무한한 잠재 자원량으로 미래의 식량자원으로서의 주목받고 있는 크릴에서 단백질을 추출하고 난후 생기는 부산물인 키틴키토산의 특성을 조사하였다. raw krill과 krill powder의 일반성분은 수분 79.1, 5.6%, 단백질 13.1, 56.1%, 지방 4.0, 18.8%, 회분 2.7, 11.4%, 기타 1.1%, 8.1%로 나타났고 크릴로부터 추출된 키틴의 수율은 3.7%로 나타났고 일반성분 분석 결과 수분 7.1%, 회분 0.4%, 질소함량 3.5%,지방 3.1%로 나타났다. 추출된 키틴은 50% NaOH, $121^{\circ}C$에서 2시간 반응시켰을 때 가장 높은 탈아세틸화도인 82%의 수치를 나타냈다. 키토산 제조시 알칼리 농도와 반응온도가 일정할 때 반응 시간이 경과할수록 탈아세틸화도는 감소하였다. 키토산의 농도가 1%이고 shear rate 700 $S^{-1}$ 일때의 겉보기 점도는 0.09241 pa s로 나타났다. 크릴로부터 추출된 키토산은 Sigma사의 chitosan보다 탈아세틸화도와 점도가 낮게 나타났다.
무한한 잠재 자원량으로 미래의 식량자원으로서의 주목받고 있는 크릴에서 단백질을 추출하고 난후 생기는 부산물인 키틴 키토산의 특성을 조사하였다. raw krill과 krill powder의 일반성분은 수분 79.1, 5.6%, 단백질 13.1, 56.1%, 지방 4.0, 18.8%, 회분 2.7, 11.4%, 기타 1.1%, 8.1%로 나타났고 크릴로부터 추출된 키틴의 수율은 3.7%로 나타났고 일반성분 분석 결과 수분 7.1%, 회분 0.4%, 질소함량 3.5%,지방 3.1%로 나타났다. 추출된 키틴은 50% NaOH, $121^{\circ}C$에서 2시간 반응시켰을 때 가장 높은 탈아세틸화도인 82%의 수치를 나타냈다. 키토산 제조시 알칼리 농도와 반응온도가 일정할 때 반응 시간이 경과할수록 탈아세틸화도는 감소하였다. 키토산의 농도가 1%이고 shear rate 700 $S^{-1}$ 일때의 겉보기 점도는 0.09241 pa s로 나타났다. 크릴로부터 추출된 키토산은 Sigma사의 chitosan보다 탈아세틸화도와 점도가 낮게 나타났다.
For the use of Antartic krill(Euphausia superba Dana) as food resource, general composition, extracting condition of chitin and quality characteristics of chitosan were investigated. General composition of frozen krill(Euphausia superba Dana) was consisted of moisture 79.0%, protein 13.1%, lipid 4.0...
For the use of Antartic krill(Euphausia superba Dana) as food resource, general composition, extracting condition of chitin and quality characteristics of chitosan were investigated. General composition of frozen krill(Euphausia superba Dana) was consisted of moisture 79.0%, protein 13.1%, lipid 4.0%, VBN 7.7mg%, ash 2.7%, others 1.2% and that of dried krill powder was moisture 5.6%, protein 56.1%, lipid 18.8%, ash 11.4%, others 8.1%. The condition of chitin extraction from krill powder was treated with 1N NaOH at $40^{\circ}C$ for removing protein, 1N HCl for excepting mineral substances and methanol for decoloring. The yield of chitin by new procedure developed was 3.7%. The composition of extracted chitin contents was moisture 7.1%, ash 0.4%, protein 3.5%, lipid 3.1%. The results of degree of deacetylation in chitosan at 50% NaOH, $121^{\circ}C$, for 2 hrs was showed 82%. At the same alkali concentration and reaction concentration, a longer reaction time gave a decreased degree of deacetylation. The apparant viscosity was 0.09241 Pa in 1% chitosan from krill and 0.13826 Pa in standard chitosan.
For the use of Antartic krill(Euphausia superba Dana) as food resource, general composition, extracting condition of chitin and quality characteristics of chitosan were investigated. General composition of frozen krill(Euphausia superba Dana) was consisted of moisture 79.0%, protein 13.1%, lipid 4.0%, VBN 7.7mg%, ash 2.7%, others 1.2% and that of dried krill powder was moisture 5.6%, protein 56.1%, lipid 18.8%, ash 11.4%, others 8.1%. The condition of chitin extraction from krill powder was treated with 1N NaOH at $40^{\circ}C$ for removing protein, 1N HCl for excepting mineral substances and methanol for decoloring. The yield of chitin by new procedure developed was 3.7%. The composition of extracted chitin contents was moisture 7.1%, ash 0.4%, protein 3.5%, lipid 3.1%. The results of degree of deacetylation in chitosan at 50% NaOH, $121^{\circ}C$, for 2 hrs was showed 82%. At the same alkali concentration and reaction concentration, a longer reaction time gave a decreased degree of deacetylation. The apparant viscosity was 0.09241 Pa in 1% chitosan from krill and 0.13826 Pa in standard chitosan.
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문제 정의
따라서 본 연구에서 단백질을 추출하고 남은 잔사를 이용하여 키틴, 키토산을 제조하여 산업적인 활용도를 높이고져 하였다. 키틴은 게 새우 등의 갑각류의 cuticle, 곰팡이의 균사, 조개류, 메뚜기, 바퀴벌레와 같은 곤충류의 cuticle, 오징어 등의 연체동물의 기관에 존재하는 것으로 2-acetoamino-2-deoxy-D- glucose(N-acetyl-D-glucosami neg] P(l-4) 결합으로 이루어진 생체 고분자 물질로서 지구상에서 cellulose 다음으로 풍부한 천연 자원이다.
4) 이러한 성질을 식품산업에 실질적으로 이용하기 위한 것으로는 과일 및 달걀의 표면처리를 함으로서 저장성의 향상, 두부 제조 시 첨가로 단백질의 응고 및 저장성의 향상, 김치에 첨가하여 지나친 발효의 억제와 저장성 향상 등의 용도로 활용하기 위한 노력을 기울이고 있다. 본 실험에서는 무한한 자원량으로써 미래 식량으로서의 주목을 받고있는 크릴로부터 영양학적 가치가 높은 단백질을 회수하고 부산물로 생성되는 키틴을 활용하여 키토산을 제조하고 다양한 기능을 갖는 소재로 이용하기 위한 기본적인 연구를 수행하였다.
가설 설정
4: shell is removed by peeling machine.
제안 방법
15) 본 실험에서는 satndard chitosan(Sigma reagent)와 탈아세틸화 도가 가장 높은 키토산에 대하여 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0% 농도 별로 점도를 측정하였다. Shear rate(l/s)와 shear stress(Pa)에 대한 관계는 Fig.
2)즉, 시료와 standard chitosan(Sigma reagent)를 각각 0.5 g씩을 5% acetic acid 100 mZ에 녹인 후 증류수 30mZ에 1 mZ을 혼합한 후 0.1% toluidine blue solution을 2~3 drops 넣은 후 0.0025 N PVSK(potassium polyvinyl sulfate solution)으로 적정하는데 적정점은 액의 청색이 청자색으로 되고 백색 침전이 부유되기 시작하는 점으로 하였다. 계산식은 다음과 같다.
제조된 키토산을 건조시켜 5% acetic acid solution을 용매로 한 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0% 농도의 키토산 용액을 제조하여 원통형 점도계 (Hake Mscometer RV20, U.K)로 전단속도 0~ 1000 1/s, 측정온도 25℃에서 구한 측정값들은 Hakke sofeware support version 1, 2를 사용하여 분석하여 겉보기 점도를 측정하였다.
시료에 단백질 제거를 위해 1 N NaOH를 사용하였고 증류수로 세척한 후 1 N HC1 로 무기질을 포함한 산 가용성 성분을 제거, 여과하였다. 크릴로부터 키틴의 수율을 높이기 위한 온도 조건은 20, 40, 60, 80, 100℃ 각각의 온도와 2, 4, 6시간동안 1 N NaOH로 추출하였으며, 1 N HC1 로 처리한 후 methanol 을 사용하여 색소를 제거한 다음 세척, 여과하였다. 이 과정에서 남은 잔사를 건조시켜 키틴을 얻었다.
대상 데이터
남빙양에서 Krill(Euphausia superba Dana)을 어획 후 바로 급속냉동된 것을 이용하여 , 동결건조 후 powder 상태로 사용하였다.
이론/모형
수분, 지방, 단백질, 및 회분 등의 일반성분은 "/법에 따라 측정하였다.
키토산의 탈아세틸화도는 콜로이드 측정법 (PVSK 법)으로 측정하였다.2)즉, 시료와 standard chitosan(Sigma reagent)를 각각 0.
성능/효과
2) 분자량 10,000-40,000^ 키토산이 항균력이 크다고 알려져 있다.3)건강식품, 의약품, 사료, 토양개량제 등의 다양한 분야게 응용이 가능한 새로운 고부가 가치의 생물자원으로서 기대되고 있고 그 기능 중 식품업에 이용되고 있거나 응용될수 있는 것은 단백질 등의 고분자 물질의 흡착능, 항균 및 항 곰팡이성 , 항 돌연변이원성 , 지질 및 콜레스테롤 흡착과 체외 배출능, 색소 흡착능, 유화성, 점도 등이다.4) 이러한 성질을 식품산업에 실질적으로 이용하기 위한 것으로는 과일 및 달걀의 표면처리를 함으로서 저장성의 향상, 두부 제조 시 첨가로 단백질의 응고 및 저장성의 향상, 김치에 첨가하여 지나친 발효의 억제와 저장성 향상 등의 용도로 활용하기 위한 노력을 기울이고 있다.
standard chitosan(Sigma reagent)의 탈아세틸화도는 84%로 가장 높은 것으로 나타났고 크릴로부터 추출한 키토산의 경우 에는 121℃, 50% NaOH에서 2시간 동안 반응시겼을 정 도의 탈아세 틸화도를 나타내었으며 , 반응시 간이 증가할수록 탈아세틸화도가 감소하는 경향을 나타내었다. 3, 4, S 시간동안 반응시켰을때의 탈아세틸화도는 80, 79, 74%의 결과를 나타내 었다. Lee13）등의 보고에 의하면 홍게로부터 얻어진 10CTC의 경우 1시간 까지는 탈아세틸화도가 급격히 약 65%로 나타나고 이후에는 아주 완만하게 증가하 이 되어도 80%에 도달하지 않고 120℃의 경우에는 20분 이후 부터 탈아세틸화는 아주 완만하게 진행이 되어 1시간정도 반 응시켰을 때 탈아세틸화도가 80%에 도달한다고 보고되어 있는 데, 본 실험에서의 경우 2시간 반응시켰을 때 82%의 은 탈아세틸화도를 나타내고, 그 이후 점차 감소하는 경향을 나타내어 Lee12)의 보고와 완전히 일치하지 않았다.
2%의 결과를 보였다(Table 3). 40℃의 온도에서 시간별 조건을 검토하기 위하여 2, 4, 6시간씩 IN NaOH로 처리한 후 증류수로 수세, IN HC1처리, methanaol로 색소를 제거한 후의 결과는 4시간동안 처리했을 때 3.7%로 가장 높은 수율을 보였으며, 2, 4시간 처리했을때는 각각 2.52, 2.84%의 수율을 나타내었다 (Table 4). 이런 결과를 토대로 크릴로부터 키틴을 얻기 위한 최적 조건은 Fig.
standard chitosan(Sigma reagent)의 탈아세틸화도는 84%로 가장 높은 것으로 나타났고 크릴로부터 추출한 키토산의 경우 에는 121℃, 50% NaOH에서 2시간 동안 반응시겼을 정 도의 탈아세 틸화도를 나타내었으며 , 반응시 간이 증가할수록 탈아세틸화도가 감소하는 경향을 나타내었다. 3, 4, S 시간동안 반응시켰을때의 탈아세틸화도는 80, 79, 74%의 결과를 나타내 었다.
본 연구에서 사용한 raw 크릴과 크릴 powder의 일반성분 조성은 Table 1에 나타낸 바와 같이 수분 79.1, 5.6%, 단백질 13.1, 56.1%, 지방 4.0, 18.8%, 회분 2.7, 11.4%, 키타 1.1, 8.1%로 나타났다. 크릴의 일반성분은 연구자가 사용한 크릴의 크기, 성별, 연령, 어획시기에 따라 다소간의 차이점이 있었으며7-9)G* rantham' 에 의한 크릴 일반성분의 standard analytical value를 보면 수분 80.
본 연구에서 추출한 키틴과 Romo, 과 Ryung">이 추출한 키틴의 수율을 비교했을 때 Romo의 경우에는 키틴의 함량이 약 6.00%, Ryung의 경우에는 키틴의 함량이 약 5.82%로 보고된 것과는 달리 3.7%의 낮은 수율을 나타내고 있는데 이것은 일반성분의 함량에서 보면 Ryung과 Romo의 경우보다 lipid의 함량이 높게 나타났기 때문에 상대적으로 키틴의 함량이 적게 나온 것으로 사료된다.
84%의 수율을 나타내었다 (Table 4). 이런 결과를 토대로 크릴로부터 키틴을 얻기 위한 최적 조건은 Fig. 1과 같은 방법으로 추출한 결과 약 3.7%의 수율인 약 28 g의 키틴을 얻었다.
즉, shear rate가 증가함에 따라 shear stress가 증가 하였으며, 의사 가소성 유체 (pseudoplastic fluid) 특징을 나타내었다. 장'즈등의 결과에서는 탈아세틸화 과정에서 알칼리 용액의 농도, 반응 온도가 일정할 때 반응 시간이 길어질수록 점도는 감소하는 경향을 나타내고 Sigma사 키토산이 홍게에서 추출한 키토산보다 점도가 낮은 경 향을 나타냈으나, 본 실험에서는 Sigma사 키토산의 점도가 크 릴추출 키토산의 점도보다 높은 결과는 나타냈다. 농도가 1% 이고 shear rate 700 s-1 일때의 겉보기 점도는 standard chitosan은 0.
4과 같다. 즉, shear rate가 증가함에 따라 shear stress가 증가 하였으며, 의사 가소성 유체 (pseudoplastic fluid) 특징을 나타내었다. 장'즈등의 결과에서는 탈아세틸화 과정에서 알칼리 용액의 농도, 반응 온도가 일정할 때 반응 시간이 길어질수록 점도는 감소하는 경향을 나타내고 Sigma사 키토산이 홍게에서 추출한 키토산보다 점도가 낮은 경 향을 나타냈으나, 본 실험에서는 Sigma사 키토산의 점도가 크 릴추출 키토산의 점도보다 높은 결과는 나타냈다.
Raw krill의 경우 Grantham10)의 보고와 유사한 경향을 나타내고 있으나 단백질의 경우 함량이 낮았으며, 지방의 함량 이 다소 높은 것으로 나타났다. 크릴 powder의 경우에는 Romo,과 Ryungm등의 연구결과와 비교할 때 본 실험의 크릴 의 단백질 함량이 가장 낮게 나타났으며, 지방의 함량이 디소 높게 나타난 결과를 보였다. 이러한 결과도 볼때 본 실험에서 사용한 크릴은 지방함량이 높은 시료인 것으로 생각된다.
크릴로부터 추출한 키틴의 일반성분 분석의 결과는 수분 7.1%, 회분 0.4%, 질소함량 3.5%, 지방 3.1%로 나타났다. 상업적 chitin 제품의 질소 함량은 6~7%로 보고12)되어 있는데, 본 실험의 결과는 이 보고와는 다소 차이가 있었다.
크릴에서 추출한 키틴을 50% NaOH을 사용하여 121℃에서 2, 3, 4, 5시간 각각에서 탈 아세틸화 과정을 거쳐 키토산을 제조한 결과 키토산으로의 평균 수율은 약 80%를 보였다.
키틴을 추출하기 위해 20, 40, 60, 80, 100℃각각의 온도에서 2시간씩 IN NaOH를 사용하여 단백질을 제거한후 1N HCl로 탄산칼슘을 제거하고 methan이을 사용하여 색소를 제거, 여과, 건조했을 때 40℃에서 가장 높은 수율인 2.6%를 나타냈으며, 각 온도에 대한 각각의 수율은 1.3, 2.3, 2.4, 2.2%의 결과를 보였다(Table 3). 40℃의 온도에서 시간별 조건을 검토하기 위하여 2, 4, 6시간씩 IN NaOH로 처리한 후 증류수로 수세, IN HC1처리, methanaol로 색소를 제거한 후의 결과는 4시간동안 처리했을 때 3.
후속연구
3)건강식품, 의약품, 사료, 토양개량제 등의 다양한 분야게 응용이 가능한 새로운 고부가 가치의 생물자원으로서 기대되고 있고 그 기능 중 식품업에 이용되고 있거나 응용될수 있는 것은 단백질 등의 고분자 물질의 흡착능, 항균 및 항 곰팡이성 , 항 돌연변이원성 , 지질 및 콜레스테롤 흡착과 체외 배출능, 색소 흡착능, 유화성, 점도 등이다.4) 이러한 성질을 식품산업에 실질적으로 이용하기 위한 것으로는 과일 및 달걀의 표면처리를 함으로서 저장성의 향상, 두부 제조 시 첨가로 단백질의 응고 및 저장성의 향상, 김치에 첨가하여 지나친 발효의 억제와 저장성 향상 등의 용도로 활용하기 위한 노력을 기울이고 있다. 본 실험에서는 무한한 자원량으로써 미래 식량으로서의 주목을 받고있는 크릴로부터 영양학적 가치가 높은 단백질을 회수하고 부산물로 생성되는 키틴을 활용하여 키토산을 제조하고 다양한 기능을 갖는 소재로 이용하기 위한 기본적인 연구를 수행하였다.
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