초록 ▼

1.목적
갈조류는 건물기준으로 약 30-67％의 탄수화물을 함유하고 있으며, 그 중 70-80％는 알긴산이 차지하고 있다 그러나 알긴산의 이용 및 고부가가치화와 관련된 연구는 충분히 되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 알긴산을 우리나라 연근해산 갈조류로부터 효과적으로 추출할 수 있는 추출방법의 최적화와 알긴산의 저분자화를 통하여 해조다당류 기능성 증진 방법의 개발과 실용화를 목표로 한다
2. 중요성
연구개발 목표성취에서 얻어지는 결과에 대하여 산업적 기술적인 중요성을 요약하면 다음과 같이 정리된다.
(1) 연근

1.목적
갈조류는 건물기준으로 약 30-67％의 탄수화물을 함유하고 있으며, 그 중 70-80％는 알긴산이 차지하고 있다 그러나 알긴산의 이용 및 고부가가치화와 관련된 연구는 충분히 되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 알긴산을 우리나라 연근해산 갈조류로부터 효과적으로 추출할 수 있는 추출방법의 최적화와 알긴산의 저분자화를 통하여 해조다당류 기능성 증진 방법의 개발과 실용화를 목표로 한다
2. 중요성
연구개발 목표성취에서 얻어지는 결과에 대하여 산업적 기술적인 중요성을 요약하면 다음과 같이 정리된다.
(1) 연근해산 갈조자원으로부터 이용가치가 높은 알긴산을 갈조 종류별로 경제성 측면에서 효과적인 추출방법을 확립하기 위함
(2) 분자구조 변형 알긴산의 기능성을 밝혀 원래의 알긴산보다는 획기적으로 기능성을 개량한 알긴산의 생산을 위한 고부가 기술 개발
(3) 분자구조 변형 알긴산의 생산방법 확립으로 부가가치의 증대에 의한 새로운 산업화에 기여하기 위함
(4) 해조 자원 유래 생물 자원에서 발굴된 특수 다당류의 유용성의 증대와 그 개발로 인하여 우리나라 해조류 양식산업의 소득 증대에 기여 가능

Abstract ▼

Seaweed alginates consist of D-mannuronate and its C-5 epimer, L -guluronate. Alginates are widely used industrially as stabilizers, emulsifiers, and gelling agents because of their ability to retain water, viscosifying and stabilizing properties. The molecular weight (Mw) and molar ratio of D-mannu

Seaweed alginates consist of D-mannuronate and its C-5 epimer, L -guluronate. Alginates are widely used industrially as stabilizers, emulsifiers, and gelling agents because of their ability to retain water, viscosifying and stabilizing properties. The molecular weight (Mw) and molar ratio of D-mannuronate to L-guluronate (M/G ratio) are dependent on the algal species and harvest time as well as the location of the polymer in plants. The M/G ratio and Mw of alginate affect on the properties of alginates.
The relative molar ratio of mannuronate in the alginate hydrolyzed with 2 N sulfuric acid increased with reaction time. The two partitions of mannuronate (80.9％ purity) and guluronate (62.8％ purity) were isolated from the alginate hydrolyzed with 80% sulfuric acid for 3 hr and sequentially with 2N sulfuric acid for 2 hr. The Mw and viscosity of alginate decreased with reaction temperature, time, and concentration of hydrochloric acid, whereas solubility and emulsifying ability increased. Polymannuronate (92％ purity) and polyguluronate (87％ purity) were isolated from alginate hydrolyzed with hydrochloric acid for 2 hr at $100^{\circ}C$.
The Nucleosil 10 SB and Zorbax column chromatography was used to separate uronic acid from alginate hydrolyzed with acetic acid. Isolation of polymannuronate and polyguluronate from alginates hydrolyzed with sulfuric acid was conducted by the column chromatography with the specific concentration, velocity, and pH of potassium phosphate solution as the elution buffer.
Major study on preparation of alginate with low Mw and isolation of polymannuronate and polyguluronate for new applications of seaweed alginate has been investigated with inorganic acid such as hydrochloric and sulfuric acids. However, the recent method for isolation of polymannuronate or polyguluronate with inorganic acids resulted in another problems to be solve for the environmental protection. The new and simple method with organic acids, which have been used as food additives for its safety, for preparation of alginate with low Mw and isolation of polymannuronate and polyguluronate was developed in this study. During this work, polymannuronate with low Mw was isolated with prospected yield and mechanism. Isolated polymannuronate as the functional additives and/or foods will be used for new applications of seaweed alginate.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...19
• 1. 연구개발의 목적...19
• 2. 연구개발의 필요성...19
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...25
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...28
• 제 1 절 연구수행 방법...28
• 1. 해조다당류의 생물자원개발...28
• 가. 갈조자원 알긴산의 원조별 추출조건 확립...28
• (1) 갈조류로부터 알긴산 추출조건...28
• 나. 갈조자원 알긴산의 물리화학적 특성...29
• (1) 알긴산의 분자량, 점도 및 금속이온에 대한 선택성 등 물리화학적 성질...29
• (가) 분자량...29
• (나) 점도...29
• (다) 용해도...29
• (라) 유화능...29
• (마) 흡유능...29
• (바) 금속이온 결합능...30
• 다. 갈조자원 알긴산의 생리기능적 특성...30
• (1) 알긴산의 혈청지질개선효과...30
• (가) 동물실험용 실험식이의 조제...30
• (나) 실헐동물의 사육...31
• (다) 실험동물의 분석시료...32
• (2) 지방세포네 지방축적저해 효과...34
• (가) 3T3-L1 세포배양 및 분화...34
• (나) Conditioned media 및 cell lysate 조제...35
• (다) Glucose 농도 측정...35
• (라) 중성지질 농도 측정...35
• (마) GPDH활성 측정...35
• (바) Oil red O 염색...35
• 2. 해조다당류의 분자구조변형과 그 특성...36
• 가. 알긴산의 저분자화 조건...36
• (1) 저분자화 최적조건 확립...36
• (가) 저분자화 조건...36
• 나. 저분자화 알긴산의 분리조건 구명...36
• (1) 저분자화 알긴산의 정제...36
• (2) 순도검정...36
• 다. 저분자화 알긴산의 물리화학적ㆍ생리기능적 특성...37
• (1) 분자량 및 M/G 비율...37
• (가) 분자량...37
• (나) M/G 블록...37
• (2) 금속이온 결합능...37
• (3) 생리기능적 증진효과 검정...37
• (가) 동물실험용 식이의 조제...37
• (나) 3T3-L1 지방세포의 분화 및 지방축적저해 작용...39
• (4) 저분자화 알긴산의 항암성 효과...41
• (가) HT-29 cell 항암성 효과 실험...41
• 3. 저분자화 알긴산의 산업화 연구...41
• 가. 기능성 알긴산의 대량생산 최적조건 확립...41
• (1) 저분자화 알긴산의 대량생산 조건...41
• (가) 생산공정...41
• (나) 주요공정도...42
• (다) 분자량 측정...43
• (라) 순도검정...43
• 나. 식품기능성 개량제로서의 이용에 관한 연구...44
• (1) 물성시험...44
• (2) 분자량 및 M/G 비율...44
• (3) 금속이온 결합능...44
• 다. 생리기능성 효과 검정...44
• (1) 생리기능 효과 검정(식이 및 음용효과)...44
• (가) 동물실험용 실험식이 조제...44
• (나) 실험동물의 사육...46
• (다) 실험동물의 처리...46
• (라) 지질분석용 시료의 조제...47
• (마)실험동물 시료의 분석...47
• (바) 분변 분석용 시료조제...47
• (사) 간 조직 염색...48
• (아) Leptin 농도 측정...48
• (2) 안전성 검사(독성검사)...50
• 4. 통계처리...51
• 제 2 절 연구내용...52
• 제 3 절 연구결과...54
• 1. 해조다당류의 생물자원개 발...54
• 가. 갈조자원 알긴산의 원조별 추출조건 확립...54
• (1) 알긴산 추출조건...54
• (2) 알긴산 조성...58
• 나. 갈조자원 알긴산의 물리 화학적 특성...65
• 다. 갈조자원 알긴산의 생리 기능성 효과...70
• (1) 혈칭지질 개선효과...70
• (가) 식이 효과...70
• (2) 지방세포내 지방축적 저해 효과...80
• (가) 3T3-L1 세포의 glucose 소비량...80
• (나) 중성지질 농도...81
• (다) GPDH의 활성...81
• (라) 지방분화세포의 Oil-red O 염색...82
• 라. 요약...83
• 2. 해조다당류의 저분자화와 그 특성...84
• 가. 알긴산의 저분자화 조건...84
• (1) 저분자화 최적조건 탐색...84
• 나. 저분자화 알긴산의 물리화학적ㆍ생리기능직 특성...87
• (1) 분자량 및 M/G 비율의 구명...87
• (2) 저분자화 알긴산의 물성...88
• (가) 물성시험...88
• (3) 금속이온에 대한 선택적 반응성...92
• (4) 생리 기능성 증진효과...93
• (가) 식이 효과...93
• (나) 3T3-L1 지방세포중의 leptin농도에 미치는 영향...99
• (다) 항암성 효과...103
• 다. 요약...104
• 3. 저분자화 알긴산의 산업화 연구...105
• 가. 기능성 알긴산의 대량생산 최적조건의 확립...105
• (1) 저분자화 알긴산의 대량생산 조건...105
• 나. 식품기능성 개량제로서의 이용에 관한 연구...106
• (1) 대량생산된 저분자화 알긴산의 물성...106
• 다. 생리기능성 소재로서의 검정...109
• 라. 요약...128
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...129
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...132
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...135
• 제 7 장 참고문헌...136