KR930005847B1 - 갈락토올리고당 함유 가공유의 제조방법 - Google Patents
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Description
제1도는 β-갈락토시다아제 처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율과 갈락토올리고당의 최대수율과의 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명은, 비피도박테리움균 증식촉진인자인 갈락토올리고당을 함유하는 가공유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반식 Gal-(Gal)n-Glc(단, 식중 Gal은 갈락토오스잔기, Glc는 클루코오스잔기, n은 1~4의 정수를, 각각 나타낸다)의 갈락토올리고당(이하 단지 갈락토올리고당이라함)은 모유올리고당의 주요 구성성분이며, 그리고 사람 장내에 생식하는 유용 세균·비피도박테리움균의 증식촉진인자임이 알려져 있다. 그런데 근년에 이 갈락토올리고당을 유당 또는 유당 함유물질로부터 대량으로 제조하고, 발효유나 유아용 분유등의 유제품에 첨가함이 행해지게 되었다.
갈락토올리고당은 종래 아스페르길루스·오리제가 생산하는 β-갈락토시다아제로 유당 또는 유당 함유물질로 처리하는 방법(일본특공소 58-20266호, 동측개소 60-41449호 공보) 등에서 제조되고 있다. 이들 종래의 제조법에서는 단지 가수분해반응에 우선하는 갈락토실 전이반응이 생김은 유당농도가 높은 경우에 한하며, 통상의 생유, 탈지유등 유당농도가 약 10%미만의 것을 처리하여도 생기는 반응은 거의 가수분해밖에 안된다.
따라서 종래 갈락토올리고당 함유 유제품을 제조하기 위하여 농축 또는 분유 혼입등의 방법에 의하여 유당농도를 높인 원료유를 효소처리하여 원료유중의 유당으로부터 갈락토올리고당을 생성시키든지, 고농도 유당농액을 효소 처리하여 제조한 갈락토올리고당을 원료유에 첨가하는 방법이 채용되고 있다.
이들 방법은 주로 음용에 제공하고자 하는 갈락토올리고당 함유 가공유를 제조하는 방법으로서는 만족할 수 있는 것은 아니다. 왜나하면 생유나 탈지유를 직접 처리할 수 없으므로 일단 농축하여 효소 처리를 행하고 그후 희석하여 음용에 적합한 유고형분 농도로 조정하는 번잡하고 그리고 유단백질의 열변성을 피할 수 없는 공정을 필요로 하기 때문이다. 별도로 유당으로 부터 조제한 갈락토올리고당을 첨가하는 방법은 대단히 원가가 높을 뿐 아니라 제품의 전당농도가 현저하게 상승하므로 바람직하지 못한 칼로리업과 감미증가를 피할 수 없다(유당으로 부터 공업적으로 제조되는 갈락토올리고당은 갈락토올리고당 이외는 그와 동량이상의 2당류나 단당류를 함유함이 보통이다).
본 발명의 목적은 상술한 바와같은 문제점이 없는 갈락토올리고당 함유 가공유의 제조법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하는데 성공한 본 발명의 갈락토올리고당 함유 가공유의 제조법은 스트렙토코쿠스·서모필루스 또는 락토바실루스·불가리쿠스에 유래하는 β-갈락토시다아제를 수유에 작용시켜 원료유중의 유당의 적어도 15%를 일반식 Gal-(Gal)n-Glc(단, 식중 Gal은 갈락토오스잔기, Glc는 클루코오스잔기, n은 1~4의 정수를, 각각 나타낸다)의 갈락토올리고당으로 변환함을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 있어서 사용하는 " 스트렙토코쿠스·서모필루스 또는 락토바실루스·불가리쿠스"에 유래하는 β-갈락토시다아제는 저농도 유당용액으로 부터도 β-갈락토실 전이반응을 생기게 할 수 있는 효소를 구하여 본 발명자들이 탐색을 거듭한 결과 발견된 것으로서 특이적으로 생유정도의 저농도 유당용액으로 부터도 고율로 β-갈락토실 전이반응을 생기게 한다. 스트렙토코쿠스·서모필루스에 유래하는 β-갈락토시다아제는 특히 유리한 성질을 갖고 있으므로 본 발명의 제조법에 있어서 사용하는 효소로서 바람직하다.
표 1은 실험결과의 일부를 나타내며 일반적으로 생유들을 그대로 β-갈락토시다아제 처리하는 갈락토올리고당 함유 가공유의 제조는 성립할 수 없음을 알 수 있다(표중 갈락토올리고당의 수율은 5% 유당용액을 4단위/g 유당의 효소에 의하여 40℃로 처리했을 때의 최대수율이다. 그리고 이 명세서에 있어서의 β-갈락토시다아제의 "단위"는 2%(w/w)의 유당용액(0.01M 인산완충액으로 ph7.0으로 조정)으로부터 온도 40℃, 반응시간 1시간으로 평균 1μ㏖/min의 속도로 글루코오스를 생성시키는 효소활성을 1단위로 한 것이다.).
[표-1]
스트렙토코쿠스·서모필루스 또는 락토바실루스·불가리쿠스에 유래하는 β-갈락토시다아제(이하, 특히 특정하지 않는한 "β-갈락토시다아제"는 여기서 특정된 β-갈락토시다아제를 뜻한다.)를 사용하여 갈락토올리고당 함유 가공유를 제조하는 방법에 대하여 더 상세히 설명한다.
반응에 사용하는 β-갈락토시다아제는 스트렙토코루스·서모필루스 또는 락토바실루스·불가리쿠스의 균체를 초음파 처리, 가압처리 등, 세포벽을 물리적으로 파괴하는 방법, 또는 자기소화법, 세포벽 용해효소(예를들면 리소짐)를 작용시키는 방법 등에 의하여 추출함에 유래할 수가 있다. 추출한 효소는 그대로 사용할 수도 있으나 염석법, 한외여과법, 용매침전법 등의 방법에 의하여 정제하에서 사용할 수도 있다. 또한 고정화효소로 하여 사용할 수도 있다. 또 균체를 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, 톨루엔 등의 유기용매, 또는 토데실벤젠술폰산소오다 등의 계면활성제로 처리함으로써 β-갈락토시다아제 고정화 균체로서 사용할 수도 있다.
원료유로서는 우유, 산양유 또는 이들의 탈지유, 분유로 부터의 환원제 등을 그대로 사용할 수가 있는데 본 발명에서 사용하는 - 갈락토시다아제라 하여도 유당농도가 높을수록-갈락토실 전이반응을 용이하게 일으키게 함에 변함이 없으므로 유고형분농도(따라서 유당농도)가 높아지는 농도 조정을 행한 유를 원료로 함을 저장이 없다.
효소처리에 있어서 생기는 주반응은 글루코오스 및 갈락토오스에의 가수분해 반응과 갈락토올리고당 및 전이 2당류에의 -갈락토실 전이반응이다. 단 전이반응이 일어나도 생성한 올리고당의 가수분해도 일어나므로 장시간 반응시키면 반응액중의 올리고당류는 서서히 감소하여 단당류의 비율이 높아진다. 물론 이 경우에 바람직한 반응조건은 갈락토올리고당의 수율이 높아지는 조건, 추게적으로는 적어도 대유당 수율이 15%로 되는 조건이며 그 이하의 수율로서는 의미있는 양의 갈락토올리고당을 함유하는 가공유로는 되지 않는다.
갈락토올리고당을 고율로 생성시키기 위한 적합한 조건은 효소의 품질, 피처리유의 조성(특히 유당농도)등에 의하여도 다소 다르지만 어떠한 경우에도 반응 개시직후에 급속한 가수분해반응이 생기지 않도록 함이 가장 중요하며 반응 개시로부터 1시간까지의 글루코오스 생성율을 대유당 30 중량%이하, 바람직하기는 25중량% 이하, 더 바람직하기는 20 중량% 이하로 억제하지 않으면 반응시간을 어떻게 선택하여도 갈락토올리고당의 최대수율을 15% 이상으로 하기는 곤란하다(제1도 참조. 실험조건을 효소 첨가율을 변경함으로써 반응 개시직후의 글루코오스 생성율을 변화시킨 이의는 후술하는 실시예1과 같다.).
따라서 반응 개시로부터 1시간까지의 글루코오스 생성율이 상기 상한을 넘지 않도록 하고, 그리고 갈락토올리고당 수율이 최대로 되는 시점의 전후에서 효소를 실활시켜서 반응을 정지시킴이 바람직하다.
β-갈락토시다아제의 최적온도 및 pH (40~60℃,pH 약 6~8) 부근에서 통상의 유당농도의 생유를 처리할 때, 효소농도를 약 1~100단위/㎖의 범위에서 선택함으로써, 반응개시 직후의 가수분해 반응을 상기 범위로 억제하고 약 2~24시간 후에 갈락토올리고당을 15~20 중량% 정도 함유하는 가공유를 얻을 수가 있다. 효소농도 1단위/㎖ 미만에서는 갈락토올리고당의 최대수율은 나쁘지 않으나 반응속도가 너무 늦다.
본 발명의 제조법은 그대로 음용하는 가공유의 제조에 채용함이 가장 효과적이지만 육아용 분유, 유산균음료, 발효유, 아이스크림, 연유등의 각종 유제품이나 빵, 과자류등을 유를 원료로 하는 일반 식품 또는 페스트푸드, 이유기용 사료 등을 제조하기 위한 갈락토올리고당 함유 원료유의 제조에 채용할 수도 있다.
다음에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명으 설명한다.
[실시예 1]
무지유 고형분농도 8.2% , 유당농도 4.5%의 멸균우유 10ℓ을 40℃로 가온하고 이에 스트렙토코쿠스·서모필루스 유래의 β-갈락토시다아제 4500단위 첨가하고 6시간 반응시켰다. 이 처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율은 원료유중의 유당의 12.0중량%이었다. 그후 반응액을 가열하여 효소를 실활시켰다.
얻어진 제품은 갈락토올리고당 0.94%, 2당류 1.54% (내, 유당 0.45%), 단당류 2.02%을 함유하고 약한 감미가 느껴지는 것이었다.
[실시예 2]
무지유 고형분농도 8.2% , 유당농도 4.5%의 멸균우유 10ℓ을 40℃로 가온하고 이에 락토바실루스·불가리쿠스 유래의 β-갈락토시다아제를 4500단위를 첨가하고 6시간 반응시켰다. 이 처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율은 원료유중의 유당의 11.5중량% 이었다. 그후 반응액을 가열하여 효소를 실활시켰다.
얻어진 제품은 갈락토올리고당 0.68%, 2당류 1.39% (내, 유당 0.41%), 단당류 2.43%을 함유하고 약한 감미가 느껴지는 것이었다.
[비교예 1]
무지유 고형분농도 8.2% , 유당농도 4.5%의 멸균우유 10ℓ을 40℃로 가온하고 이에 클루이베로미세스·프라길리스 유래의 β-갈락토시다아제·락토자임(노보사제품) 4500 단위를 가하고 6시간 반응시켰다. 이 처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율은 원료유중의 유당의 18.5중량%이었다. 그후 반응액을 가열하여 효소를 실활시켰다.
얻어진 제품은 갈락토올리고당 0.45%, 2당류 0.90% (내, 유당 0.31%), 단당류 3.15%을 함유하고 약한 감미가 현저하게 느껴지는 것이었다.
[비교예 2]
무지유 고형분농도 8.2% , 유당농도 4.5%의 멸균우유 10ℓ을 40℃로 가온하고 이에 아스페르길루스·오리제 유래의 β-갈락토시다아제·락타아제 Y-400(가부시끼가이샤 야쿠르트 혼샤 제품) 4500단위를 가하고 6시간 반응시켰다. 이 처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율은 원료유중의 유당의 13.0중량% 이었다. 그후 반응액을 가열하여 효소를 실활시켰다.
얻어진 제품은 갈락토올리고당 0.60%, 2당류 2.20% (내, 유당 1.95%), 단당류 1.70%을 함유하고 미반응의 유당을 다량으로 함유하는 것이었다.
[실시예 3]
무지유 고형분농도 10% , 유당농도 5.2%의 40℃의 탈지유를 스트랩토코쿠스·서모필루스 유래의 β-갈락토시다아제(30단위 g/유당)로 처리하였다. 반응시간을 0.5~7시간의 범위에서 변화시킨 경우의 반응액 당조성의 변화를 표 2에 나타낸다.
이 표에 의하여 알 수 있는 바와같이 반응 1시간 경과시의 글루코오스 생성량은 22.%로서 적으며 올리고당은 높으 비율로 생성하여 있음을 알 수 있다.
[표-2]
* 2당류 괄호내는 유당, ** 단당류 괄호내는 글루코오스.
상술한 바와같이 본 발명의 제조법에 의하면 수유를 직접 β-갈락토시다아제로 처리하여 갈락토올리고당 함유 가공유로 할 수가 있다. 이 제조법은 원료유의 농축에 따른 열변성이나 전당농도의 증가에 의한 현저한 감미증가 및 칼로리업을 초래하는 일이 없다. 또 유당 함유율을 초기치의 약 20% 이하로 저하시킬 수가 있으므로 소위 유당불내증의 사람이라도 음용 가능한 제품을 제공한다. 따라서 이에 의하여 비로소 음용에 적합한 고품질 갈락토올리고당 함유가공유를 염가로 제공할 수가 있게 된다.
Claims (5)
- 스트렙토코쿠스·서모필루스 또는 락토바실루스·불가리쿠스에 유래하는 β-갈락토시다아제를 수유에 작용시켜 원료유중의 유당의 적어도 15%를 일반식 Gal-(Gal)n-Glc(단, 식중 Gal은 갈락토오스잔기, Glc는 클루코오스잔기, n은 1~4의 정수를, 각각 나타낸다)의 갈락토올리고당으로 변환함을 특징으로 하는 갈락토올리고당 함유 가공유의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 효소처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율이 원료유중의 유당의 30중량% 이하로 되는 조건으로 β-갈락토시다아제를 작용시키는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 효소처리의 최초의 1시간에 있어서의 글루코오스의 생성율이 원료유중의 유당의 25중량% 이하로 되는 조건으로 β-갈락토시다아제를 작용시키는 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료유중의 유당농도가 2~10%인 제조방법
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료유중의 유당농도가 3~8%인 제조방법.
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