KR920008385B1

KR920008385B1 - 고함량 프락토올리고당의 제조방법

Info

Publication number: KR920008385B1
Application number: KR1019900021223A
Authority: KR
Inventors: 정경훈; 전영중; 고중환; 현형환
Original assignee: 제일제당 주식회사; 김정순
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1992-09-26
Also published as: KR920012452A

Abstract

내용 없음.

Description

고함량 프락토올리고당의 제조방법

본 발명은 새로운 건강감미료로 알려져 있는 프락토올리고당 제조시 올리고당 생산효소인 프락토실트란스퍼라제(Fructosyltransferase)와 함께 글루코스 옥시다제(Glucose oxidase)를 설탕용액에 첨가하여 복합효소 반응시킴으로서 경제적으로 고함량의 프락토올리고당을 생산하는 방법에 관한 것이다.

프락토올리고당은 양파, 아스파라거스 등의 야채나 버섯, 벼줄기 등에 미량 포함되어 있는 감미 성분으로 설탕에 프락토실트란스퍼라제가 작용하여 생성되는 3-5당류이며 설탕에 과당이 1-3분자 붙어있는 구조로 되어있다. 최근 프락토올리고당은 장내 유용균의 증식인자로 작용하여 정장효과, 변비방지등의 장기능 활성과 당뇨병등 성인병 예방에도 효과가 큰 것으로 알려지고 있으며 장내 소화효소에 의해 분해되지 않는 저칼로리 감미료로서 다이어트 용도로 각광을 받고 있다.

또한 설탕과는 달리, 충치를 유발하는 입속의 뮤탄스균(streptococcus. mustans)이 작용하기 어려워 충치예방에도 탁월한 효과가 있어서 그 수요가 점차 증가하는 추세에 있다. 종래에 프라토올리고당의 제조방법으로는 미국 특허 제4,3-9,505, 일본특개소 58-162,292, 한국 특허공고 89-1127등이 있는데, 설탕에 프락토실트란스퍼라제만을 작용시켜 제조하는 프라토올리고당은 전체 구성당중 프락토올리고당의 성분이 통상 60％ 미만이고 나머지 40％ 이상은 포도당, 과당 및 미반응 설탕등이어서 이러한 일반당의 존재가 제품의 부가가치를 떨어뜨리게 되었다.

기존의 고함량 프락토올리고당의 제조법으로는 크로마토그래피법(일특공개소 59-179100)과 결정화법(일특공개소 60-149596)이 알려져 있으나 두 방법 모두 수율이 극히 낮고 대량생산이 어려워 경제성이 결여된 방법이었다. 따라서 본 발명자들은 60％이상의 고함량 프락토올리고당 제품을 얻기 위해 프락토올리고당 반응 특성을 연구한 결과, 프락토올리고당 생산효소외에 글루코스 옥시다제를 첨가한 복합효소 반응조건에서 반응을 진행하여 기존의 올리고당 반응시보다 설탕의 전환율울 높여 줌으로써 올리고당 함량이 증가된 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명에 사용한 프락토실트란스퍼라제는 한국 특허 공고 제89-1127의 방법으로 생산하였고, 글루코스옥시다제는 상업적으로 사용되는 효소를 구입하여 사용하였다.

기존의 프락토올리고당 반응에서는 반응이 진행됨에 따라 10-20％의 글루코스가 부산물로 생성되어 반응의 경쟁적 저해제로 작용하기 때문에 고함량 올리고당을 생산하기가 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 반응시 글루코스 옥시다제를 첨가하여 글루코스를 글루콘산으로 전환시켜줌으로써 경쟁적으로 저해제를 제거할 수 있게 되어 88％까지의 고함량 올리고당을 생산할 수 있었다. 프락토실 트란스퍼라제의 최적 반응온도 55℃이나 글루코스 옥시다제의 반응 온도를 고려하여 복합효소 반응시는 30-40℃에서 반응을 수행하였다. 반응농도는 10-60％(W/V) 설탕용액에서 수행 가능하며, 바람직하게는 10-40％(W/V)설탕용액에서 수행하였다. 한편 복합효소 반응시에는 글루코스 옥시다제에 의해 글루코스 글루콘산으로 전환되면서 반응액의 pH가 급격히 저하되므로, 2N 가성소다 용액을 사용하여 pH를 5-7로 조정하여 반응시켰다.

또한 글루코스 옥시다제에 의한 글루코스 전환반응은 다량의 산소를 요구하므로 반응액중의 용존산소를 높게 유지하여 주어야만 한다. 이를 위하여 기존의 발효조와 유사하게 통기 설비와 교반설비를 갖춘 반응기를 채택하여야 한다. 반응중에 생성된 글루콘산과 pH 조정용으로 투입된 나트륨(Na)이온은 적당한 양이온 교환수지와 음이온 교환수지를 혼합한 혼상 수지탑을 통과시킴으로서 쉽게 제거할 수 있다.

하기 실시예에서 본 발명을 좀더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

통기 설비와 교반설비가 갖추어진 2리터 반응조에서 40％(W/V) 설탕용액 1리터를 담고 프락토실트란스퍼라제를 설탕 그램당 5유니트(unit), 글루코스 옥시다제를 설탕 그램당 0-15유니트의 농도로 첨가한 후, pH 6.0, 40℃, 교반속도 1000rpm, 통기속도 1.0vvm의 조건하에서 48시간 반응하였다. 글루코스 옥시다제 첨가량에 따른 올리고당 함량을 표 1에 표시하였다.

[표 1]

[실시예 2]

실시예 1에서 반응조에서 40％(W/V) 설탕용액 1리터를 담고 프락토실 트란스퍼라제를 설탕 그램당 10유니트의 농도로 첨가한 후, 글리코스 옥시다제를 설탕 그램당 5유니트의 농도로 첨가한 후 pH를 6으로 조정하면서, 온도 28-45℃에서 24시간 반응하였다. 온도에 따른 올리고당의 함량을 표2에 표시하였다.

[표 2]

[실시예 3]

실시예 1에서의 반응조에 설탕용액 1리터를 10-80％(W/V)로 변환시키면서 채우고, 프락토실트란스퍼라제를 설탕 그램당 10유니트의 농도로 첨가한 후 글리코스 옥시다제를 설탕 그램당 5유니트이 농도로 첨가한 후, pH 6.0, 온도 40℃에서 24시간 반응하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

[표 3]

[실시예 4]

실시예 1에서의 반응조에 40％(W/V) 설탕용액 1리터를 채우고 프락토실 트란스퍼라제를 설탕 그램당 10유니트의 농도로 첨가한 후 글리코스 옥시다제를 설탕 그램당 5유니트의 농도로 첨가하고 pH 6.0, 온도 40℃에서 반응시, 교반속도를 100-1000rpm으로 변환시켜 가면서 24시간 반응하였다. 교반익은 6개의 터빈타입으로 지름 6㎝이었다. 교반속도에 따른 올리고당 함량은 표 4에 나타내었다.

[표 4]

[실시예 5]

실시예 1에서와 동일한 형태의 반응조에 40％(W/V) 설탕용액 10리터를 채우고 프락토실 트란스퍼라제 및 글루코스 옥시다제를 각각 설탕 그램당 10유니트와 5유니트로 첨가한 후, pH 6.0 온도 40℃ 400rpm으로 24시간 반응시켰다. 그런다음 100℃에서 10분간 가열하여 효소를 실활시킨 후 혼상수지탑(다이아이온 SK1B와 SA21)을 통과시켜 탈염, 탈색을 행한다음 농축함으로써 브릭스(Brix) 75의 고함량 올리고당 제품 4.8㎏을 제조하였다. 제조된 고함량 올리고당의 고형분의 중량 조성비(％)는 과당 3.7％, 포도당 3.0％, 설탕 4.6％, 케스토스(GF2) 44％, 니스토스(GF3) 40％, 프락토퓨라노실니스토스(GF4) 4.8％이었다.

Claims

설탕용액에 프락토실트란스퍼라제와 글루코스 옥시다제를 혼합첨가하여 반응시킴을 특징으로 하는 고함량 프락토올리고당의 제조방법.
제1항에 있어서, 프락토실트란스퍼라제는 설탕 그램당 5-10유니트, 글루코스 옥시다제는 5-15유니트로 첨가하여 통기, 교반하면서 반응함을 특징으로 하는 고함량 프락토올리고당의 제조방법.
제1항에 있어서, 반응온도 32-40℃, 설탕농도 10-60％, pH 5-7, 교반속도 200-1000rpm의 조건하에서 반응시킴을 특징으로 하는 고함량 프락토올리고당의 제조방법.