KR20150122381A - Quantitaive method of anhydrous galactose in saccharification from red algae - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a galactose anhydrous quantitative method and, more specifically, to a method for quantitatively analyzing galactose and galactose anhydrous, both of which have the same retention time in an agarose sugar mixed liquid, by means of using high-performance liquid chromatography (HPLC). According to the present invention, the quantitative method comprises: a step for quantifying galactose in an analyzing specimen comprising galactose and galactose anhydrous by means of Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR); and a step for quantifying a content of galactose anhydrous by quantifying a total content of both galactose and galactose anhydrous by using HPLC and then deducting the galactose content obtained from the FT-IR.

Description

홍조류 당화액의 무수갈락토오스 정량 방법{Quantitaive method of anhydrous galactose in saccharification from red algae}[0001] The present invention relates to a method for quantifying anhydrous galactose in an alga,

본 발명은 무수갈락토오스의 정량 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아가로오스 당혼합액 중 동일한 머무름 시간을 갖는 갈락토오스와 무수갈락토오스를 고성능액체크로마토그래피를 이용하여 정량 분석하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for quantitatively determining anhydrous galactose, and more particularly to a method for quantitatively analyzing galactose and anhydrogalactose having the same retention time in a mixed solution of agarose by high performance liquid chromatography.

당화반응을 거친 갈락탄의 주 탄수화물 성분인 글루코오스(D-glucose)와 갈락토오스(D-galactose)는 발효성 당(fermentable sugar)으로써 기존의 미생물로 발효 공정에 쉽게 사용되는 기질이지만, 비발효성 당 (non-fermentable sugar)인 무수 갈락토오스(3,6-안하이드로-L-갈락토오스(3,6-anhydro-L-galactose, 3,6-AHG))는 생체에서 에너지원으로 이용되지 않는다는 특징 때문에, 항혈전능, 항암성, 항고혈압성등의 생리적 활성 및 미백효과, 보습 효과등을 갖는 기능성 화장품 소재의 성분으로써 주목을 받고 있다. Glucose (D-glucose) and galactose (D-galactose), which are the main carbohydrate components of galactan through the glycation reaction, are fermentable sugars which are conventional microorganisms and are easily used for fermentation process. (3,6-anhydro-L-galactose, 3,6-AHG), which is a non-fermentable sugar, is not used as an energy source in living organisms, Has attracted attention as a component of functional cosmetic materials having physiological activities such as blood pressure, anticancer, antihypertensive and whitening effect, and moisturizing effect.

무수갈락토오스는 고부가가치 제품임에도 불구하고, 아가로오스를 당화과정을 통해 얻어지는 갈락토오스와 무수갈락토오스의 분자량 및 화학구조가 매우 유사하여, 두 성분의 정량 및 분리에 어려움을 야기한다. 이에 따라, 무수갈락토오스와 갈락토오스의 혼합물에서 무수갈락토오스를 독립적으로 정량할 수 있는 방안에 대한 연구가 이루어지고 있다. Although anhydrous galactose is a high-value product, the molecular weight and chemical structure of galactose and anhydrous galactose obtained through glycosylation of agarose are very similar, resulting in difficulty in quantification and separation of the two components. Accordingly, studies have been made on a method for independently determining anhydrous galactose in a mixture of anhydrous galactose and galactose.

무수갈락토오스 및 갈락토오스 정량방법으로는 비색법(colorimetric: Yaphe, W., Arsenault, G. P., 1965 Analytical Biochemistry 13, 143-148), 메타놀리시스(methanolysis: Quemener, B., Lahaye, M., Metro, F., 1995 Carbohydrate Research 266, 53-64), 머캅토리시스 (mercaptolysis : Hama, Y., Nakagawa, H., Kurosawa, M., Sumi, T., Xia, X., Yamaguchi, K., 1998 Analytical Biochemistry 265, 42-48.), 아미노화(amination : Navarro, D. A., Stortz, C. A., 2003 Carbohydrate Research 338, 2111-2118], 알디톨법(alditol : Jol, C. N., Neiss, T. G., Penninkhof, B., Rudolph, B., De Ruiter, G. A., 1999 Analytical Biochemistry 268, 213-222) 등이 보고되고 있다. 그러나, 이러한 방법들은 비교적 시료처리가 복잡하고, 정확성이 떨어진다는 단점들이 있다. As an anhydrous galactose and galactose determination method, colorimetric method (Yaphe, W., Arsenault, G. P., 1965 Analytical Biochemistry 13, 143-148), methanolysis (Quemener, B., Lahaye, M., Metro, F., 1995Carbohydrate Research 266, 53-64), mercaptolysis (Hama, Y., Nakagawa, H., Kurosawa, M., Sumi, T., Xia, X., Yamaguchi, K., 1998Analytical Biochemistry265, 42-48.), Amination (Navarro, D. A., Stortz, C. A., 2003Carbohydrate Research 338, 2111-2118], alditol: Jol, C. N., Neiss, T. G., Penninkhof, B., Rudolph, B., De Ruiter, G. A., 1999Analytical Biochemistry 268, 213-222) have been reported. However, these methods have disadvantages that the sample processing is relatively complicated and the accuracy is poor.

대한 민국 특허 공개 공보 10-2011-0072958 에서는 해양 미생물인 사카로파거스데그러단스 2-40로부터 생산된 조효소액을 세포내 조효소액과 세포외 조효소액으로 분획화하는 단계, 상기 분획화된 조효소액으로 아가로스를 분해하여 당화하는 효소의 활성을 측정하는 단계 및 최종 분해 산물인 갈락토오스와 3,6-안하이드로-L-갈락토오스를 기체 크로마토그라피/질량분석기를 이용하여 동시에 독립적으로 정량화하는 분석방법을 제공한다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0072958 discloses a method for separating a crude enzyme solution produced from a marine microorganism Saccharopagus digestans 2-40 with an intracellular enzyme solution and an extracellular enzyme solution, A step of measuring the activity of an enzyme which hydrolyzes an agarose with an enzyme solution to glycosylate and an assay method of simultaneously quantifying galactose and 3,6-anhydro-L-galactose as final decomposition products simultaneously using a gas chromatograph / mass spectrometer .

그러나 시료 준비 단계의 복잡성이 개선되지 않아, 보다 간편하게 시료를 준비하여 정확하고 빠르게 정량 분석할 수 있는 방안에 대한 요구가 계속되고 있다. However, the complexity of the sample preparation step is not improved, and there is a continuing need for a method for easily preparing a sample and accurately and rapidly quantifying the sample.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 무수갈락토오스 및 갈락토오스를 포함하는 시료를 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 정량 분석함에 있어서, 복잡한 전처리 과정 없이 수용액 상태의 무수갈락토오스를 독립적으로 정량하는 방법을 제공하는 것이다. The present invention provides a method for quantitatively analyzing a sample containing anhydrous galactose and galactose by using high performance liquid chromatography (HPLC), and independently measuring the anhydrous galactose in an aqueous solution state without complicated pretreatment will be.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 푸리에 변환 적외선 분광 분석기(FT-IR)을 이용하여 무수갈락토오스 및 갈락토오스를 포함하는 분석 시료에서 갈락토오스를 정량하는 단계; In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for detecting galactose, comprising the steps of: quantifying galactose in an analytical sample containing anhydrous galactose and galactose using a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR);

상기 분석 시료를 HPLC를 이용하여 무수갈락토오스 및 갈락토오스의 전체 함량을 정량하고, 상기 FT-IR에서 얻어진 갈락토오스 함량을 차감하여 무수갈락토오스 함량을 정량하는 단계를 포함하여 이루어진다. Measuring the total content of anhydrous galactose and galactose using the HPLC of the analytical sample, and subtracting the galactose content obtained from the FT-IR to quantify the anhydrous galactose content.

본 발명에서는 무수갈락토오스 및 갈락토오스의 독립적인 정량방법으로써 푸리에 변환 적외선 분광 분석기(FT-IR)를 사용한다. 상기 푸리에 변환 적외선 분광 분석기는 유기분자의 작용기들이 적외선 스펙트럼의 일정한 파장대에서 특정 파장을 흡수하는 특징을 분석하는 장치로서, 측정시간이 신속하여 짧은 시간에도 여러 번 측정을 반복 할 수 있고, 낮은 농도의 시료도 분석이 가능하며, 정성뿐만 아니라 정량분석의 정확도가 매우 높다는 특징이 있다. In the present invention, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) is used as an independent method of quantifying anhydrous galactose and galactose. The Fourier transform infrared spectroscopic analyzer is an apparatus for analyzing the characteristic that the functional groups of organic molecules absorb specific wavelengths in a certain wavelength band of the infrared spectrum. The measurement time is fast and the measurement can be repeated many times in a short time. It is also possible to analyze the sample, and it is characterized not only in qualitative but also in accuracy of quantitative analysis.

본 발명에서 있어서, 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)를 사용하여 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 시료를 분석할 경우, 두 물질의 혼합액에서 갈락토오스만 피라노오즈 고리(Pyranose ring)에 의해 소정 영역대의 특정 파장을 흡수하여 적외선 분광분석기에 단일 흡수 피크를 나타나게 되므로 이를 정량하여 분석할 수 있게 된다. In the present invention, when analyzing a sample containing galactose and anhydrous galactose using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), it is possible to obtain a mixture of galactose only and pyranose ring absorbs a specific wavelength of a predetermined region, and a single absorption peak appears in the infrared spectroscopic analyzer, so that it can be quantitatively analyzed.

본 발명에 있어서, 푸리에 변환 적외선 분광 분석기를 이용한 정량 분석은 갈락토오즈의 함량의 증가에 따라 흡수량이 증가하는 1110~1170 cm-1, 보다 바람직하게는 1120~1160 cm-1, 가장 바람직하게는 1150 cm-1 에서 이루어질 수 있다. In the present invention, quantitative analysis using a Fourier transform infrared spectrophotometer is performed at 1110 to 1170 cm -1 , more preferably at 1120 to 1160 cm -1 at which the amount of absorption increases with increasing content of galactose, Lt; -1 > cm < -1 >.

본 발명에 있어서, 상기 정량은 갈락토오스의 농도에 따른 검량곡선을 도출하고, 정량방법에 있어서 추가로 평활화(smoothing)기법을 도입하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the quantification may be performed by deriving a calibration curve according to the concentration of galactose, and further introducing a smoothing technique in the quantitation method.

본 발명의 실시에 있어서, 갈락토오스 농도에 따른 검량곡선을 도출은 부분최소자승(Partial Least Squares)법을 이용하는 것이 바람직하며, 평활화 방법으로는 Savitzky-Golay 필터 방법을 이용할 수 있다. In the practice of the present invention, it is preferable to use the partial least squares method to derive the calibration curve according to the galactose concentration, and the Savitzky-Golay filter method may be used as the smoothing method.

본 발명에 있어서, 상기 HPLC를 이용하여 무수갈락토오스 및 갈락토오스의 전체 함량을 정량하는 단계는 고성능 액체 크로마토그래피에서 동일한 머무름 시간을 갖는 갈락토오스 및 무수갈락토오스에 의해서 동일한 위치에서 나타나는 피크를 검량 곡선을 이용해서 정량하는 단계이다. In the present invention, the step of quantifying the total content of anhydrous galactose and galactose by using the above-mentioned HPLC is a method of quantifying the peak appearing at the same position by galactose and anhydrous galactose having the same retention time in high performance liquid chromatography using a calibration curve .

본 발명에 있어서, 상기 HPLC 검량 곡선은 한정적이지는 않지만 표준방법 (Standard method)을 이용하여 얻는 것이 바람직하다. In the present invention, the HPLC calibration curve is not limited but is preferably obtained using a standard method.

본 발명의 실시에 있어서, 고성능액체크로마토그래피를 이용한 갈락토오스 및 무수갈락토오스의 정량분석시시에, 기기는 Aglilent Techonolgy 1100, 컬럼은 BIO RAD사의 Aminex HPX-87H, 컬럼온도는 50 ℃, 이동상은 0.004M 황산수용액, 유속은 0.6 ml/min, RID를 이용하여 분석을 수행할 수 있으며, 모든 시료는 수용액 상태로 준비되어 분석되었으나, 이에 제한된 것은 아니다.In the practice of the present invention, the quantitative analysis of galactose and anhydrous galactose by high performance liquid chromatography was carried out using Agilent Techonolgy 1100 as the instrument, Aminex HPX-87H of BIO RAD, column temperature of 50 ° C, 0.004M sulfuric acid The analysis can be carried out using an aqueous solution, a flow rate of 0.6 ml / min, RID, and all samples are prepared and analyzed in aqueous solution, but are not limited thereto.

본 발명에 있어서, 갈락토오스와 무수갈락토오스 함량에서 갈락토오스 함량의 차감은 HPLC 분석 후 동일한 머무름 시간에 나타나는 갈락토오스 및 무수갈락토오스가 나타내는 면적 값에서, 푸리에 변환 적외선 분광분석기를 통해 정량한 갈락토오스의 농도 값에 대한 면적 값을 제거 해줌으로써 무수갈락토오스를 정량하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the subtraction of the content of galactose in the content of galactose and anhydrous galactose is determined by subtracting the area of the concentration value of galactose determined by a Fourier transform infrared spectrophotometer from the area value indicated by galactose and anhydrogalactose appearing at the same retention time after HPLC analysis And the amount of galactose anhydrous is quantified.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 무수갈락토오스를 포함한 당 혼합물은 아가로오스의 당화공정을 통해 얻어지는 수용액 시료이나, 이에 제한 된 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the sugar mixture containing anhydrous galactose is an aqueous solution sample obtained through glycosylation of agarose, but is not limited thereto.

본 발명은 일 측면에서, 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 농도가 다른 갈락토오스 및 무수갈락토오스 시료들을 동일한 분석 조건에서 적량하여 표준곡선을 도출 및 상기 획득된 검량곡선을 이용하여, 정해진 농도로 갈락토오스와 무수갈락토오스가 혼합 되어있는 혼합 시료 안의 두 농도를 HPLC를 사용하여 측정함으로써, 두 농도간의 회귀식을 도출하는 단계;In one aspect of the present invention, galactose and anhydrous galactose samples having different concentrations are weighed using high performance liquid chromatography (HPLC) under the same analytical conditions to derive a standard curve, and using the obtained calibration curve, galactose And anhydrous galactose were measured by HPLC using two concentrations in a mixed sample, thereby obtaining a regression equation between the two concentrations;

푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)를 사용하여 두 물질의 혼합액에서 갈락토오스만 피라노오즈 고리(Pyranose ring)에 의해 1150 cm-1영역대의 특정 파장을 흡수하여 적외선 분광분석기에 단일 흡수 피크를 나타나는 것을 특징으로 갈락토오스의 농도에 따른 검량곡선을 도출하며, 정량방법에 있어서 평활화(smoothing)기법을 추가하여 정확도를 높이는 단계; 및Using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), a mixture of both substances absorbed a specific wavelength of 1150 cm -1 region by galactose-only pyranose ring and showed a single absorption peak in the infrared spectrometer Wherein the calibration curve is derived according to the concentration of galactose, and the smoothing technique is added to increase the accuracy of the calibration curve; And

상기 HPLC를 이용하여 도출한 회귀식에 FT-IR에서 측정한 혼합액에서의 갈락토오스 함량을 대입하여 무수갈락토오스 함량을 측정하는 단계; Measuring the anhydrous galactose content by substituting galactose content in the mixed solution measured by FT-IR in a regression equation derived using the HPLC;

를 포함하는 무수갈락토오스 정량 방법을 제공한다.A method for quantifying anhydrous galactose.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정량된 무수갈락토오스를 확인하기 위하여 대한민국특허공개공보 10-2011-0072958 에 개시된 내용과 같이 최종적으로 가스크로마토그래프 질량분석계(GC-MS)를 이용하여 비교 분석할 수 있으며, 이를 위해 대한민국특허공개공보 10-2011-0072958 에 개시된 내용 전체는 본원 명세서에 참고로써 포함된다. In an embodiment of the present invention, for the determination of the anhydrous galactose, a comparative analysis is performed using a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS) as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0072958 For this purpose, the entire disclosure of Korean Patent Publication No. 10-2011-0072958 is incorporated herein by reference.

본 발명은 일 측면에서, 갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 수용액 시료에서 갈락토오스의 함량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 수용액 시료를 푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)를 사용하여 분석하고, 1150 cm-1영역대의 단일 피크를 이용하여 갈락토오스를 정량하는 것을 특징한다.The invention In one aspect, there is provided a method of measuring the content of galactose in the aqueous solution samples containing galactose and anhydrous galactose, and the aqueous sample Fourier transform analysis using an infrared spectrophotometer (FT-IR), 1150 cm - And a single peak of 1 region band is used to quantify galactose.

본 발명에 따른 정량방식은 무수갈락토오스 및 갈락토오스를 포함하는 시료를 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 정량 분석함에 있어서, 복잡한 전처리 과정 없이 수용액 상태의 무수갈락토오스를 독립적으로 신속하게 정량하는 방법을 제공한다. The quantitative method according to the present invention provides a method for quantitatively analyzing an anhydrous galactose and a galactose-containing sample using high performance liquid chromatography (HPLC), and independently and rapidly quantifying anhydrous galactose in an aqueous solution state without complicated pretreatment do.

본 발명은 일 측면에서, 푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)를 사용하여 갈락토오스와 무수 갈락토오스의 혼합물에서 갈락토오스의 함량을 신속하게 정량하는 방법을 제공한다. In one aspect, the present invention provides a method for rapidly determining the content of galactose in a mixture of galactose and anhydrogalactose using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR).

도1과 도2 는 고속 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 이용하여 갈락토오스 및 무수갈락토오스를 농도에 따른 면적 값으로 정량화한 그래프이다.
도3은 적외선 분광분석기를 이용하여 물, 무수갈락토오스용액, 갈락토오스용액 시료의 4000 ~700 cm-1영역대의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 여러가지 농도에 대한 갈락토오스 용액 시료의 전체 영역대의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5는 적외선분광분석기를 이용하여 갈락토오스의 검량곡선을 나타낸 그래프이다.
도 6은 상기 도5의 검량곡선에서 평활화 (smoothing)기법으로 Savizky-Golay 방법을 이용하여 정량 분석의 정확도 높여 나타낸 갈락토오스의 검량곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 측정 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
FIGS. 1 and 2 are graphs showing the quantification of galactose and anhydrogalactose by an area value according to concentration using high performance liquid chromatography (HPLC).
FIG. 3 is a graph showing an absorption spectrum of water, anhydrous galactose solution, and a range of 4000 to 700 cm -1 area of a galactose solution sample using an infrared spectrometer.
4 is a graph showing the absorption spectrum of the entire region of the galactose solution sample at various concentrations.
5 is a graph showing a calibration curve of galactose using an infrared spectrometer.
FIG. 6 is a graph showing a calibration curve of galactose, which is obtained by increasing the accuracy of quantitative analysis using the Savizky-Golay method using a smoothing technique in the calibration curve of FIG.
Fig. 7 is a flowchart showing steps of the measuring method of the present invention.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명한다. 아래 명시된 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The embodiments described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

시료준비 Sample Preparation

본 실험에서는 아가로오스(Agarose, Aldrich, A0701)를 기질로 이용하였으며, 정량분석에 사용되는 표준물질로는 갈락토오스(D-galactose, Aldrich, G0750)와 무수갈락토오스 (3,6-Anhydrogalactose, ㈜바이올시스템즈, 28251-55-0)를 사용하였다. In this experiment, agarose (Aldrich, A0701) was used as a substrate, and standard materials used for quantitative analysis were galactose (D-galactose, Aldrich, G0750) and anhydrogalactose Systems, 28251-55-0).

아가로오스 당화반응은 산을 촉매로 하는 가수분해 방법을 이용하였으며, 구체적으로, 삼각플라스크 250ml에 아가로오스 1% 용액 100ml을 첨가한 후 0.1N, 0.2N, 0.5N 의 황산수용액의 농도로 바람직하게는 0.1N에서 산촉매 조건을 적정해 주었다. 또한, 열을 가해주는 온도 및 시간 조건으로는 140℃ 에서 10분 동안 반응을 진행하여, 아가로오스의 당화액 (무수갈락토오스 및 갈락토오스의 혼합액)을 구성하였다.
Specifically, 100 ml of a 1% agarose solution was added to 250 ml Erlenmeyer flask, and the concentration of 0.1 N, 0.2 N, and 0.5 N aqueous sulfuric acid solution The acid catalyst conditions were suitably determined at 0.1 N. In addition, the reaction was carried out at 140 ° C for 10 minutes under the conditions of temperature and time to apply heat, thereby forming a saccharified solution of agarose (a mixture of anhydrous galactose and galactose).

실시예 1: 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용한 갈락토오스 및 무수갈락토오스 정량 및 회귀식 도출 Example 1: Determination of galactose and anhydrous galactose using high performance liquid chromatography (HPLC) and derivation of regression equation

고속 액체크로마토그래피 를 이용한 갈락토오스 및 무수갈락토오스의 정량을 위해서 다음과 같은 조건을 이용하여 분석하였다.For the determination of galactose and anhydrous galactose by high performance liquid chromatography, the following conditions were used.

- 고성능액체크로마토그래피(HPLC) 장치: Agilent Technology 1100 series- High Performance Liquid Chromatography (HPLC) System: Agilent Technology 1100 series

- 분석 컬럼: Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column (제조사 : BIORAD Inc., USA)Analysis Column: Aminex HPX-87H Ion Exclusion Column (Manufacturer: BIORAD Inc., USA)

- 유속(Flow rate) 및 이동상(Mobile phase): 0.6 ml/min, 0.004M 황산수용액 - Flow rate and mobile phase: 0.6 ml / min, 0.004 M aqueous sulfuric acid solution

- 컬럼온도: 50℃- Column temperature: 50 ° C

- Refractive Index- Refractive Index

상기 조건으로 분석될 갈락토오스 및 무수갈락토오스의 농도로는 0.1 g/L 내지 2 g/L의 농도로 수행 할 수 있으며, 상세하게는 갈락토오스 경우 0.1, 0.5, 1, .2 g/L의 4개의 포인트를 무수갈락토오스 겨우 0.1 0.3 0.7 0.9 g/L의 4개의 포인트를 이용하여 표준방법(Standard method)을 이용하여 검량곡선을 도출하였다. 갈락토오스 및 무수갈락토오스 경우 두 물질 모두 HPLC에서 동일한 머무름 시간(retention time) 9.587분에서 피크를 보였으며, 이에 따라 두 성분이 혼합되어 있을 경우에는 독립적으로 분석이 어려움을 확인하였다. 도1, 도2는 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 갈락토오스 및 무수갈락토오스를 농도에 따른 면적 값으로 정량화한 그래프이다. 표준방법(Standard method)을 이용하여 얻어낸 갈락토오스의 적량 곡선은 y = 148.92x 라는 식으로 상관계수 R2 값은 0.9933을 나타내었고, 무수갈락토오스의 적량곡선은 y = 34.893x, 상관계수 R2 값은 0.9995값을 나타내었다. The concentration of galactose and anhydrogalactose to be analyzed under the above conditions may be in the range of 0.1 g / L to 2 g / L, and more specifically, in the case of galactose, four points of 0.1, 0.5, Was determined by using the standard method using four points of anhydrous galactose of only 0.1 0.3 0.7 0.9 g / L. In case of galactose and anhydrous galactose, both peaks were observed at the same retention time of 9.587 minutes on HPLC. Therefore, it was confirmed that analysis was difficult when the two components were mixed. FIGS. 1 and 2 are graphs of galactose and anhydrogalactose quantitated by area values according to their concentrations using high performance liquid chromatography (HPLC). Q.s. curves R 2 correlation coefficient value by the formula of y = 148.92x of galactose eoteonaen using standard methods (Standard method) is exhibited to 0.9933, a suitable amount curve y = 34.893x, a correlation coefficient R 2 is values of anhydrous galactose 0.9995.

D-galactose (mg/L)D-galactose (mg / L) 3,6-AHG (mg/L)3,6-AHG (mg / L) Estimated value(area)Estimated value (area) Experimental value(area)Experimental value (area) AccuracyAccuracy 200200 150150 35017.95
(29784+5233.95)
35017.95
(29784 + 5233.95)
3384533845 96.7%96.7%
300300 200200 51654.6
(44676+6978.6)
51654.6
(44676 + 6978.6)
4998449984 96.8%96.8%
500500 450450 90161.85
(74460+15701.85)
90161.85
(74460 + 15701.85)
8812488124 97.7%97.7%

표1에 나타낸 것과 같이, 표준방법을 통해 나타낸 갈락토오스 및 무수갈락토오스의 정량곡선을 이용하여 예측된 혼합액에서의 각각의 면적 값을 계산하면, 실제 측정된 값들과의 정확도가 갈락토오스가 200 mg/L, 무수갈락토오스가 150 mg/L 일 때에는 96.7%를 나타내었고, 갈락토오스가 300 mg/L, 무수갈락토오스가 200 mg/L 일 때에는 96.8%를 나타내었으며, 갈락토오스가 500 mg/L, 무수갈락토오스가 450 mg/L 일 때에는 97.7%를 나타내었다. 평균 97.06%의 정확도를 보이는 것 확인하였다. As shown in Table 1, when calculating the area values in the mixed solution predicted using the quantitative curves of galactose and anhydrogalactose as shown by the standard method, the accuracy with the actual measured values was found to be as follows: galactose was 200 mg / L, When the anhydrous galactose was 150 mg / L, the concentration was 96.7%. When the galactose was 300 mg / L and the anhydrous galactose was 200 mg / L, the concentration was 96.8%, while the galactose was 500 mg / L and the anhydrous galactose was 450 mg / L, it was 97.7%. The average accuracy was 97.06%.

갈락토오스 및 무수갈락토오스의 혼합액에서의 각 성분에 따른 적량 곡선을 대입하기 위해서는 혼합액이 HPLC에서 나타내는 면적에 1.03의 보정계수를 입력함으로써 정확도를 높일 수 있을 것이다. In order to substitute the appropriate curve for each component in the mixture of galactose and anhydrous galactose, the accuracy of the mixture can be increased by inputting a correction factor of 1.03 in the area indicated by HPLC.

구체적으로, 두 성분의 적량곡선의 값을 대입한 혼합액의 HPLC에서 나타내는 면적은 다음과 같이 예상해 볼 수 있으며, Specifically, the HPLC area of the mixed solution to which the values of the appropriate curves of the two components are substituted can be estimated as follows,

[수식 1][Equation 1]

혼합액 면적(Area)= (148.92

Figure pat00001
갈락토오스의 농도 + 34.893
Figure pat00002
무수갈락토오스의 농도)
Figure pat00003
1.03
Mixed liquid area (Area) = (148.92
Figure pat00001
Concentration of galactose + 34.893
Figure pat00002
Concentration of anhydrous galactose)
Figure pat00003
1.03

[수식 2] 무수갈락토오스의 농도 [Formula 2] Concentration of anhydrous galactose

AHG 농도 = (혼합액의 HPLC에서의 면적(Area)/1.03- 148.92

Figure pat00004
갈락토오스의 농도)
Figure pat00005
1/34.893
AHG concentration = (Area of mixed liquid by HPLC / 1.03 - 148.92
Figure pat00004
Galactose concentration)
Figure pat00005
1 / 34.893

실시예 2: 푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)을 이용한 갈락토오스 정량 방법Example 2: Determination of galactose by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)

아가로오스의 당화액에 공존하는 갈락토오스 및 무수갈락토오스 중 갈락토오스만 피라노오즈 고리(Pyranose ring)에 의해 1150 cm-1영역대의 특정 파장을 흡수하여 적외선분광분석기에 단일 흡수 피크를 나타나는 것을 특징으로 하며, 이는 농도에 따라 흡수 정도가 다르게 나타나게 된다. 즉, FT-IR을 이용하여 아가로오스 당혼합액에서 갈락토오스만을 독립적으로 정량하기 위하여 갈락토오스의 여러 가지 농도를 준비하여 검량 곡선을 도출 하였다. Galactose alone among galactose and anhydrogalactose coexisting in the saccharified solution of agarose absorbs a specific wavelength of 1150 cm -1 region by the pyranose ring and a single absorption peak appears in the infrared spectrometer , And the degree of absorption varies depending on the concentration. That is, various concentrations of galactose were prepared to independently determine only galactose in the agarose sugar mixture using FT-IR, and a calibration curve was derived.

구체적으로, 적외선 분광분석기는 Nicolet 6700(Thermo Scientific, USA)을 사용하였으며, 분석 된시료는 갈락토오스를 수용액상태로써 물에 녹여 0.1 g / L 내지 5.0 g / L의 농도로 준비하였으며, 물, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 2, 2.1, 2.4, 2.5, 2.7, 2.8, 3.0, 3.6, 4, 4.5, 5 g/L의 농도의 총 26가지의 샘플을 푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)로 측정하였다. Specifically, the infrared spectrophotometer was Nicolet 6700 (Thermo Scientific, USA). The analyzed samples were prepared by dissolving galactose in an aqueous solution at a concentration of 0.1 g / L to 5.0 g / L, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 2.1, 2.4, 2.5, 2.7, 2.8, 3.0, 3.6, A total of 26 samples were measured with a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR).

분석법에 대한 교정 및 검증 그리고 정량에 대해 알고리즘을 제공하는 OMNIC 소프트웨어를 포함하고 있다. 도 3은 상기 소프트웨어에 적외선 분광분석기를 이용하여 물, 무수갈락토오스용액, 갈락토오스용액 시료의 4000 ~ 700 cm-1영역대의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 물의 경우 3500 ~ 3300 cm-1영역대의 O-H 신축진동운동(Stretch)에 의한 흡수 피크 및 1600 cm-1영역대의 가위질진동(scissors) 등 광범위한 흡수의 피크들에 의하여 고체 시료들의 수용액상태에서 정량에 어려움이 있을 수 있다. 본 결과에서는 갈락토오스 수용액 시료에서만 갈락토오스만 피라노오즈 고리(Pyranose ring)에 의한 1150 cm-1영역대의 특정파장을 흡수하여 나타낸 흡수 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. And OMNIC software that provides algorithms for calibration and verification of assays and quantitation. FIG. 3 is a graph showing the absorption spectrum of a water, anhydrous galactose solution, and a galactose solution sample in the range of 4000 to 700 cm -1 area using the infrared spectroscopic analyzer. In the case of water, it is difficult to quantify the solid samples in the aqueous solution state due to the wide absorption peaks such as the absorption peak due to OH stretching vibration at 3500 ~ 3300 cm -1 region and the scissors at 1600 cm -1 region. This can be. In this result, it can be seen that only the absorption of a specific wavelength of 1150 cm -1 region by galactose-only pyranose ring in the aqueous solution of galactose appears, and thus an absorption peak appears.

상기 갈락토오스만이 수용액상태에서 특정 피크 변화를 갖는 것을 정보로 하여, 도4는 여러가지 농도에 대한 갈락토오스 용액 시료의 전체 영역대의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 전체 영역대에서 농도별로 다른 투과율을 보이는 영역대는 크게 총 5 영역으로 (2390-2280 cm-1, 1820-1700 cm-1, 1390-1340 cm-1, 1250-1180 cm-1, 1150-1110 cm-1) 나타낼 수 있다. FIG. 4 is a graph showing the absorption spectrum of the entire region of the galactose solution sample at various concentrations, with the information that only the galactose has a specific peak change in the aqueous solution state. In the whole region, the regions showing different transmittance according to the concentration are largely 5 regions (2390-2280 cm -1 , 1820-1700 cm -1 , 1390-1340 cm -1 , 1250-1180 cm -1 , 1150-1110 cm -1 ).

흡수영역( cm-1)Absorption region (cm -1 ) 2390-22802390-2280 1820-17001820-1700 1390-13401390-1340 1250-11801250-1180 1150-11101150-1110
(high)

% 투과율
(transmittance)

(low)

(high)

% Transmittance
(transmittance)

(low)
55 0.90.9 0.90.9 0.90.9 waterwater
0.80.8 2.12.1 2.12.1 2.12.1 0.10.1 0.10.1 2.42.4 waterwater waterwater 0.20.2 0.90.9 waterwater 2.42.4 2.42.4 0.30.3 1One 1.21.2 1.21.2 1.21.2 0.40.4 waterwater 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.50.5 0.50.5 4.54.5 1One 0.50.5 0.80.8 0.40.4 1One 1.41.4 0.70.7 0.70.7 0.20.2 1.41.4 0.50.5 1One 0.90.9 0.30.3 1.81.8 4.54.5 1.51.5 1One 4.54.5 0.50.5 22 1.41.4 1.21.2 1.81.8 0.70.7 1.81.8 22 1.41.4 2.42.4 1.61.6 0.70.7 1.81.8 1.51.5 2.12.1 0.80.8 1.61.6 1.61.6 1.61.6 33 0.30.3 0.80.8 0.80.8 1.71.7 2.72.7 33 0.30.3 0.30.3 1.81.8 1.21.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 22 1.61.6 55 0.10.1 2.72.7 2.42.4 22 0.10.1 33 33 33 0.70.7 3.63.6 3.63.6 3.63.6 3.63.6 1.41.4 2.72.7 2.72.7 0.10.1 4.54.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 55

표2는 5영역대에서 투과율이 높은 스펙트럼부터 낮은 스펙트럼의 갈락토오스 농도를 표시하였다. 물을 기준으로 하여 갈락토오스의 농도가 높아질수록 다음과 같은 영역대의 파장에 대한 투과율이 감소(=갈락토오스 농도가 높아질수록 흡수율이 증가)하는 것을 확인 할 수 있는 영역대는 1150-1110 cm-1 임을 확인 할 수 있었다.
Table 2 shows low to high galactose concentrations from high to low transmittance spectra. As the concentration of galactose increases with water, it is confirmed that the range of the region that can be confirmed that the transmittance to the wavelength of the following region decreases (= the galactose concentration increases as the galactose concentration increases) is 1150-1110 cm -1 I could.

검량곡선은 Nicolet Product의 기본 소프트웨어인 OMNIC 소프트웨어 중 정량분석에 이용되는 TQ소프트웨어를 사용하여 PLS(Partial Least Squares) 정량법을 사용하여 정확하게는 1147~1133 cm-1 영역대의 피크들의 1차 미분 값을 이용하였으며, 정량법을 이용할 시에 평활화 (smoothing)기법 중 본 프로그램에서 제공된 Savizky-Golay 방법을 이용하여 (시료 수는 17, 다항식차수는 4) 정량 분석의 정확도를 높이도록 하였다. Calibration curves are obtained by using PLS (Partial Least Squares) quantification method using TQ software used for quantitative analysis among OMNIC software, which is the basic software of Nicolet Product, and precisely using first derivatives of peaks of 1147 ~ 1133 cm -1 region When using the quantitative method, the accuracy of the quantitative analysis was improved by using the Savizky-Golay method (number of samples is 17, number of polynomial is 4) provided by the program among the smoothing methods.

도 5는 적외선분광분석기를 이용하여 갈락토오스의 검량곡선을 나타낸 그래프이며, 도 6은 상기 도5의 검량곡선에서 평활화(smoothing)기법으로 Savizky-Golay 방법을 이용하여 정량 분석의 정확도 높여 나타낸 갈락토오스의 검량곡선을 나타낸 그래프이다. 다음 두 개의 검량곡선을 보면 상관 계수값(correlation coefficient)이 평활화 기법을 쓸 때(0.9945)가 사용하지 않을 때(0.9796)보다 향상되는 것을 확인 할 수 있다.
FIG. 5 is a graph showing a calibration curve of galactose using an infrared spectrometer. FIG. 6 is a graph showing the calibration curve of galactose obtained by increasing the accuracy of quantitative analysis using the Savizky-Golay method by smoothing in the calibration curve of FIG. Fig. The following two calibration curves show that the correlation coefficient is improved when the smoothing technique is used (0.9945) than when it is not used (0.9796).

실시예 3: HPLC 및 FT-IR을 이용한 무수갈락토오스 정량 방법Example 3: Determination of anhydrous galactose by HPLC and FT-IR

상기 실시 예 2와 같은 방법으로 실험을 실행하면 혼합액에서의 갈락토오스 농도만을 정량 가능하게 되고, 상기 실시 예 1에서 얻은 [수식 1]을 바탕으로, 혼합액의 HPLC 면적 값에 해당하는 갈락토오스 농도를 대입함으로 무수갈락토오스의 농도를 정량 가능하게 된다. [수식2]When the experiment was carried out in the same manner as in Example 2, only the galactose concentration in the mixed solution became quantifiable, and based on the [Formula 1] obtained in Example 1, the galactose concentration corresponding to the HPLC area value of the mixed solution was substituted The concentration of anhydrous galactose can be quantified. [Equation 2]

혼합액에서 정확한 두 성분에 대한 농도비교 방법으로는, 혼합액에서 무수갈락토오스 및 갈락토오스의 농도를 알려진 값으로 정하거나, 혹은 대한민국특허공개공보 10-2011-0072958 에 개시된 내용과 같이 최종적으로 GC-MS를 이용하여 비교 분석할 수 있다.As a method for comparing the concentration of two components in a mixed solution, it is preferable to determine the concentration of anhydrous galactose and galactose in a mixed solution to a known value, or to use a GC-MS to finally determine the concentration of anhydrous galactose and galactose as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-0072958 .

Claims (12)

푸리에 변환 적외선 분광 분석기(FT-IR)을 이용하여 무수갈락토오스 및 갈락토오스를 포함하는 분석 시료에서 갈락토오스를 정량하는 단계; 및
HPLC를 이용하여 무수갈락토오스 및 갈락토오스의 전체 함량을 정량하고, 상기 FT-IR에서 얻어진 갈락토오스 함량을 차감하여 무수갈락토오스 함량을 정량하는 단계를 포함하는 무수갈락토오스 측정 방법.
Quantifying galactose in an analytical sample containing anhydrous galactose and galactose using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR); And
Determining the total content of anhydrous galactose and galactose using HPLC, and subtracting the galactose content obtained from the FT-IR to quantify the anhydrous galactose content.
제1항에 있어서, 상기 FT-IR을 이용한 갈락토오스의 정량은 갈락토오스의 피라노오즈 고리(Pyranose ring)에 의한 흡수 피크를 이용하여 정량하는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1, wherein the determination of galactose using FT-IR is performed using an absorption peak of a pyranose ring of galactose. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 FT-IR을 이용한 갈락토오스의 정량은 1110~1170 cm-1 범위의 피크를 정량하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the quantification of galactose using the FT-IR quantifies a peak in the range of 1110 to 1170 cm -1 . 제3항에 있어서, 상기 갈락토오스 정량은 실질적으로 1150 cm-1 에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the galactose quantitation is substantially at 1150 cm <" 1 & gt ;. 제1항에 있어서, 상기 갈락토오스 정량은 갈락토오스의 농도에 따른 검량곡선을 제조하고, 평활화(smoothing)기법을 도입하여 정량하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the determination of galactose is performed by preparing a calibration curve according to the concentration of galactose and introducing a smoothing technique. 제5항에 있어서, 상기 검량 곡선은 최소 자승법을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the calibration curve is generated using a least squares method. 제5항에 있어서, 상기 평활화 방법은 Savitzky-Golay 필터 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the smoothing method uses a Savitzky-Golay filter method. 제1항에 있어서, 상기 갈락토오스 함량의 차감은 HPLC 분석 후 갈락토오스 및 무수갈락토오스가 나타내는 면적 값에서, 상기 푸리에 변환 적외선 분광분석기를 통해 정량한 갈락토오스의 농도 값에 대한 면적 값을 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the subtraction of the galactose content is performed by removing an area value of the concentration value of galactose determined through the Fourier transform infrared spectroscopic analyzer at an area value indicated by galactose and anhydrogalactose after HPLC analysis Way. 제1항에 있어서, 상기 시료는 아가로오스의 당화공정에서 얻어진 시료인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the sample is a sample obtained in a saccharification step of agarose. 제1항에 있어서, 상기 시료는 수용액 시료인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the sample is an aqueous solution sample. 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 농도가 다른 갈락토오스 및 무수갈락토오스 시료들을 동일한 분석 조건에서 적량하여 표준곡선을 도출 및 상기 획득된 검량곡선을 이용하여, 정해진 농도로 갈락토오스와 무수갈락토오스가 혼합 되어있는 혼합 시료 안의 두 농도를 HPLC를 사용하여 측정함으로써, 두 농도간의 회귀식을 도출하는 단계;
푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)를 사용하여 두 물질의 혼합액에서 갈락토오스만 피라노오즈 고리(Pyranose ring)에 의해 1150 cm-1영역대의 특정 파장을 흡수하여 적외선 분광분석기에 단일 흡수 피크를 나타나는 것을 특징으로 갈락토오스의 농도에 따른 검량곡선을 도출하며, 정량방법에 있어서 평활화(smoothing)기법을 추가하여 정확도를 높이는 단계; 및
상기 HPLC를 이용하여 도출한 회귀식에 FT-IR에서 측정한 혼합액에서의 갈락토오스 함량을 대입하여 무수갈락토오스 함량을 측정하는 단계;
를 포함하는 무수갈락토오스 정량 방법.
Galactose and anhydrous galactose samples having different concentrations were weighed using high performance liquid chromatography (HPLC) under the same analytical conditions, and a standard curve was derived. Using the obtained calibration curve, galactose and anhydrogalactose were mixed at a predetermined concentration Deriving a regression equation between the two concentrations by measuring two concentrations in the mixed sample using HPLC;
Using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), a mixture of both substances absorbed a specific wavelength of 1150 cm -1 region by galactose-only pyranose ring and showed a single absorption peak in the infrared spectrometer Wherein the calibration curve is derived according to the concentration of galactose, and the smoothing technique is added to increase the accuracy of the calibration curve; And
Measuring the anhydrous galactose content by substituting galactose content in the mixed solution measured by FT-IR in a regression equation derived using the HPLC;
≪ / RTI >
갈락토오스와 무수갈락토오스를 포함하는 수용액 시료에서 갈락토오스의 함량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 수용액 시료를 푸리에 변환 적외선 분광분석기(FT-IR)를 사용하여 분석하고, 1150 cm-1영역대의 단일 피크를 이용하여 정량하는 것을 특징으로 하는 갈락토오스를 정량 방법.In the method for measuring the content of galactose in an aqueous solution sample containing galactose and anhydrous galactose, the aqueous solution sample is analyzed using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR), and a single peak of 1150 cm -1 region band is used And then quantitatively determining the amount of galactose.
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