유기산을 이용한 한천의 올리고당화 조건을 검색한 결과. 유기산 조건에 관계없이 온도에 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, $100^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 한천이 올리고당으로 분해되지 못하였다. 반면, $100^{\circ}C$와 $120^{\circ}C$ 조건은 유기산의 종류와 농도에 관계없이 올리고당화 할 수 있는 조건이었으며, 유기산 종류 및 농도, 처리시간에 따라 분해율의 차이를 나타내었는다. 즉 유기산의 농도가 높고 처리 시간이 길수록 분해율은 높았고, $120^{\circ}C$ 조건에서는 처리시간 90분 이후로는 $0.5\%$ 와 $0.7\%$의 유기산 농도가 큰 차이가 없었으며, 분해율만을 고려한 처리 유기산 조건은 citrate나 malate $0.5\%$가 적절한 것으로 확인되었다. 마이크로파 처리나 초음파 처리에 의한 한천의 분해율은 $5\%$가 이내로 매우 부분적으로 일어나 저분자화나 올리고당화의 가열매체로서는 의미가 없었다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 얻어진 분해물의 TLC 상의 형태는 유기산의 종류에 따라 다소 차이가 있었으며, 분해 온도가 높을수록 저분자획분이 많이 나타났다. TLC 상에서 나타난 spot 들의 중합도를 확인한 결과. 평균 중합도가 2$\~$6 정도인 한천 올리고당인 것으로 확인되었다.
유기산을 이용한 한천의 올리고당화 조건을 검색한 결과. 유기산 조건에 관계없이 온도에 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, $100^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 한천이 올리고당으로 분해되지 못하였다. 반면, $100^{\circ}C$와 $120^{\circ}C$ 조건은 유기산의 종류와 농도에 관계없이 올리고당화 할 수 있는 조건이었으며, 유기산 종류 및 농도, 처리시간에 따라 분해율의 차이를 나타내었는다. 즉 유기산의 농도가 높고 처리 시간이 길수록 분해율은 높았고, $120^{\circ}C$ 조건에서는 처리시간 90분 이후로는 $0.5\%$ 와 $0.7\%$의 유기산 농도가 큰 차이가 없었으며, 분해율만을 고려한 처리 유기산 조건은 citrate나 malate $0.5\%$가 적절한 것으로 확인되었다. 마이크로파 처리나 초음파 처리에 의한 한천의 분해율은 $5\%$가 이내로 매우 부분적으로 일어나 저분자화나 올리고당화의 가열매체로서는 의미가 없었다. $100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 얻어진 분해물의 TLC 상의 형태는 유기산의 종류에 따라 다소 차이가 있었으며, 분해 온도가 높을수록 저분자획분이 많이 나타났다. TLC 상에서 나타난 spot 들의 중합도를 확인한 결과. 평균 중합도가 2$\~$6 정도인 한천 올리고당인 것으로 확인되었다.
The optimum organic acid and temperature conditions were investigated for the preparation of oligosaccharides from agar. The tested organic acids were acetate, citrate, lactate, malate, and succinate and the conditions for oligosaccharides preparation were $0.3\%,\;0.5%;and\;0.7\%$ organi...
The optimum organic acid and temperature conditions were investigated for the preparation of oligosaccharides from agar. The tested organic acids were acetate, citrate, lactate, malate, and succinate and the conditions for oligosaccharides preparation were $0.3\%,\;0.5%;and\;0.7\%$ organic acid concentrations at $80\~120^{\circ}C.$ The low concentration of organic acid below $0.3\%$ decreased the degrading ratio and the high concentration up $0.5\%$ could not changed the degrading ratio. Conditions below $100^{\circ}C$ was not good for degrading agar. But $100^{\circ}C\;or\;120^{\circ}C$ was optimal temperature conditions for agarooligosaccharides according to the organic acid type and concentration. The organic acid concentration was $0.5\%$ and organic acid was the citrate or malate. The treatment time considered optimum was 120$\~$180 min. The maximal degrading ratio giving optimum conditions such as $100^{\circ}C\;and\;120^{\circ}C\;was\;35.5\%\;and\;38.7\%,$ respectively. The agarooligosaccharides prepared by autoclaving at $100^{\circ}C\;and\;120^{\circ}C$ were 2$\~$7 species oligomer.
The optimum organic acid and temperature conditions were investigated for the preparation of oligosaccharides from agar. The tested organic acids were acetate, citrate, lactate, malate, and succinate and the conditions for oligosaccharides preparation were $0.3\%,\;0.5%;and\;0.7\%$ organic acid concentrations at $80\~120^{\circ}C.$ The low concentration of organic acid below $0.3\%$ decreased the degrading ratio and the high concentration up $0.5\%$ could not changed the degrading ratio. Conditions below $100^{\circ}C$ was not good for degrading agar. But $100^{\circ}C\;or\;120^{\circ}C$ was optimal temperature conditions for agarooligosaccharides according to the organic acid type and concentration. The organic acid concentration was $0.5\%$ and organic acid was the citrate or malate. The treatment time considered optimum was 120$\~$180 min. The maximal degrading ratio giving optimum conditions such as $100^{\circ}C\;and\;120^{\circ}C\;was\;35.5\%\;and\;38.7\%,$ respectively. The agarooligosaccharides prepared by autoclaving at $100^{\circ}C\;and\;120^{\circ}C$ were 2$\~$7 species oligomer.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 저농도의 유기산을 사용하여 한천으로부터 기능성 올리고당을 생산하는데 목적을 두고 다양한 조건 실험에 대하여 검토하였다.
제안 방법
가열 분해 처리 처리는 온도 조절이 가능한 water bath (VS 1205SW, Vision Inc., Korea)를 이용하여 80~100t 온도 범위에서 행하였고, HOt(7Lbs 가압)와 120t (15Lbs 가압)의 가압 가열 처리는 고압멸균기 (Sanyo Co, MLS 3020, Japan)를 이용하였다. 마이크로파 가열은 마이크로파 장치 (MDS 2000, CEM Co.
, Korea)를 이용하여 80~100t 온도 범위에서 행하였고, HOt(7Lbs 가압)와 120t (15Lbs 가압)의 가압 가열 처리는 고압멸균기 (Sanyo Co, MLS 3020, Japan)를 이용하였다. 마이크로파 가열은 마이크로파 장치 (MDS 2000, CEM Co., USA)를 이용하여 온도, 시간 및 처리강도 (power)를 조절하면서 처리하였으며, 초음파 처리는 고강도 초음파 처리기(VCX 600-20 kHz, Sonics & Materials Inc., USA)를 이용하였으며, 사용한 probe는 tapered microtips (03 mm) 였다.
한천 분해를 위한 적절한 유기산 농도 범위를 결정하기 위해 각 농도의 유기산 용액에 1%의 농도로 한천을 가하고 1000 1시간 처리하여 분해율을 확인하였다 (Fig. 1). 유기산의 종류에 관계없이 1% 농도까지는 분해율이 지속적으로 증가하였으나, 1% 이상의 농도에서는 분해율에 큰 변화가 없었다.
또한 분해율을 고려하지 않는다면 유기산의 종류에 관계없이 분해 온도 및 시간 조절만으로도 목적하는 분해물을 얻을 수는 있음을 알 수 있었다. 한편, TLC 상에서 확인된 획분들의 올리고당 유무를 판별하는 것은 직접적으로 크로마토그래피를 통해 분자량을 측정하는 것이 확실하지만 본 연구에서는 전체 분해물의 중합도를 간접적으로 측정하여 올리고당 유무를 판별하였다. 그 방법으로 중합도를 측정하였는데, 즉 환원당에 대한 전당의 비로서 DP를 측정한 결과, 분해율에서도 확인되었던 것처럼 2~6 정도의 중합 도를 나타내었다 (Table 8).
대상 데이터
한천과 acetate, citrate, lactate, malate, succinate와 같은 5종의 유기산은 시판 제품 (Sigma Co, USA)을 구입하여 사용하였다.
성능/효과
한편, 90℃에서의 전체적 경향은 80t 조건과 유사하였으나, 유기산 농도와 처리시간에 따른 분해율의 차이는 크지 않은 것으로 나타났고, 80t 조건에서 나타났던 유기산에 의한 한천의 입자화 현상은 나타 나지 않았다 (Table 2). 100℃에서는 60분 및 90분 분해로는 citrate 이용 구간이 가장 분해율이 높게 나타났고, 120분 이상 분해할 경우, 0.7% 농도의 citrate, lactate 및 malate에서는 20% 정도의 분해율을 나타내었으며 0.5% 농도에서는 유기산 종류에 따른 차이는 별로 없었다 (Table 3).
마이크로파 처리나 초음파 처 리에 의한 한천의 분해율은 5% 이내로 매우 부분적으로 일어나 저분자화나 올리고당화의 가열매 체로서는 의미가 없었다. 110t 이상의 온도에서 얻어진 분해물의 TLC 상의 형태는 유기산의 종 류에 따라 다소 차이가 있었으며, 분해 온도가 높을수록 저분자 획분이 많이 나타났다. TLC 상에서 나타난 spot 들의 중합도를 확인한 결과.
온도를 달리하여 유기산 처리한 한천의 가수분해율은 온도가 높아짐에 따라 분해율이 증가하였고, 유기산의 농도에도 비례하여 증가하였다. 80℃에서는 유기산의 농도에 따른 분해율의 차이가 큰 것이 특징적이었는데 (Table 1), 0.3% 유기산 농도에서는 분해시간에 따른 큰 차이를 보이지 않았으나, 0.7%의 유기산 농도에 서는 분해 시간에 따라 큰 차이를 보였으며, citrate나 malate 용 액에서는 90분 이상 분해 처리가 60분 처리 경우보다 10배 이상의 높은 분해율을 나타내었다. 몇몇 실험 조건에서는 분해 시간이 짧 은 경우, 0.
동일 조 건에서 처리시간을 60분으로 하였을 때 각 농도의 유기산 조건에서 약 2% 정도 분해율이 상승하였다. Malate의 경우 60분 처리로 최대 9.7% 정도의 분해율을 나타내었고, 다른 유기산은 최대 3% 정도의 분해율을 보여, 전체적 마이크로파 처리 조건이 적절한 한 천 분해 처리 방법이 아니라는 사실을 확인할 수 있었다. 50t에서 초음파 전처리 조건에서는 유기산의 종류, 유기산 농도 및 처리 시간에 별로 영향을 받지 않았으며, 분해율도 1%를 넘지 못했다 (Table 7).
한편, TLC 상에서 확인된 획분들의 올리고당 유무를 판별하는 것은 직접적으로 크로마토그래피를 통해 분자량을 측정하는 것이 확실하지만 본 연구에서는 전체 분해물의 중합도를 간접적으로 측정하여 올리고당 유무를 판별하였다. 그 방법으로 중합도를 측정하였는데, 즉 환원당에 대한 전당의 비로서 DP를 측정한 결과, 분해율에서도 확인되었던 것처럼 2~6 정도의 중합 도를 나타내었다 (Table 8). 실제 TLC 상에서 나타난 획분들이 분자량에서는 차이가 있겠지만 올리고당이 확실하였고, 효소 분해 에 의한 한천 올리고당과도 구별되었다 (Joo et al.
대체적으로 분해 온도는 TLC상의 형태로도 110~ 120℃가 적절하였고, 분해 시간의 조 절로 과도한 분해에 의한 저분자 물질의 다량 생성을 막는 것이 필요하였다. 또한 분해율을 고려하지 않는다면 유기산의 종류에 관계없이 분해 온도 및 시간 조절만으로도 목적하는 분해물을 얻을 수는 있음을 알 수 있었다. 한편, TLC 상에서 확인된 획분들의 올리고당 유무를 판별하는 것은 직접적으로 크로마토그래피를 통해 분자량을 측정하는 것이 확실하지만 본 연구에서는 전체 분해물의 중합도를 간접적으로 측정하여 올리고당 유무를 판별하였다.
50t에서 초음파 전처리 조건에서는 유기산의 종류, 유기산 농도 및 처리 시간에 별로 영향을 받지 않았으며, 분해율도 1%를 넘지 못했다 (Table 7). 상기한 것처럼 유기산에 의한 한천의 분해 조건으로 분해율로만 판단해본다면, 120℃ 고온가압처리 조건하에서 0.5% 또는 0.7%의 citrate나 malate를 이용하는 것이 가장 효과적이었다.
온도를 달리하여 유기산 처리한 한천의 가수분해율은 온도가 높아짐에 따라 분해율이 증가하였고, 유기산의 농도에도 비례하여 증가하였다. 80℃에서는 유기산의 농도에 따른 분해율의 차이가 큰 것이 특징적이었는데 (Table 1), 0.
유기산을 이용한 한천의 올리고당화 조건을 검색한 결과, 유기 산 조건에 관계없이 온도에 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 100℃ 이하의 온도에서는 한천이 올리고당으로 분해되지 못하였다. 반면, 110℃와 120t 조건은 유기산의 종류와 농도에 관계없이 올리고당화 할 수 있는 조건이었으며, 유기산 종류 및 농도, 처리시간에 따라 분해율의 차이를 나타내었는다.
반면, 110℃와 120t 조건은 유기산의 종류와 농도에 관계없이 올리고당화 할 수 있는 조건이었으며, 유기산 종류 및 농도, 처리시간에 따라 분해율의 차이를 나타내었는다. 즉 유기산의 농도가 높 고 처리 시간이 길수록 분해율은 높았고, 120℃ 조건에서는 처리 시간 90분 이후로는 0.5%와 0.7%의 유기산 농도가 큰 차이가 없 었으며, 분해율만을 고려한 처리 유기산 조건은 citrate나 malate 0.5%가 적절한 것으로 확인되었다. 마이크로파 처리나 초음파 처 리에 의한 한천의 분해율은 5% 이내로 매우 부분적으로 일어나 저분자화나 올리고당화의 가열매 체로서는 의미가 없었다.
1101에서는 100℃보다 전체적으로 유기산 종류나 농도, 분해 시간에 관계없이 분해율이 증가하였으며 (Table 4), 2시간 분해에 서는 대개 20%가 넘는 분해율을 나타내었고, citrate, lactate 및 malate는 30% 이상의 분해율을 나타내었다. 특히 citrate나 ma- late의 경우 0.5% 농도에서 60분 처리로 20% 이상의 분해율을 나 타내어 한천 분해물을 제조하기 위한 유기산으로는 malate나 cit- rate가 적절하다는 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. 한편, 분해 온도 120t의 경우 citrate와 malate의 농도에 따라서는 60분 분해 로 30% 정도의 분해율을 나타내었고, 120분 이상 처리시에는 유 기산과 처리농도에 따라 40%를 넘는 분해율을 나타내었는데 (Table 5), 이는 효소 처리법보다 15~20% 이상 높은 분해율이었 다 (Joo et al, 1998b).
유기산 종류에 따른 차이는 확연하게 구분되지 않았지만, 온도에 따른 변화는 어느 정도 확인 되었다. 특히 분해 시간이 경과함에 따라 저분자 획분이 TLC 상 에서 나타났고, 유기산으로는 citrate와 malate를 사용한 경우가 낮은 온도에서도 뚜렷한 분해가 일어났다. 대체적으로 분해 온도는 TLC상의 형태로도 110~ 120℃가 적절하였고, 분해 시간의 조 절로 과도한 분해에 의한 저분자 물질의 다량 생성을 막는 것이 필요하였다.
한편, 유기산 분해 조건은 분해 산물의 분해율, 올리고당의 생성 정도 및 기능특성 등의 측면에서 어느 처리 조건이 유효할 것인 지는 향후 충분한 실험이 이루어져야 할 것으로 생각된다. 하지만 유기산 처리로 얻어지는 분해물의 특정 기능성을 예측할 수 없어 서 분해율과 TLC 상의 올리고당 획분, 분해 처리 후의 풍미 및 식품 첨가물로서의 용도 등으로 판단해 볼 때 citrate나 malate가 적절할 것으로 판단되었으며, lactate나 succinate 분해 산물이 특정 기능성을 가지고 있을 때에는 이들 유기산도 충분히 고려해야 할 대상으로 여겨진다.
한편, 90℃에서의 전체적 경향은 80t 조건과 유사하였으나, 유기산 농도와 처리시간에 따른 분해율의 차이는 크지 않은 것으로 나타났고, 80t 조건에서 나타났던 유기산에 의한 한천의 입자화 현상은 나타 나지 않았다 (Table 2). 100℃에서는 60분 및 90분 분해로는 citrate 이용 구간이 가장 분해율이 높게 나타났고, 120분 이상 분해할 경우, 0.
한편, 분해 온도 120t의 경우 citrate와 malate의 농도에 따라서는 60분 분해 로 30% 정도의 분해율을 나타내었고, 120분 이상 처리시에는 유 기산과 처리농도에 따라 40%를 넘는 분해율을 나타내었는데 (Table 5), 이는 효소 처리법보다 15~20% 이상 높은 분해율이었 다 (Joo et al, 1998b). 한편, 상대적으로 낮은 온도에서 분해율이 낮았던 acetate나 succinate에서도 30% 이상의 분해율을 나타내어 한천의 분해는 결국 100t 이하의 낮은 온도에서는 처리 유 기산의 종류에 다소 의존하지만 12이의 고온에서는 유기산의 종 류보다는 처리 온도에 의존하는 경향을 보여주었다.
후속연구
한편, 유기산 분해 조건은 분해 산물의 분해율, 올리고당의 생성 정도 및 기능특성 등의 측면에서 어느 처리 조건이 유효할 것인 지는 향후 충분한 실험이 이루어져야 할 것으로 생각된다. 하지만 유기산 처리로 얻어지는 분해물의 특정 기능성을 예측할 수 없어 서 분해율과 TLC 상의 올리고당 획분, 분해 처리 후의 풍미 및 식품 첨가물로서의 용도 등으로 판단해 볼 때 citrate나 malate가 적절할 것으로 판단되었으며, lactate나 succinate 분해 산물이 특정 기능성을 가지고 있을 때에는 이들 유기산도 충분히 고려해야 할 대상으로 여겨진다.
참고문헌 (13)
Araki. C.L. 1965. Some recent studies on the polysaccharides of agarophytes, pp. 3-17. In E.G. Young and J.L. Maclahan (ed.), Proc. Int. Seaweed Symp. 5, Pergamon Press, London.
Durkworth, M. and W. Yaphe. 1970. Thin-layer chromatographic analysis of enzymic hydrolysates of agar. J. Chrom., 49, 482-487.
Durkworth, M. and W. Yaphe. 1971. The structure of agar. Part 1. The fractionation of a complex mixture of polysaccharides. Carbohydr. Res., 16, 189-197.
Groleau, D. and W. Yaphe. 1977. Enzymatic hydrolysis of agar; purification and characterization of $\beta$ -neoagarotetraose hydrolase from Pseudomonas atlantica. Can. J. Microbiol., 23, 672-679.
Joo, D.S., H.M. Song, J.S. Lee, S.Y. Cho and E.H. Lee. 1998a. Characterization and purification of agarase from Cytophaga sp. ACLJ-18. Korean J. Biotechnol. Bioeng., 13, 320-324 (in Korean).
Joo, D.S., S.Y. Cho and E.H. Lee. 1998b. Preparation of agar hydroIysates by agarase and functionality of the hydrolysates. Korean J. Biotechnol. Bioeng., 13, 378-382 (in Korean).
Kato, I. 1999. The functions of agar and agaro-oligosaccharides. Food & Develop., 33, 44-46 (in Japanese).
Kim, B.J., S.D. Ha, D.J. Lim, C.M. Song and J.Y. Kong. 1998. Production of agarooligosaccharides using of agarase from marine bacterium Bacillus cereus ASK202. Korean J. Biotech. Bioeng., 13, 524-529 (in Korean).
Leon, O., L. Quintana, G. Peruzzo and J.C. SIebe. 1992. Purification and properties of an extracellular agarase from Alteromonas sp. strain C-1. Appl. Environ. Microbiol., 58, 4060-4063.
Morrice, L.M., M.W. McLean, F.B. Williamson and W.F. Long. 1983. $\beta$ -Agarase I and II from Pseudomonas atlantica purifications and some properties. Eur. J. Biochem., 135, 553-558.
Rees, D.A. 1969. Structural conformation and mechanism in the formation of polysaccharide gels and networks. Adv. Carbohydr. Biochem., 24, 267-332.
Somogyi, M. and N. Nelson. 1952. Notes on sugar determination. J. BioI. Chern., 195, 19-23.
Waniska, R.D. and J.E. Kinsella. 1980. Comparison of methods for separating oligosaccharides: ultrafiltration, gel permeation and adsorption chromatography. J. Food Sci., 45, 1259-1262.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.