KR930001261B1

KR930001261B1 - 감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법

Info

Publication number: KR930001261B1
Application number: KR1019900013739A
Authority: KR
Inventors: 강신권; 최장윤; 권익부
Original assignee: 롯데제과 주식회사; 정보영
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1993-02-22
Also published as: KR920004578A

Abstract

내용 없음.

Description

감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법

제1도는 pH가 구연산의 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면.

제2도는 액체배양시 시간경과에 따른 구연산의 생산량을 나타낸 도면.

제3도는 고체배양시 시간경과에 따른 구연산의 생산량을 온도별로 나타낸 도면이다.

본 발명은 감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감귤과피를 발효기질로 사용하여 공지균 아스퍼질루스 나이가(Asper gillus nicer) NRRL 2322(ATCC 10577)를 배양하고 그 배양물로부터 구연산을 분리 정제해내는 방법에 관한 것이다.

종래에는 구연산을 제조하기 위한 발효기질로서 주로 당밀의 줄기를 비롯하여 사탕수수에서 사탕을 짜고 남은 깍지나 전분, 파인애플, 당밀등을 사용하여 왔으나, 이러한 재료들을 구하기가 어렵고 가격이 비싼 문제점이 있었다.

따라서, 종래에도 감귤과즙을 생산할때 부산물로 얻어지는 감귤과피를 발효기질로 사용하는 방안들이 제시된바 있는데, 예를들면 사카모토 등은 감귤착즙액이나 과피가수분해물을 피드이스트(feed yeast), 식초, 부틸렌글리콜, 구연산, 락산등의 발효생산을 위한 탄소원으로 이용할 수 있다는 이론적 근거를 제시한 바 있고(Sakamoto R., I.Shooro and M.Arai : 발효공학회지(일본). 60.327[1982]), 구마가이 등은 아스퍼질루스 나이가에 의한 구연산의 생산을 보고한 바 있다. [Kumagai.K.,S.Usami and S.Hattori : 발효공학회지(일본). 59(5) . 461-464(1981)

그러나, 이러한 종래의 기술들은 다만 이론적인 제안일뿐, 구연산발효에 따른 배양조건이나 영향인자등에 대한 구체적 제한이 없어서 이를 산업적으로 이용하기 위해서는 해결해야 할 많은 과제들이 남아 있었다.

따라서, 본 발명자들은 감귤과피를 발효기질로 사용하여 구연산을 제조하는 방법에 대하여 계속 연구노력한 결과, 상기 구마가이 등이 분리한 공지균인 아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 이용하여 감귤과피 배지상에서의 최적발효조건과 구연산생산에 미치는 제인자들의 영향을 발명하여 본 발명에 이르게 된 것이다.

본 발명의 목적은 환경요염의 원인이 되는 산업폐기물인 감귤과피를 이용하여 보다 높은 효율의 구연산을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 감귤과피를 발효시켜 구연산을 제조함에 있어서, 15∼30메쉬의 입자크기로 분쇄시킨 갑귤과피에다, 이와 같은 중량%의 물을 가하고, 여기에 NH₄NO₂0.2%, MgSO₄·7H₂0.1%, 메탄올 2%를 첨가하여 pH 4-5로 조절한 다음, 여기에다 공지균 아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 접종하여 10 내지 35℃의 온도에서 3일간 배양한후, 그 배양물로부터 구연산을 분리 정제해내는 것을 특징으로 하는 감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법인 것이다.

또한, 본 발명은 감귤과피를 발효시켜 구연산을 제조함에 있어서, 미세하게 분쇄시킨 감귤과피 6중량%에다 100중량%의 물을 가하고, 여기에 NH₄NO₂0.2%, MgSO₄·7H₂O 0.1%, 메탄올 3%를 첨가하여 pH를 4-5로 조절한다음, 여기에다 공지균 아스퍼질루스나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 접종하여 30℃의 온도에서 7일간 배양한 후 그 배양물로부터 구연산을 분리정제해내는 것을 특징으로 하는 감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법인 것이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 발효균주는 감귤과피로부터 분리동정된 공지균으로서 감귤과피의 자화능이 우수하고 구연산 생산능이 높은 아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322 (ATCC 10577)를 균주로 사용하고, 이 균주를 배양하게되는 배양배지에서는 감귤과즙 생산공정에서 부산물로 얻어지는 온주감귤과피를 열풍턴넬식 건조장치에서 70∼90℃의 온도로 건조분쇄한 것을 발효기질로 사용한다.

본 발명에 따른 배양배지는 발효기질의 상태에 따라 액체배재와 고체배지, 실질적으로는 반고체배지로 구분되는데 액체배지는 건조감귤과피 6중량%와 물 100중량%를 포함하는 것이고, 고체배지는 건조감귤과피와 이와 동일한 중량%의 물을 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 액체배양 및 고체배양(실질적으로 반고체 배양이나 이하 고체배양이라함)의 배양학적 특성은 다음과 같다.

감귤과피 입자크기의 영향

액채배양일때는 발효기질인 감귤과피의 입자상태가 미분말일수록 구연산 생산뿐만 아니라 균주증식이 좋았으며 고체배양 일경우에는 15∼30메쉬의 입자크기에서 구연산 생산능이 가장 우수하였고 그 이상의 미분쇄분말은 오히려 생산능을 감소시키는 것으로 나타났다.

감귤과피의 입자크기가 구연산의 생산에 미치는 영향은 다음 표 1과 같다.

[표 1]

감귤과피의 입자크기가 구연산의 생산에 미치는 영향

* 이때 액체배양은 6% 감귤과피배지내에서 30℃의 온도로 7일간 배양시킨 것이고, 고체배양은 50% 감귤과피 배지내에서 30℃의 온도로 3일간 배양시킨 것이다.

본 발명에서는 감귤과피 분말자체가 산소담체(Oxygen carrier)로 작용하여 구연산의 생산에 영향을 미치는 것으로 사료된다.

pH의 영향

첨부한 도면 제1도는 배양배지의 pH가 구연산의 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면으로서 액체배양 및 고체배양일때 모두 최적 pH는 4∼5임을 알 수 있다.

배양온도 및 배양시간의 영향

고체배양일때는 10 내지 35℃의 온도에서 3일간 배양시켰을때 수율이 최대치에 달했고, 그 이후 부터는 구연산의 생성량이 급격하게 감소하였는데, 그 이유는 감귤과피 기질에 많은 양의 환원당이 존재하기 때문에 비교적 빨리 구연산 축적이 일어나는 것으로 생각되며, 배양 3일 이후로 구연산 생산이 현저히 감소하는 것은 포자 형성으로 인한 균주의 급속한 산소비에 기인한 것으로 생각된다.

또한, 배양온도는 배양초기 20시간까지는 35℃, 배양후기에는 30℃로 유지하고, 그 기간중 4시간 동안은 10℃로 저온처리하는 방법으로 온도변화를 주었을때 구연산수율이 더욱 향상되었다.

이것은 균주증식 적온에서 급속히 생육시킨후, 생장곡선이 평형에 도달했을때 온도변화를 주어 증식을 억제시킴으로써 대사전환을 촉진시켜 산을 축적토록 하기때문인 것으로 사료된다.

한편, 액체배양일때는 배양온도 30℃에서 7일간 배양시켰을때 가장 수율이 높은 것으로 나타났다. 첨부한 도면 제2도는 액체배양에 있어서 시간경과에 따른 구연산 생산량을 나타낸 것이고, 제3도는 고체배양시 시간경과에 따른 구연산 생산량을 나타낸 것이다.

영양원 첨가에 따른 영향

가) 메탄을 첨가효과

메탄올은 합성배지와 감귤과피 배지의 액체 배양에서는 3%, 고체배양에서는 2% 첨가시 가장높은 구연산생산율을 보였으며, n-프로판올과 소디움 모노플루오로아세테이트는 균주증식뿐만 아니라 구연산 생산을 억제시켰다.

나) 암모늄나이트레이트(NH₄NO₂)의 첨가효과 ;

구연산 발효에서 질소원의 종류와 농도에 따른 연구는 이미 많은 연구자들에 의해 발표되어 왔다. 그러므로 본 발명에서도 각종 유무기질소원을 검정한 결과, NH₄NO₂가 가장 적합하였으며 그 농도가 0.2%일때 구연산 생산율이 가장 좋았다.

종래에도 저분자 알코올류가 아스퍼질루스나이가의 생육에 저해작용을 일으킨다고 하였으며 실제로 메탄올의 경우는 포자형성과 생육을 억제시키고, 구연산 생산을 촉진시키는 것으로 알려져 있다.

[실시예 1]

액체배양

아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 감자 포도당 한천배양기에서 30℃로 10일간 전배양하여 포자 현탁액(IX10 spore/ml)을 제조한 후 이 액을 배지에 접종하되 500ml 삼각플라스크에 물 100ml, 감귤과피 6g을 넣어 120rpm, 30℃에서 7일간 배양하였다.

이때 감귤과피는 70℃ 내지 90℃의 온도에서 수분이 약 10%로 될때까지 열풍건조시킨 후 이를 미세히게 분쇄시킨 것이다.

배양이 끝난 배양물은 60℃의 물로 2-3회 세척한 후, 이 세척수에 용해된 구연산을 농축하고 칼슘하이드록사이드를 첨가하여 구연산 칼슘을 만든다음, 이를 황산으로 처리하여 탈색후 진공건조하면 구연산이 얻어진다.

[실시예 2]

고체배양

아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 감자 포도당 한천배양기에서 30℃로 10일간 전배양하여 포자 현탁액(IX10spore/ml)을 제조한 후 이 액을 배지에 접종하되 직경 9cm의 페트리접시(petridish)에 감귤과피 6g, 물 6ml를 첨가하여 30℃ 인큐베이터에서 3일간 배양하였다.

이때 감귤과피는 70℃ 내지 90℃의 온도에서 수분이 약 10%로 될때까지 일풍건조시킨 후 이를 미세하게 분쇄시킨 것이다.

이와 같이 본 발명에 따르면 환경오염의 원인이 되는 폐기물인 감귤과피를 구연산 제조에 재활용하므로서 폐기물처리와 함께 구연산 생산이라는 두가지 효과를 동시에 얻을 수 있는 것이다.

Claims

감귤과피를 공지의 아스퍼질루스 나이가 분리균을 이용하여 발효시켜 구연산을 제조함에 있어서, 15∼30메쉬의 입자크기로 분쇄시킨 감귤과피에다, 이와 같은 중량%의 물을 가하고, 여기에 NH₄NO₂0.2%, MgSO₄·7H₂O 0.1%, 메탄올 2%를 첨가하여 pH 4-5로 조절한 다음, 여기에다 공지균인 아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 접종하여 10 내지 35℃의 온도에서 3일간 배양한 후, 그 배양물로부터 구연산을 분리정제해내는 것을 특징으로 하는 감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 아스퍼질루스나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)의 배양온도는 초기 20시간 동안은 35℃, 중기 4시간은 10℃, 후기 48시간은 30℃의 온도에서 각각 배양함을 특징으로 하는 방법.
감귤과피를 발효시켜 구연산을 제조함에 있어서, 미세하게 분쇄시킨 감귤과피 6중량%에다 100중량%의 물을 가하고, 여기에 NH₄NO₂0.2%, MgSO₄·7H₂O 0.1%, 메탄올 3%를 첨가하여 pH를 4-5로 조절한 다음, 여기에다 공지균인 아스퍼질루스 나이가 NRRL 2322(ATCC 10577)를 접종하여 30℃의 온도에서 7일간 배양한 후 그 배양물로부터 구연산을 분리정제해 내는 것을 특징으로 하는 감귤과피를 이용한 구연산의 제조방법.