KR970003676B1 - 고함량 케스토스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

요약 없음.

Description

고함량 케스토스의 제조방법

본 발명은 고함량 케스토스의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 새로운 건강감미료로 알려져 있는 프락토올리고당 제조시 올리고당 생산효소인 프락토실트란스퍼라제(Fructosyl transferase)와 함께 글루코스 옥시다제(Glucose oxidase)를 설탕용액에 첨가하여 복합효소 반응을 시킴으로서 경제적으로 고함량의 케스토스(Kestose)를 생산하는 방법에 관한 것이다.

프락토올리고당은 양파, 아스파라거스 등의 야채나 버섯, 벼줄기 등에 미량 포함되어 있는 감미성분으로서 설탕에 프락토실트란스퍼라제가 작용하여 생성되는 3∼5당류로서 설탕에 과당이 1∼3분자 붙어 있는 구조로 되어 있다. 최근 프락토올리고당은 장내 유용균의 증식인자로 작용하여 정장효과, 변비방지 등의 장기능 활성과 당뇨병 등 성인병 예방에도 효과가 큰 것으로 알려지고 있으며 장내 소화효소에 의해 분해되지 않는 저 칼로리 감미료로서 다이어트 용도로도 각광을 받고 있다. 또한 설탕과는 달리 충치를 유발하는 입속의 뮤탄스균이 작용하기 어려워 충치예방에도 탁월한 효과가 있어서 그 수요가 점차 증가하는 추세에 있다.

특히, 3당류인 케스토스는 4당류인 니스토스(Nystose), 5당류인 프럭토실니스토스(Fructosylnystose)에 비하여 효능이 뛰어난 것으로 알려져 있어서 고함량 케스토스를 경제적으로 제조하여야만 좋은 품질의 올리고당이라고 할 수 있다.

종래의 프락토올리고당의 제조방법으로는 미국 특허 제4,309,505호, 일본 공개특허 소58-162,292, 한국특허 공고 제89-1127호등이 있는데, 이러한 기존의 방법에 의하면 프락토올리고당 반응에 있어 반응이 진행되면서 글루코스가 부산물로 생성되어 10∼20%까지 축적되므로 반응의 경쟁적 저해제로 작용하여 반응이 어느 수준이상으로 진행되지 않아 고함량 올리고당을 생산하기가 어렵다. 즉, 상기한 기조의 방법에서와 같이 설탕에 프락토실트란스퍼라제만을 작용시켜 제조되는 프락토올리고당은 전체 구성당 중 프락토올리고당의 성분이 통상 60%미만이고 나머지 40% 이상은 포도당, 과당 및 미반응 설탕 등으로서 이러한 단당류 및 이당류 등 일반등의 존재가 제품의 부가가치를 떨어뜨리게 되었다.

한편, 기존의 고함량 프락토올리고당의 제조법으로는 크로마토그래피법(일본 공개특허 소59-179100)과 결정화법(일본 공개특허 소60-149596)이 알려져 있으나 두방법 모두 수율이 극히 낮고 대량생산이 어려워 경제성이 결여된 방법이다.

본 발명자들은 상기한 종래 방법들의 문제점을 해결하고 60%이상의 고함량 프락토올리고당 제품을 얻기 위하여 프락토올리고당 반응특성을 연구한 결과 반응시 프락토올리고당 생성 효소외에 글루코스 옥시다제를 첨가한 복합효소 반응조건에서 반응을 진행하여 글루코스를 글루콘산으로 전환시킴으로써 경쟁적 저해제를 제거할 수 있고, 따라서 반응이 거의 완전히 진행되어 기존의 올리고당 반응시보다 설탕의 전환율이 높아짐으로써 올리고당 함량을 88%까지 증가시킬 수 있는 복합효소법을 개발하여(한국 특허 제58283호) 고함량 프락토올리고당을 생산하였으나 올리고당 성분중 유효성분인 케스토스의 함량이 40%미만 정도로 낮은 단점이 있었다.

따라서 본 발명자들은 고함량의 케스토스를 얻기 위해 연구를 거듭한 결과 올리고당의 반응메카니즘중에서 올리고당 생성반응속도를 줄이고 글루코스 제거속도를 빠르게 해주는 등 반응온도 및 반응시간을 적절히 조절하여 줌으로써 케스토스의 함량을 40%에서 55%이상 증가시켜 고함량의 케스토스를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명에서는 프락토실트란스퍼라제와 함께 글루코수 옥시다제를 설탕용액에 첨가하여 복합효소 반응을 시킬 때 반응온도를 낮추어 주면 글루코스 옥시다제의 활성이 증가하여 글루코스 제거능력이 증가하고 올리고당의 반응성을 떨어지게 되는 특성을 이용하여 효소량 및 반응시간을 조절함으로써 고농도의 케스토스를 생산할 수 있었다.

본 발명에 사용되는 프락토실트란스퍼라제는 한국 특허공고 제89-1127호에 개시된 방법으로 생산하며 사용량은 설탕그램당 5-15Unit가 바람직하며, 글루코스 옥시다제는 상업적으로 사용되는 효소를 구입하여 사용하며 사용량은 설탕그램당 2-10Unit가 바람직하다.

프락토실트란스퍼라제의 최적반응온도는 55℃이나 글루코스 옥시다제의 반응온도를 고려하여 복합효소 반응시는 30∼40℃에서 반응을 수행하며, 반응농도는 10∼60%(W/V)설탕용액에서 수행한다. 한편 복합효소 반응시에는 글루코스 옥시다제에 의해 글루코스가 글루콘산으로 전환되면서 반응액의 pH가 급격히 저하되어 반응에 영향을 끼치게 되므로 10N 가성소다 용액을 사용하여 pH를 5∼7로 조정하여 반응시킴으로써 반응을 원활히 수행할 수 있다. 또한 글루코스 옥시다제에 의한 글루코스의 전환반응은 다량의 산소를 요구하므로 반응액중의 용존 산소를 높게 유지하여 주어야만 반응이 빨리 진행될 수 있다. 이를 위하여 기존의 발효조와 유사하게 통기 설비와 교반 설비를 갖춘 반응기를 채택하여야 한다. 반응중에 생성된 글루콘산과 pH 조절용으로 투입된 나트륨이온은 적당한 양이온 교환수지와 음이온 교환수지를 혼합한 혼상 수지탑을 통과시킴으로써 쉽게 제거할 수 있다.

다음의 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 구체적으로 설명한다.

실시예 1

통기설비와 교환설비가 갖추어진 5리터 반응조에서 40%(W/V) 설탕용액 2.5리터를 담고 프락토실트란스퍼라제를 설탕그램당 10Unit, 글루코스 옥시다제를 설탕그램당 5Unit의 농도로 첨가한 후 pH 6.0, 교반속도 700RPM, 통기속도 1.0VVM의 조건하에서 반응온도를 30∼40℃로하여 24시간 반응시키면서 케스토스의 최고함량을 검토한 결과를 표1에 표시하였다.

[표 1]

표 1에 나타난 바와 같이 반응온도가 30∼33℃일 때 케스토스의 생성량이 높음을 알 수 있다.

실시예 2

통기설비와 교반설비가 갖추어진 5리터 반응조에서 40%(W/V) 설탕용액 2.5리터를 담고 프락토시르란스퍼라제를 설탕그램당 10Unit, 글루코스 옥시다제를 설탕그램당 5Unit의 농도로 첨가한 후 pH 6.0, 교반속도 700RPM, 통기속도 1.0VVM의 조건하에서 반응온도를 33℃로하여 24시간 반응시키면서 4시간마다 케스토스 분석을 수행하였다.

4시간마다의 케스토스함량을 표2에 표시하였다.

[표 2]

표 2에 나타난 바와 같이 반응시간을 16∼24시간으로 하였을 때 케스토스의 생성량이 높은 것을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 프락토실트란스퍼라제와 글루코스 옥시다제를 이용하여 프라고올리고당을 제조함에 있어서, 10-60% 농도의 설탕용액에 프락토실트란스퍼라제는 설탕그램당 5-15Unit, 글루코스 옥시다제는 설탕그램당 2-10Unit를 첨가하여 반응온도 30∼33℃, pH 5∼7의 조건하에서 16∼24시간 반응시킴을 특징으로 하는 고함량 케스토스의 제조방법.