KR930009085B1 - 올리고당의 제조법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 비피도박테리아의 증식 촉진인자인 올리고당의 제조방법에 관한 것이다.
특히 본 발명은, 올리고당 외에 감미료로서 유용한 단당류를 적절한 바란스로 함유하나, 무용의 이당류는 최소한도 밖에 포함하지 않으며, 종래의 첨가물 보다도 낮은 칼로리 증가로, 식품 및 음료수에 올리고당 첨가와 감미부여가 가능한 감미당 혼합물을 수득하기 위한 올리고당 제조법를 제공하고자 하는 것이다.
최근에 락토오즈의 β-칼락토실 전이 반응으로부터 생성된 글로코즈/갈락토즈계 올리고당류는 모유 올리고당류의 주요 구성성분이고, 인체 장내에서 비피도박테리아의 증식 촉진인자로서 작용한다는 것이 확실해졌다.(일본국 특허공고 제 58-20266호 등).
일반식 Gel-(Gal)n-Glc(식중, Gal은 갈락토즈 잔기, Glc는 글루코즈 잔기이고, n은 1~4의 정수이며, 이후로 간단히 올리고당으로 언급한다.)의 올리고당은 여러분야에서 광범위하게 사용되는데, 예를들면, 발효유 및 유아용 분유에 첨가물로서 사용된다.
아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-칼락토시다제로 락토오즈를 처리하는 방법(일본국 특허공고 제 58-20266호)은 올리고당을 제조하는 대표적인 방법이다. 그러나 상기 효소 처리에서 수득한 반응 생성물은 올리고당 외에도 이당류(주로 미반을 락토오즈)및 단당류(갈락토즈 및 글루코즈)를 함유하는 당혼합물이다. 올리고당을 혼합물로부터 경제적으로 수득할 수 있는 방법이 아직 개발되지 않았고 단당류의 감미가 유리하게 이용될 수 있는 경우가 많을므로 반을 생성물은 보통 그 자체로서 사용된다.
아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-칼락토시다제로 사용하는 상기 통상적인 제조방법이 기타 다른 미생물로부터 생산된 β-칼락토시다제로 사용할때보다 단시간 내에 높은 올리고당의 수율을 제공하지만, 이 방법은 주로 미반응 락토오즈이 다량의 이당류를 남기는 불리한 점이 있다. 이들 이당류는 거의 감미가 없으므로 감미원으로 사용될 수도 없고 유당(lactose) 불내성의 면에서 볼때, 최종 생성물에는 가능한한 적은 양의 락토오즈가 함유되는 것이 요망된다. β-칼락토시다제에 의한 처리시간을 길게해서 더 적은 양의 이당류를 함유하는 반응 생성물을 얻을 수 있지만 그러한 경우에 올리고당의 현저한 수율 감소는 피할 수 없게 된다.
그러므로, 지금까지 통상적인 올리고당이 식품 및 음료수에 첨가될때 높은 올리고당 함유율로 인해 다량의 이당류와 비교적 소량인 단당류를 함유하게 되는 생성물이 일반적으로 사용되었다. 또한 식품이나 음료수에 더 많은 감미가 필요한 경우,슈크로즈(수수당) 또는 액당과 같은 감미료가 첨가되어 생성식품 또는 음료수는 당의 초과된 고함량으로 인해 칼로리가 높게 된다.
본 발명의 목적은 올리고당의 이용에 있어서 상술된 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
본 발명은 감미료로서 적절한 양의 유용한 단당류를 함유하나 무용의 이당류는 최소한도 밖에 포함하지 않는 감미당 혼합물을 수득하기 위한 올리고당의 제법을 제공하도록 구상된 것이다. 당혼합물은 종래의 첨가물 보다도 낮은 칼로리 증가로 식품 및 음료수에 감미 및 올리고당 첨가를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 우유와 같은 락토오즈-함유물질을 β-갈락토시다제로 처리하여 락토오즈를 올리고당으로 전환시키고, 이 올리고당이 식품 또는 음료수로서 이용되더라도 그안의 무용한 이당류의 양이 최소한도로 감소될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 이 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일반식(반식 Gel-(Gal)n-Glc(식중, Gal은 갈락토즈 잔기, Glc는 글루코즈 잔기이고, n은 1~4의 정수이다.)로 나타내지는 올리고당을 제조하고, 락토오즈 또는 락토오즈 함유물질을 다른 미생물로부터 생산된 두 종류 이상의 β-갈락토시다제로 처리함을 특징으로 하는 올리고당의 제법을 제공한다.
본 발명은 락토오즈 또는 락토오즈 함유물질을 다른 미생물로부터 생산된 두 종류 이상의 β-갈락토시다제로 처리함을 특징으로 한다. 이 제법에서, 이유가 분명치는 않지만 올리고당의 수율이 감소되지 않고 잔존 락토오즈의 양이 감소될 수 있으므로, 최종 생성물의 당 바란스가 대단히 개선된다.
한 종류의 β-갈락토시다제와 락토오즈를 반응시켜 올리고당을 제조하는 통상적인 제법에서, 올리고당의 수율은 높아지지만, 미반을 락토오즈와 같은 이당류를 다량 함유하는 생성물을 얻고, 그의 경제적인 분리가 곤란하므로 이용상 방해를 받는다. 두 종류의 β-갈락토시다제가 사용되는 본 발명에서, 통상적인 제법의 한계를 초월하여 올리고당의 수율이 증가하고, 또한, 이당류의 양이 현저히 저하되는 동안, 단당류의 수율이 증가한다. 아스퍼질루스 오리자에로부터 생성된 β-갈락토시다제가 1차 처리에서 사용될때(하기 실시예 1~3참조) 그 효과가 특히 현저하게 나타난다. 그러므로, 본 발명에서 비피도박테리움 증식 촉진인자로 사용되는 올리고당 및 감미료로 사용되는 단당류를 고비율로 함유하는 당 혼합물이 효율적으로 수득될 수 있고, 올리고당의 우수한 성질은 열량 증가 또는 유량 불내성에 대한 걱정없이 광범위하게 사용될 수 있다.
주지된 바와같이, β-갈락토시다제는 각종의 곰팡이. 세균, 또는 효모로부터 제조될 수 있으나, 미생물이 식품제조에 적당한 한에서 이들 미생물의 모든 조합이 본 발명에서 허용된다. 그러나, 곰팡이 및 이스트로부터 생성된 β-갈락토시다제의 조합과 같이 가능한한 효소학적 성질이 다르도록 다른 미생물로부터 생산된β-갈락토시다제 조합을 채택하는 것이 요망된다.
본 발명에 따른 제법에서 사용될 수 있는 β-갈락토시다제 하기 미생물을 이용하여 생산된다.
곰팡이 : 아스퍼질루스 오리자에, 아스퍼질루스 니거, 아스퍼질루스 플라부스, 뮤코 푸실루스.
세균 : 스트렙토코쿠스 썰모필루스, 스트렙토코쿠스 락티스, 락토바실루스 불가리쿠스, 락토바실루스 살리바리우스, 락토바실루스 레아치마니, 락토바실루스 헬베티쿠스, 바실루스 스테아로썰모 필루스, 바실루스 브레비스, 썰무스 썰모필루스, 비피도박테리움 비피둠, 비피도박테리움 통금, 비피도박테리움 브레브, 비피도박테리움 아돌 레센티스.
효모 : 클류베로미세스 프라질리스, 클류베로미세스 락티스, 칸디다 슈도트로피칼리스.
본 발명에서, 두종류의 β-갈락토시다제의 혼합물을 사용하여 1회 효소처리함으로써 반응이 종결될 수 있으나, 반응이 쉽게 제어될 수 있고,우수한 처리요과가 수득될 수 있도록 하기 위해서는 한 종류의 β-갈락토시다제에 의한 처리를 행하고 효소가 활성을 잃으면 또다른 β-갈락토시다제에 의한 처리를 행하는 연차처리가 유리하다. 모든 경우에 있어서, β-갈락토시다제의 한 종류 또는 두 종류 모두가 고정화 효소의 형으로서 사용될 수 있다.
락토오즈 또는 락토오즈 함유 물질을 β-갈락토시다제로 처리하는 방법으로 통상적인 방법을 채택할 수 있다. 즉, 락토오즈 그 자체나, 우유, 또는 유청과 같은 락토오즈 함유물질을 락토오즈 농도 10~50중량%, 효소농도 1~100단위/ml 및 효소사용시 최적인 pH 및 온도에 근접한 조건에서 치리한다. 글루코즈 및 갈락토오즈와 같은 단당류의 농도와 올리고당의 농도가 반응이 진행됨에 따라 처음에는 사실상 직선적으로 증가하지만, 그후의 반응에서는 좀더 복잡한 변화가 나타나서, 올리고당은 어느정도 시간이 지나면 점차 감소된다. 연차처리의 초기 효소 처리에서, 또는 혼합처리에서 반응시간은 올리고당의 수율이 최고가 되는데 요하는 시간 또는 올리고당의 이당류에 대한 비율이 최대가 되는 시간을 정하는 것이 요망된다. 연차반응의 초기 효소처리가 종결된 후에 효소는 가열에 의해 불활성화 되고 다음 효소 처리가 수행된다. 2차 효소처리에서, 이당류의 양이 특히 현저히 감소되며 이용된 효소의 출처 및 반응온도와 같은 처리조건의 차이에 따라 올리고당이 증감되므로, 반응은 제품에 필요한 올리고당 및 단당류 사이의 바란스를 고려하여 적당한 단계에서 멈출 수 있다. 반응 생성물은 그 자체로서 사용되거나 또는 탈색,정제, 농축, 건조 또는 식품이나 음료수의 제조에 필요한 다른 가공 처리후에 사용될 수 있다.
반응 생성물은 당연히 정제 올리고당의 제조용으로 이용될 수 있고, 이당류의 양이 적으므로 고순도의 올리고당의 쉽게 수득될 수 있다.
이후로 본 발명은 실시예 및 비교예로 설명한다.
[실시예 1]
락토오즈 40Kg을 뜨거운 물에 용해시켜 전체량 80ℓ로 만들고, 아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-갈락토시다제(락타제 Y-400, KK 야쿠르트 혼샤 제품) 800,000 단위를 락토오즈에 가한다. 그리고 두 물질을 50℃, pH6.5 로 5시간 동안 반응시킨다. 그후 반응액을 가열하여 효소를 불활성화시키고 담황색의 1차 반응액을 수득한다.
이어서 상기 1차 반응액 1ℓ를 취하고 1M-인산 칼륨 완충액(pH 6.7)10ml 및 클류베로미세스 프라질리스(kluyveromyces fragilis)로부터 생산된 β-갈락토시다제(락토자임, 노브 CO)1500단위를 1차 반응엑에 가하고, 반응을 40℃에서 16시간 동안 계속한다. 효소는 반응액을 가열함으로써 불활성화되고 생성물을 50g의 활성탄으로 탈색하여 무색 투명한 당액을 수득한다.
[실시예 2]
실시예 1의 1차 반응액 1ℓ를 스트렙토코쿠스 썰모필루스(Streptococcus ther
mophilus)로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당액을 수득한다.
[실시예 3]
실시예 1의 1차 반응액 1ℓ를 락토바실루스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricu
s) 로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 4]
락토오즈 10Kg을 뜨거운 물에 용해시켜 전체량 20ℓ로 만들고, 1M-인산 칼륨 완충액(pH 6.7) 200㎖ 및 클류베로미세스 프라질리스로부터 생산된 β-갈락토시다제 100,000단위를 락토오즈에 가하고, 이들 물질을 40℃에서 4시간 동안 반응시킨다. 효소는 반응액을 가열함으로써 불활성화 되고 담황색의 1차 반응액을 생성한다. 1차 반응액 1ℓ를 아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 5]]
실시예 4의 1차 반응액 1ℓ를 스트렙토코쿠스 썰모필루스로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 6]
실시예 4의 1차 반응액 1ℓ를 락토바실루스 불가리쿠스로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 7]
락토오즈 10 Kg을 뜨거운 물에 용해시켜서 전체량 20ℓ로 만들고, M-인산 칼륨 완충액(pH 6.7) 200㎖ 및 스트렙토코쿠스 설모필루스로부터 생산된 β-갈락토시다제 300,000단위를 가하고, 그 물질을 40℃에서 16시간 동안 반응시킨다. 효소는 반응액을 가열함으로써 불활성화 되고 담황색의 1차 반응액을 수득한다.
[실시예 8]
실시예 7의 1차 반응액 1ℓ를 클류베로미세스 프라질리스로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 9]
실시예 7의 1차 반응액 1ℓ를 락토바실루스 불가리쿠스로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 10]
락토오즈 10 Kg을 뜨거운 물에 용해시켜서 전체량 20ℓ로 만들고, M-인산 칼륨 완충액(pH 6.7) 200㎖ 및 락토바실루스 불가리쿠스로부터 생산된 β-갈락토시다제 300,000단위를 가하고, 그 물질을 40℃에서 16시간 동안 반응시킨다. 효소는 반응액을 가열함으로써 불활성화 되고 담황색의 1차 반응액을 수득한다.
이어서, 반응액 1ℓ를 아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 11]
실시예 10의 1차 반응액 1ℓ를 클류베로미세스 프라질리스로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
[실시예 12]
실시예 10의 1차 반응액 1ℓ를 스트렙토코쿠스 썰모필루스로부터 생산된 β-갈락토시다제로 2차 처리하여 투명한 당용액을 수득한다.
감미도는 브릭스(Brix) 10으로 조정된 각 시험액의 샘풀 및 브릭스(Brix) 2~10의 수수 당액을 제조하고, 10명의 경험이 있는 판정자(panellist)들로 하여금 시험액에서 얻어진 감미와 같은 정도의 감미를 갖는 농도치 범위를 판정하게 함으로써 측정한다. 결과는 수수당 100감미도에 대한 상대치로서 나타낸다.
각 실시예에 있는 당액의 결과 및 당 조성물을 표 1 에 요약한다. 표에 나타낸 비교예의 내용은 하기와 같다.
비교예 1 : 실시예 1의 1차 반응액
비교예 2 : 실시예 4의 1차 반응액
비교예 3 : 실시예 7의 1차 반응액
비교예 4 : 실시예 10의 1차 반응액
이들 각 비교예 (각 실시예의 1차 반응액)에서, 처리는 제조상 사용된 β-갈락토시다제에 대한 예비 실험에서 확인된 올리고당의 초고수율을 얻기 위해 필요한 반응시간 동안 수행된다.
[실시예 13]
탈지분유 36 Kg을 뜨거운 물에 용해시켜서 전체량 100ℓ로 만들고, 아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-갈락토시다제, 1,000,000단위를 우유에 가한다. 혼합물을 60℃에서 1시간동안 반응시키고, 효소는 80℃에서 2시간동안 가열시킴으로써 불활성화 되게 한다. 반응액을 60℃로 유지하고, 락토바실루스 불가리쿠스로부터 생산된 β-갈락토시다제 500,000단위를 가하여 2시간 동안 반응시킨다. 마지막으로 90℃의 물 300ℓ를 가하여 혼합물을 희석하면서 동시에 효소를 불활성화 되게 하여 락토오즈를 낮은 수준으로 함유하나 감미가 된 올리고당 함유 가공유를 수득한다. 이 우유의 단함유는 다음과 같다 :
올리고당 1.35%, 이당류 1.40%, 및 단당류 1.76%.
[표 1]
Claims (3)
- .락토오즈 또는 락토오즈 함유 물질을 다른 미생물로부터 생산된 두 종류 이상의 β-갈락토시다제로 처리함을 특징으로 하는, 일반식 Gal-(Gal)n-Glc(식중, Gal은 갈락토즈 잔기, Glc는 글루코즈 잔기이고, n은 1~4의 정수이다.)로 나타내지는 올리고당의 제법.
- 제 1 항에 있어서, 다른 미생물로부터 생산된 두 종류 이상의 β-갈락토시다제를 이용하여 연차 처리를 수행하는 제법.
- 제 2 항에 있어서, 아스퍼질루스 오리자에로부터 생산된 β-갈락토시다제를 1차 처리에서 사용하는 제법.
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