설탕의 과도한 섭취로 인한 고혈압, 당뇨병 및 비만 등 대사 장애 발병률이 증가함에 따라, 소량으로도 설탕과 같은 단맛을 구현 할 수 있는 고감미 감미료에 대한 관심이 집중되었다. 고감미 감미료는 크게 제조방법에 따라 인공 합성 감미료와 천연 감미료로 구분된다. 인공 합성 감미료는 독성, 알러지 유발 등 유해성 및 안전성의 문제가 있어, 소비자들은 열량이 낮고 건강에 좋은 천연 소재의 감미료를 선호하였다. 천연 감미료 중 유일하게 시판중인 ...
설탕의 과도한 섭취로 인한 고혈압, 당뇨병 및 비만 등 대사 장애 발병률이 증가함에 따라, 소량으로도 설탕과 같은 단맛을 구현 할 수 있는 고감미 감미료에 대한 관심이 집중되었다. 고감미 감미료는 크게 제조방법에 따라 인공 합성 감미료와 천연 감미료로 구분된다. 인공 합성 감미료는 독성, 알러지 유발 등 유해성 및 안전성의 문제가 있어, 소비자들은 열량이 낮고 건강에 좋은 천연 소재의 감미료를 선호하였다. 천연 감미료 중 유일하게 시판중인 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni)는 국화과 여러해살이풀로, 남미 파라과이에서 차로 음용하며 즐기던 식물자원이다. 스테비아를 말린 건 잎에는 단맛을 내는 다양한 스테비올배당체가 존재한다. 주요 성분은 4~20% stevioside와 1~3% rebaudioside A이며, 이 외에도 rebaudioside C, D, E, rubusoside, dulcoside A 등이 소량 함유되어 있다. 이 중 스테비아의 주성분인 stevioside는 설탕의 200배에 가까운 당도를 내지만, 뒷맛이 쓰다는 단점을 지녀 식품 및 제약 산업에서 개선이 요구되고 있다. 반면, rebaudioside A는 stevioside의 C-13번 위치에 glucose 한 분자가 결합된 물질로, stevioside에 비해 1.5배 이상의 향상된 당도와 높은 감미질을 지녔지만, 수용액에서 쉽게 침전되는 특성 때문에 식품소재로서의 개선이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 이 두 소재를 가지고, Leuconosotoc lactis 유래의 glucansucrase를 사용한 생물전환을 통해 신규 스테비올 글루코사이드를 합성하고자 하였다. 또한 합성된 두 화합물에 대한 감미소재로서의 특성을 연구하고자 하였다. 첫 번째로, stevioside 소재를 활용하여 연구한 결과는 다음과 같다. Stevioside의 19-ester 위치에 특이적으로 glucose 한 분자가 α-D-glucose 형태로 결합되어, 90.2%의 높은 당전이 수율로 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside가 합성되었다. Glucansucrase로 합성시킨 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside의 최적생산 조건은 30°C에서 276.17 mM stevioside, 636.86 mM sucrose, 2.24 U/mL glucansucrase로, 이와 같은 조건일 때 119.57 mg/mL O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside가 생산되었다. 또한, 식품 감미소재의 가능성을 확인해 보기 위해 pH, 열, 저장성 및 음료 안에서의 안정성을 확인해 본 결과, stevioside 보다 당전이 산물인 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside의 안정성이 비슷하거나 더 우수했고, 감미 또한 향상되었다. 두 번째로, rebaudioside A 소재를 활용하여 연구한 결과는 다음과 같다. Rebaudioside A의 19-ester 위치에 특이적으로 glucose 한 분자가 α-D-glucose 형태로 결합되어, 86.5%의 높은 당전이 수율로 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A가 합성되었다. Glucansucrase로 합성시킨 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A의 최적 생산 조건은 30°C에서 106.16 mM rebaudioside A, 982.38 mM sucrose, 0.70 U/mL glucansucrase로, 이와 같은 조건일 때 4.88 mg/mL O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A가 생산되었다. 또한, 식품 감미소재의 가능성을 확인해 보기 위해 pH, 열, 저장성 및 음료 안에서의 안정성을 확인해 본 결과, rebaudioside A 보다 당전이 산물인 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A의 안정성이 비슷하거나 더 높았고, 감미 또한 향상되었다. 본 연구에서, 당전이 효소를 활용하여 스테비올 배당체(stevioside 및 rebaudioside A)에서 각각 당전이 산물인 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside와 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A를 높은 수율로 생산할 수 있었다. 신규로 생성된 산물들은 기존의 스테비올 배당체에 비해 수용액상에서 높은 안정성을 지녔을 뿐만 아니라 pH, 열 및 음료 안에서 안정성을 보였다. 또한 전자혀를 통한 감미분석에서 향상된 감미소재의 특징을 보여 향후 음료 및 식품소재로서 고부가가치를 지닌 소재로서 활용도가 높을 것으로 사료된다.
설탕의 과도한 섭취로 인한 고혈압, 당뇨병 및 비만 등 대사 장애 발병률이 증가함에 따라, 소량으로도 설탕과 같은 단맛을 구현 할 수 있는 고감미 감미료에 대한 관심이 집중되었다. 고감미 감미료는 크게 제조방법에 따라 인공 합성 감미료와 천연 감미료로 구분된다. 인공 합성 감미료는 독성, 알러지 유발 등 유해성 및 안전성의 문제가 있어, 소비자들은 열량이 낮고 건강에 좋은 천연 소재의 감미료를 선호하였다. 천연 감미료 중 유일하게 시판중인 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni)는 국화과 여러해살이풀로, 남미 파라과이에서 차로 음용하며 즐기던 식물자원이다. 스테비아를 말린 건 잎에는 단맛을 내는 다양한 스테비올배당체가 존재한다. 주요 성분은 4~20% stevioside와 1~3% rebaudioside A이며, 이 외에도 rebaudioside C, D, E, rubusoside, dulcoside A 등이 소량 함유되어 있다. 이 중 스테비아의 주성분인 stevioside는 설탕의 200배에 가까운 당도를 내지만, 뒷맛이 쓰다는 단점을 지녀 식품 및 제약 산업에서 개선이 요구되고 있다. 반면, rebaudioside A는 stevioside의 C-13번 위치에 glucose 한 분자가 결합된 물질로, stevioside에 비해 1.5배 이상의 향상된 당도와 높은 감미질을 지녔지만, 수용액에서 쉽게 침전되는 특성 때문에 식품소재로서의 개선이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 이 두 소재를 가지고, Leuconosotoc lactis 유래의 glucansucrase를 사용한 생물전환을 통해 신규 스테비올 글루코사이드를 합성하고자 하였다. 또한 합성된 두 화합물에 대한 감미소재로서의 특성을 연구하고자 하였다. 첫 번째로, stevioside 소재를 활용하여 연구한 결과는 다음과 같다. Stevioside의 19-ester 위치에 특이적으로 glucose 한 분자가 α-D-glucose 형태로 결합되어, 90.2%의 높은 당전이 수율로 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside가 합성되었다. Glucansucrase로 합성시킨 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside의 최적생산 조건은 30°C에서 276.17 mM stevioside, 636.86 mM sucrose, 2.24 U/mL glucansucrase로, 이와 같은 조건일 때 119.57 mg/mL O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside가 생산되었다. 또한, 식품 감미소재의 가능성을 확인해 보기 위해 pH, 열, 저장성 및 음료 안에서의 안정성을 확인해 본 결과, stevioside 보다 당전이 산물인 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside의 안정성이 비슷하거나 더 우수했고, 감미 또한 향상되었다. 두 번째로, rebaudioside A 소재를 활용하여 연구한 결과는 다음과 같다. Rebaudioside A의 19-ester 위치에 특이적으로 glucose 한 분자가 α-D-glucose 형태로 결합되어, 86.5%의 높은 당전이 수율로 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A가 합성되었다. Glucansucrase로 합성시킨 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A의 최적 생산 조건은 30°C에서 106.16 mM rebaudioside A, 982.38 mM sucrose, 0.70 U/mL glucansucrase로, 이와 같은 조건일 때 4.88 mg/mL O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A가 생산되었다. 또한, 식품 감미소재의 가능성을 확인해 보기 위해 pH, 열, 저장성 및 음료 안에서의 안정성을 확인해 본 결과, rebaudioside A 보다 당전이 산물인 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A의 안정성이 비슷하거나 더 높았고, 감미 또한 향상되었다. 본 연구에서, 당전이 효소를 활용하여 스테비올 배당체(stevioside 및 rebaudioside A)에서 각각 당전이 산물인 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-stevioside와 O-α-D-glucosyl-(1′′→6′)-rebaudioside A를 높은 수율로 생산할 수 있었다. 신규로 생성된 산물들은 기존의 스테비올 배당체에 비해 수용액상에서 높은 안정성을 지녔을 뿐만 아니라 pH, 열 및 음료 안에서 안정성을 보였다. 또한 전자혀를 통한 감미분석에서 향상된 감미소재의 특징을 보여 향후 음료 및 식품소재로서 고부가가치를 지닌 소재로서 활용도가 높을 것으로 사료된다.
주제어
#Stevioside
#Rebaudioside A
#Leuconostoc lactis
#Glucansucrase
학위논문 정보
저자
이소현
학위수여기관
전남대학교
학위구분
국내석사
학과
식품공학과
지도교수
김영민
발행연도
2018
총페이지
xi, 89장
키워드
Stevioside,
Rebaudioside A,
Leuconostoc lactis,
Glucansucrase
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