액 중의 올리고 당량(이당 이상의 탄수화물 중 각 당의 총탄수화물량 대비 %)
배양시간(hr) 설탕 말토오스 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7~
0 53.38 46.62
12 5.59 6.92 7.19 4.26 13.57 7.19 11.98 17.3 26.02
15 5.28 6.12 8.06 3.62 11.4 6.4 12.51 17.8 28.81
18 5.28 6.40 8.06 3.62 11.68 4.12 12.24 17.8 28.81
24 4.62 4.20 7.14 4.41 12.18 12.17 12.81 19.74 22.73
28 4.72 3.90 8.21 4.31 10.47 12.32 11.09 20.12 24.86
36 5.36 3.37 8.53 4.37 9.13 11.31 10.12 19.85 27.95
초기 설탕 농도 30%, 말토오스 농도 20%로 시작하고, pH를 조절하기 위하여 수산화칼슘설탕용액은 20% 설탕용액에 말토오스를 12.5%를 넣고 2%의 수산화칼슘을 넣어 준비하였다.
< 실시예 3. 수산화칼슘설탕액 이용한 올리고당 수용액의 액체 전기전도도(이온 양) 측정>
수산화칼슘설탕액을 이용한 pH의 조절은 균주 성장 및 효소 반응후의 올리고당 정제 시 필요한 탈이온 공정 단계가 거치지 않아도 되는 장점이 있다. 액체 전기전도도(Electric conductivity)는 용액이 전류를 운반할 수 있는 정도를 의미하며 국제적으로 S(Siemens) 단위가 통용되고 있다. 단면적에 따라 S/m(uS/m, mS/m), S/cm(uS/cm, mS/m)로 사용되고 있다. S(simens)는 전기저항의 역수 ohm-1 또는 mho를 나타내므로, S값이 크면 저항이 작다는 의미로, 저항이 작다는 것은 전기전도가 잘 된다는 것으로 액체내의 이온의 양이 많음을 의미한다. 액체 전기전도도 측정을 위한 대조군으로 실시예 1과 동일한 20 중량% 수크로오스와 10 중량% 말토오스가 함유된 LW 배지를 사용하였고, 실험군 1은 실시예 2 방법을 이용하여 생산한 올리고당 수용액(본 발명에 의해 제조된 올리고당 수용액)이며, 실험군 2는 비교실시예 2와 동일한 조건에서 수산화칼슘설탕용액 대신 수산화나트륨을 사용한 올리고당 수용액(비교군)이다. 전기전도도 측정 기기로는 hydrolab ds5x (hatch company)를 사용하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
배양기에서 36시간동안 생산한 올리고당 수용액의 액체전기전도도 측정.
전도도 (us/cm)
대조군 (균성장전) 2% 수산화칼슘 사용 pH 조절 배양액(배양 후)-실험군 1 배양액 2% 수산화나트륨 사용 pH 조절 배양액(배양 후)-실험군 2 배양액
9358 7548 9557
상기 표2에 나타낸 바와 같이, 수산화나트륨설탕용액을 이용하여 pH를 조절하였을 때, 전기전도도의 값이 배지만 포함된 대조군보다 커지는 것을 확인하였고, 이를 통해 수산화나트륨설탕용액을 이용하였을 때, 배양 후 올리고당 생산 배양액 내에 이온의 양이 증가하여 탈이온 공정이 꼭 수반되어야 함을 확인하였다. 반면에, 수산화칼슘설탕용액을 이용하면 pH를 조절하는 경우 배양 후의 올리고당 생산 배양액의 이온 양이 감소하게 되고, 이는 비교군인 배양 전 배지의 이온양보다도 낮아 전도도의 값이 대조군보다 작아지는 것을 확인하였으며, 이는 수산화칼슘설탕용액을 이용하였을 때 올리고당 정제 시 요구되는 탈이온 공정이 필요하지 않음을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 류코노스톡 속(Leuconostoc sp.), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp.), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 및 웨이셀라 시바리아(Weissella cibaria)의 균주로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 배양하여 올리고당을 제조하는 방법으로서, pH 조절물질로 수산화칼슘과 설탕을 포함하는 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    설탕을 포함하는 배지에 류코노스톡 속(Leuconostoc sp .), 스트렙토코커스 속(Streptococcus sp .), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 및 웨이셀라 시바리아(Weissella cibaria)의 균주로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 배양하는 단계;
    상기 배지에 수산화칼슘과 설탕을 포함하는 용액을 유가식으로 제공하여 pH를 조절하는 단계; 및
    생산된 올리고당을 회수하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 pH 조절물질로 이용되는 수산화칼슘과 설탕을 포함하는 용액은 용액의 총 중량 기준 0.5-5 중량%의 수산화칼슘, 10-60 중량%의 설탕, 및 4-25 중량%의 말토오스, 이소말토오스, 프락토오스, 겐티오바이오스, 라피노스, 셀로바이오스, 갈락토오스, 자일로스, 만노오스, 시알릭산, 나이게로스, 글루코오스, 멜리바이오스, 튜라노스, 에리쓰로스, 타가토스, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 락토오스, 스타키오스, 케스토오스, 니스토오스, 천연과채추출물, 그리고 콩추출물로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 설탕을 포함하는 배지는 배지의 총 중량 기준 설탕 10-60 중량%, 및 수용체 5-30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수용체는 말토오스, 이소말토오스, 프락토오스, 겐티오바이오스, 라피노스, 셀로바이오스, 갈락토오스, 자일로스, 만노오스, 시알릭산, 나이게로스, 글로코오스, 멜리바이오스, 튜라노스, 에리쓰로스, 타가토스, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 락토오스, 스타키오스, 케스토오스, 니스토오스, 천연과채추출물, 그리고 콩추출물로 구성되는 군 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 pH 조절물질을 이용하여 pH를 4 내지 6으로 조절하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
  7. 제 2항에 있어서, 설탕 및 말토오스, 이소말토오스, 프락토오스, 겐티오바이오스, 라피노스, 셀로바이오스, 갈락토오스, 자일로스, 만노오스, 시알릭산, 나이게로스, 글루코오스, 멜리바이오스, 튜라노스, 에리쓰로스, 타가토스, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 락토오스, 스타키오스, 케스토오스, 니스토오스, 천연과채추출물, 그리고 콩추출물로 구성되는 군 구성되는 군에서 하나 이상 선택되는 수용체를 포함하는 용액을 유가식으로 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고당 제조방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170070825A (ko) * 2015-12-14 2017-06-22 서울대학교산학협력단 올리고당 고함유 당밀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 올리고당 고함유 당밀 및 이의 용도
KR101982223B1 (ko) * 2017-11-30 2019-05-24 주식회사 비케이바이오 류코노스톡 락티스 cck940을 이용한 올리고당의 제조방법
KR102224926B1 (ko) * 2019-11-26 2021-03-08 전남대학교산학협력단 락토바실러스 사케이 ny518 균주, 이의 배양물 및 이를 포함하는 장건강 개선용 건강기능식품 조성물
KR20210047772A (ko) 2019-10-22 2021-04-30 씨제이제일제당 (주) 올리고당 조성물 및 올리고당 조성물의 제조방법
KR20210089354A (ko) * 2020-01-08 2021-07-16 전남대학교산학협력단 올리고당의 제조방법 및 이를 포함하는 장건강 개선용 조성물의 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2837568B2 (ja) * 1991-12-19 1998-12-16 サンスター株式会社 オリゴ糖含有飲食品用素材、該飲食品用素材含有飲食品および該飲食品用素材の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170070825A (ko) * 2015-12-14 2017-06-22 서울대학교산학협력단 올리고당 고함유 당밀의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 올리고당 고함유 당밀 및 이의 용도
KR101982223B1 (ko) * 2017-11-30 2019-05-24 주식회사 비케이바이오 류코노스톡 락티스 cck940을 이용한 올리고당의 제조방법
KR20210047772A (ko) 2019-10-22 2021-04-30 씨제이제일제당 (주) 올리고당 조성물 및 올리고당 조성물의 제조방법
KR102224926B1 (ko) * 2019-11-26 2021-03-08 전남대학교산학협력단 락토바실러스 사케이 ny518 균주, 이의 배양물 및 이를 포함하는 장건강 개선용 건강기능식품 조성물
KR20210089354A (ko) * 2020-01-08 2021-07-16 전남대학교산학협력단 올리고당의 제조방법 및 이를 포함하는 장건강 개선용 조성물의 제조방법

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