Stachyose를 준비하는 방법?

인간의내장은 복잡한 미생물 생태계이다.세균은 1,000 종 이상이 있으며, 유익균과 유해균의 생태적 균형은 숙주의 건강에 직접적으로 영향을 미친다 [1-2].프로바이오틱스에 대한 과학적 합의 (The Scientific Consensus on Probiotics, 2020년판)[3] 에서는 프로바이오틱스가 장내 동식물의 비율을 조절함으로써 인간의 장 건강을 개선할 수 있다고 한다.

그 " food"of 프로바이오틱스는 프리바이오틱스라고 하는데, 유익장내 세균의 성장을 촉진하여 유리한 군집 구조를 형성하는 기능을 가진 널리 알려진 영양소이며 [4-6], 프리바이오틱스의 개념은 1995년 Giboson과 Robefroid에 의해 처음 제안되었고 [7], 프로바이오틱스의 개념은 1995년 Giboson과 Robefroid에 의해 처음 제안되었다 [8].프리바이오틱스의 개념은 1995년 Giboson과 Robefroid에 의해 처음 제안되었으며 [7], 일반적인 프리바이오틱스로는 올리고프락토스 (oligofructose), 대두올리고당류 (soybean oligosaccharide), 올리고당류 (oligosaccharides), 올리고당류 (oligoisomaltose), 올리고갈락토스 (oligogalactose), 프럭토올리고당류 (fructooligosaccharides) [8] 등이 있다.프럭토스는 일반적인 프리바이오틱스와 비교해 " 슈퍼 비피도제닉팩터"로 알려진 비피dobacterium intestinalis [9]와 같은 유익균의 증식을 더 효율적으로 촉진할 수 있으며, [10] 최근 장내 기능성 식품의 원료로 각광받고 있다.

Stachyose목화씨 글리코사이드의 갈락토사이드 계열에 속하는 자연발생적인 테트라당류로, 비환원성 기능성 올리고당 [11~12]으로 순수한 형태의 백색 분말이며, 약간 달며, 자당의 22% 정도의 단맛을 낸다 [13].과당의 분자식은 C24H42O21 이고, 분자구조는 갈락토스-갈락토스-글루코스-과당 (galactose-galactose-glucose-fructose) 이며, [그림 1에서 볼 수 있듯이 전형적인 목화씨 올리고당과의 일종이며 [14-15] (그림 2에서 볼 수 있듯이), 라비아과의 과당 (Fructus) 속 식물에서 주로 존재한다.최근 과당의 생리적 기능이 지속적으로 탐구되고 있으며, 지금까지 보고된 기능으로는 면역 조절, 배변 개선, 화학적 간 손상 예방, 비타민 B의 합성, 미량 원소의 장 흡수 촉진, 당뇨병 예방 등이 있다 [16-21]. 수크로스는 의약품, 식품, 화장품 및 기타 분야 [22]에 널리 사용된다.

국내외 시장의 수요 증가는 광범위한 응용 가능성을 가지고 있지만 효율적인 생산 방법의 부족으로 고순도 트레오닌의 비용이 높아 응용 프로그램의 개발에 제한을 받고 있으므로, 고순도 트레오닌을 생산하는 빠르고 효율적이며 저렴한 방법을 모색하는 것은 매우 중요하다.

…의 준비Stachyose 파우더 주로 추출과 정제의 두 단계로 나뉜다.본 논문은 과당의 제조 공정의 현재까지의 발전 과정을 바탕으로 과당 추출 및 정제에 대한 연구 진행 과정을 살펴보고, 다양한 제조 공정의 장단점에 대해 논의하여, 과당의 산업적 생산과 관련된 연구 작업에 참고자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

stachyose의 준비 개요 1

최근 몇 년 동안 과당의 제조 과정에 대한 연구 결과가 천 개 이상 있으며, 이는 다양한 원료, 방법 및 추출 효과를 포함합니다.현재 국제 시판되는 10 종 이상의 올리고당 중 대두 올리고당과 목화씨당을 제외한 나머지 올리고당은 주로 효소적으로 제조되고 있는데 [23], 이는 과당의 효소 제조 비용이 더 높고, 수율이 낮기 때문에 [24] 산업화 생산에 더 적합한 과당을 천연 식물에서 추출하는 과당 제조가 주류를 이루고 있다.과당의 추출로 사용될 수 있는 식물원료로는 Dioscorea, Salvia miltiorrhiza, Ginkgo biloba (초본석충이라고도 함), Zeran, soybean 등이 있다 [25-27].종래의 과당 제조의 공정 흐름을도 3에 나타내었다.

그림 3에서 보는 바와 같이, 전통적인 제조 공정은 과당 추출물을 얻기 위해 맥화, 탈색, 담수, 건조 및 기타 작업을 통해 식물 재료를 추출하는 것이며, 이를 바탕으로 본 연구진은 과당의 순도를 향상시키기 위해 생물학적, 물리적, 화학적 및 기타 기술과 결합하여 실험 조건을 더욱 최적화하는 것이다.과당의 일반적인 추출공정은 용액추출, 미생물발효, 효소추출 등 크게 3가지로 구분되며, 일반적인 정제방법에는 막분리, 컬럼 크로마토그래피 정제, 결정화 등이 있다.

최근 Gerliani 등 [28]은 콩가루로부터 단백질, 수용성 탄수화물 및 미네랄을 phytochemical 용액과 조합하여 전기활성을 이용하여 추출할 때 얻어진 분석물 및 촉매 시료에 일정량의 과당과 마시멜로우당이 존재하며, 그 함량이 일정 전압 범위 내에서 양극 전압에 따라 각각 222.49 mg/g, 34.29 mg/g까지 증가함을 발견하였다.이 실험의 발견은 과당 추출에 새로운 기술 방향을 제시할 수 있을 것이다.

스테이키오스 분말의 추출 공정 진행 2 

2.1 용액 추출 방법

용매추출은 가장 전통적인 추출방법으로 천연식물에서 활성성분을 추출하는데 흔히 사용된다.유사성과 용해도의 원리에 근거하여 추출물에 대한 용해도가 가장 높은 용매를 선택하여 용해도가 가장 낮은 용매로부터 추출한다.일반적으로 과당의 추출에 사용되는 용매는 물과 에탄올이다.연구의 목적에 따라 적절한 추출용액, 원료, 추출공정을 선택해야 한다.

단일추출법 2.1.1

물을 추출용매로 사용하면 추출비용이 저렴하고 식물세포에 물의 침투력이 강하다.장민 등 (29)은 Radix et Rhizoma Dioscoreae에서 과당을 추출하기 위해 탈이온수를 용매로 사용하였으며, 일원 및 직교 검정을 통해 최상의 추출조건을 조사한 결과 추출온도 50 °C, 물질 대 액비 1:12 (kg/L), 추출시간 60분으로 추출한 결과 58.84%의 과당을 추출할 수 있었다.더 많은 연구자들이 grasshopper를 원료로 사용하는 것을 선택했는데, 그 이유는 grasshopper [30]에 fructose의 함량이 높고, 부서지기 쉬운 질감, 질감 특성의 높은 수분 함량, Yao Hong 등 [31]은 신선한 제품의 균질화 방법을 사용했으며, 기계적 및 수압적 전단을 사용하면 신선한 grasshopper 가 펄프로 분쇄되어 활성 성분이 유출되고, fructose의 추출에 더 도움이 되고,최종 과당 추출률은 91.62%에 달했다.다단계 정제 후, 96.10% 순도의 과당 분말을 얻었다.고순도 · 저비용 과당 추출에 대한 연구는 고순도 과당의 산업적 제조에 참고가 될 것으로 기대되나, 물을 추출액으로 사용할 경우 물에 곰팡이가 생기기 쉽고 변질되기 쉬우며, 보존이 쉽지 않다.

에탄올을 추출제로 사용할 경우 물 추출물과 비교하여 투과성이 강하고 보존기간이 길다는 장점이 있으나 에탄올의 농도가 다르면 추출된 성분에 더 큰 영향을 미친다.종외 [32]는 반응표면방법론을 이용하여 은봉의 과당 추출에 미치는 여러 인자들의 영향을 조사하였고, 최종 결과 물질-액비의 크기에 따른 영향>에탄올 부피비>추출 온도>추출 시간, 그래서 에탄올을 추출제로 사용하기 위한 핵심은 에탄올 추출의 최적 농도를 탐색하고 제어하는 것입니다.최종 결과 물질-액비의 영향>에탄올 부피비>추출 온도>추출 시간, 그래서 에탄올을 추출 용액으로 사용하기 위한 핵심은 에탄올 추출의 최적 농도를 탐색하고 제어하는 것입니다.

보조 추출 방법 2.1.2

단 물이나 알코올 추출 방법은 효율적이지 않고 불순물이 많기 때문에 보통 약간의 보조 기술을 병행할 필요가 있다.보조 추출은 초음파, 마이크로파, 초고압 및 기타 보조 기술 등 물리적 또는 생물학적 기술을 통해 용액을 추출하는 방법을 말합니다.Assisted 기술은 단일 추출법을 기반으로 추출물의 침출에 도움을 주고 그림 3에 나타난 공정과 유사하게 원심분리, 불순물의 초산 제거 및 정제 단계를 거치며 구체적인 작업은 실제로 생성된 불순물의 성질에 따라 이루어집니다.보조 추출 기술을 사용하면 식물로부터 활성 성분의 유출을 상당히 향상시킬 수 있다.

초음파 보조 추출은 실제로 캐비티션 효과, 기계적 효과, 열 효과, 분자 이동 속도를 가속화하고 매질의 침입을 증가시켜 활성 성분의 해체를 가속화하기 위해 초음파를 사용하는 것이다 [36].왕치웨이 등 [37]은 초음파 보조수 추출법을 이용하여 풀돌벌레에서 과당을 추출한 결과 내림차순으로 추출율에 미치는 영향이 추출시간>초음파 힘 >추출하 며 체온을후빈지 등 [38]은 보조된 초음파 기술에서 물 추출법의 추출시간을 3/4단축할 수 있고, 다당류의 추출율을 30.00%까지 증가시킬 수 있음을 발견하였다.그러나 초음파 기술은 초음파 시간을 제어해야 하는데, 너무 길면 다당류의 구조를 파괴하여 당 사슬이 끊어져 추출율의 감소를 초래합니다.

마이크로파 보조 추출의 원리는 세포 내부의 극성물질을 이용하여 마이크로파 에너지를 열에너지로 흡수, 변환하여 세포 내 온도가 급격히 상승하여 수분이 기화되고 세포 내 압력이 증가하여 세포막과 세포벽을 파열시켜 균열이나 모공을 형성한 후 세포 외부에서 추출제의 입력을 가속시켜 유효물질을 용해시킨 후 세포 밖으로 흘러나오게 하는 것이다.천추연 등 39명은 과당에 대한 마이크로파 보조 추출법을 발명했고, 신선한 봄비 x 모리 50 kg에서 15 kg의 과당을 얻었으며, 순도는 90.02%로 추출시간이 짧고 효율이 높은 것이 특징이었다.이 방법은 추출 시간이 짧고 효율이 높은 것이 특징이다.마이크로웨이브 지원 방식의 전제는 처리된 재료가 물 흡수가 잘되어야하고 제품의 열 안정성이 우수해야 한다는 것입니다.

천연식물로부터 생리활성성분을 추출하는 UHP-assisted extraction은 새로운 기술이다.이 기술은 물질 전달 속도를 효과적으로 가속하고, 식물 세포를 파열하여 추출 속도를 높이고, 처리 시간을 단축하고 용매 소비를 줄일 수 있습니다.Wu et al [40] 사용 높은 pressure-assisted 추출 다당류를 추출하고 β-glucans의 균 사체에서 균 균 사체, 높은 pressure-treated 추출 물을 활동의 내용이 높았다당류고 강력 재래식 shake-soaked의 그것과 비교를 추출 했다.

증기 폭발 보조 방식은 고온 및 고압-순간 압력 완화 방식을 사용하여 증기 분자의 내부 에너지가 식물 조직에 기계적 에너지로 침투하여 바이오매스 조직의 세포층을 파괴하여 세포 내용물의 유출을 가속화시킨다 [41].마이크로파 보조 방법과 유사하게 두 방법 모두 물리적 압력 변화를 이용하여 추출물의 용해를 촉진하여 화학적 처리로 인한 2차 오염을 피하며, 비용이 저렴하고 오염이 없는 것이 특징이다.

홍풍 등 (41)은 증기 폭발 기술을 이용하여 옥수수 stover에서 실로올리고당을 추출하였는데, 실험 결과 증기 폭발액 내의 당은 주로 올리고당과 일부 수용성 다당류로, 1.60 MPa와 2.00 MPa의 증기 압력에서 5분간 치수 압력, 최종 올리고당 수율은 36.00%에서 59.00%로 나타났다.이 방법은 현재 과당의 제조에 사용되지 않지만, 실로올리고당과 과당의 구조 및 기능이 유사하고, 비교되며, 과당은 열적으로 안정하며, 증기 폭발 방법은 과당의 추출을 돕는 새로운 방법이 될 수 있다.

2.2 미생물 발효

미생물발효법은 현재 과당을 정제하는 가장 경제적인 방법이며, 최근에는 미생물발효에 의한 과당 제조에 대한 연구들이 지속적으로 나오고 있다.미생물 발효는 미생물을 이용하여 대사 번식의 원료로 특정 당을 선택적으로 섭취하는데, 이는 비기능성 올리고당을 우선적으로 섭취하는 것을 특징으로 하여 목표 성분의 기능성 올리고당의 순도를 향상시킨다.미생물 발효의 핵심은 미생물의 종류와 수 (순수 또는 혼합), 효소 활성, 발효 환경 (온도, 산소, pH 등) 등 [42] 미생물의 성장과 대사에 영향을 미치는 요소들을 조절하는 것이다.

2.2.1 미생물의 종류와 수

특정 미생물의 발효 특성을 연구 분석하고 이를 합리적으로 이용하면 대상 산물의 순도를 효과적으로 향상시킬 수 있다 [43].왕쯔룽 [44]은 유산균, 세 종류의 효모, Aspergillus oryzae, Fusarium의 발효 효과를 조사하였다.그 결과 Aspergillus oryzae와 Saccharomyces cerevisiae 가 과당의 발효 및 정제에 적합하였고, Saccharomyces cerevisiae 가 가장 좋은 효과를 보였으며, 발효 48시간 후 Saccharomyces cerevisiae에 의한 과당 보유율은 93.31%로 총 당량의 87.04%를 차지하였다.Shu Danyang et al. [45]은 Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Lactobacillus casei, Lactobacillus swissii, Lactobacillus rhamnosus의 5가지 균주에 의한 단당류와 이당류 및 프럭토올리고당의 분해능을 기록함으로써 프럭토올리고당 제조를 위한 미생물 발효분야의 미생물 선발에 참고자료를 제공하였다.

발효식품과 효소공업에서는 혼합발효의 효과가 순수발효보다 좋다 [46].혼합발효는 다세균 공생, 효소 보완 및 상호 강화의 장점이 있으며, 순수 발효 중간제품의 농도가 많은 문제를 극복할 수 있다.혼합발효기술을 과당 정제에 응용하면 과당 정제의 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

왕수 등 (47)은 Aspergillus japonicus와 lactobacillus 혼합세균 발효를 이용하여 과당을 은막으로부터 정제하였으며, 그 결과 혼합세균 발효 후 추출물의 수크로스와 단당류 성분이 순수발효에 비해 감소하였고, 수크로스와 단당류의 총량은 3.00%로 감소하였으며, 과당의 보유율은 총당 함량의 90.00%를 차지하는 95.00% 이상으로 나타났다,공업용 크로마토그래피와 결합하여 과당을 더 정제하고, 궁극적으로 과당 순도를 얻은 것.공업용 크로마토그래피 분리기술과 결합하면 과당의 순도는 90.00%~95.00% (전체 당의 순도) 였으며이 방법은 중국의 많은 유명한 기업들이 응용하고 있다.

2.2.2 효소의 활성

효소는 미생물 발효에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이며, 단당류 및 이당류 소비를 촉진하거나 과당의 분해를 억제하는 효소 억제제를 첨가하여 과당의 순도를 빠르게 향상시키고 추출 시간을 단축할 수 있다.Zhou 등 48)은 누에 Pseudomonas sylvestris를 원료로 사용하여 Aspergillus niger 발효에서 두 가지 sucrase 저해제인 ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt (EDTA-2Na)와 ascorbic acid/Vitamin C (VC) 가 과당 정제에 미치는 영향을 조사하였다.Aspergillus niger 발효와 ascorbic acid/Vitamin C 라는 두 가지 sucrase 저해제가 과당의 정제에 미치는 영향.그 결과, 적절한 양의 sucrase 저해 물질의 첨가는 발효과정 중 A. niger의 sucrase 분해 확률을 효과적으로 줄일 수 있었으며, 따라서 A. niger의 함량을 증가시킬 수 있었다.EDTA-2Na의 최적량은 추출액 질량의 0.01% 였으며, 최적 시험조건에서 과당의 순도는 80.43%였다.

2.2.3발효 환경

미생물의 성장과 대사 과정에서 발효 환경에서 제공되는 영양소와 에너지는 대상 산물의 생합성 효율 및 품질에 직접적으로 영향을 미치므로, 선발된 균주에 대한 최적의 배양조건을 조사할 필요가 있다.

 시진 [49]의 연구에서는 미생물 발효에 영향을 미치는 조건들을보다 포괄적으로 조사하였다.본 연구에서는 0.01% Aspergillus niger와 0.01% Lactobacillus casei를 발효와 발효의 최적 조합으로 사용하였다.

그 결과 발효 36시간 이후 동기발효군의 과당 보유율이 시차발효군에 비해 10.12% 높게 나타났는데, 이는 미생물 간의 시너지 효과가 있기 때문이며 동기발효가 시차발효보다 추출물의 과당 순도 향상에 더 도움이 되기 때문이다.발효 육수의 pH 값은 5.5 ∼ 7.0의 범위로 미생물에 의한 sucrose 섭취에 영향을 미치지 않으면서 sassafras의 분해를 늦추는 데 유리하였다.

따라서, 과당의 정제를 위한 미생물 발효는 생산비용이 저렴하고 공정이 간단한 것이 특징이지만, 제품의 조성이 더욱 복잡하며, 제품의 품질은 다양한 요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다.

효소 추출 2.3

효소추출은 효소를 이용하여 식물세포의 세포벽 성분의 분해를 촉매하여 세포벽이 파열되고 세포내 물질이 침출되어 추출의 목적을 달성하는 방법이다.일반적으로 과당의 추출에 사용되는 효소로는 펙티나제, 셀룰라아제 등이 있으며 복합효소들도 있다.

종상봉 외 [50]는 공인 발명 특허를 얻었다."은 바르스로부터 고순도 과당을 추출하는 방법"2019년 알코올 추출과 결합한 파파인과 식물 복합효소를 사용하고, 일련의 불순물 제거와 정제 과정을 거쳐 순도 95.00%-99.90%의 과당을 얻었으며, 이는 효소 추출법이 재료비, 공정 및 기술이 저렴하고 과당을 추출할 수 있는 장점이 있음을 보여준다.

효소추출법은 재료비가 저렴하고 공정이 간단하며 반응조건이 온화하고 추출률이 높은 장점이 있음을 알수 있다.그러나, 그것은 또한 주로 온도 및 pH 값 등과 같은 효소 활성에 영향을 미치는 요인이 더 많기 때문에 몇 가지 제한이 있습니다.효소활성이 최고에 도달하려면 최적반응조건이 아주 작은 범위내에 있어 정밀하게 조절해야 하며 그렇지 않으면 효소활성이 크게 감소되여 추출효과에 영향을 주게 된다.다양한 추출 방법을 비교하여 하기 표 1에 나타내었다.

과당의 정제 과정 3

3.1 막 분리

원유 추출 후 추출물에는 주로 단백질, 색소, 염, 아미노산 등 많은 불순물이 있습니다.막분리를 위해서는 불순물의 성질에 따라 불순물 제거 및 회수성이 우수한 필터멤브레인을 선택해야 한다.

막분리의 원리는 막의 선택적 투과성을 이용하여 서로 다른 물질을 분리하고 정제하는 것이다.연구에 사용되는 일반적인 분리막에는 초미세여과막, 역삼투막, 나노여과막, 전기투석막 등이 있다.초미세여과막, 나노여과막, 역삼투막은 모두 여과막이다.Ultrafiltration membrane은 1 nm-300 nm의 세공 크기를 가지며, 일부 바이오 마크로 분자와 콜로이드 물질을 보유하는 데 사용될 수 있습니다;나노 여과막은 상대 분자량이 300~1,000인 물질을 유지할 수 있다;역삼투 막은 막의 고농도 말단에 일정량의 압력을 가하면 막의 양면 사이에 압력차가 형성되어 용매 분자가 고농도 말단에서 저농도 말단으로 이동하게 만드는 원리를 바탕으로 한다.

역삼투 막의 원리는 고농도 단에 일정 압력을 가하면 막의 양면에 압력차가 형성되어 용매 분자가 고농도 단에서 저농도 단으로 이동하게 된다.Min Zhang 등 (29)은 Radix et Rhizoma Dioscoreae에서 과당을 추출하기 위해 탈이온수를 용매로 사용하였으며, 나노여과와 역삼투막을 결합하여 정제하였다.실험에 사용된 나노여과막과 역삼투막들은 세척 후 재사용이 가능하였으며, 이들의 막투과 회수율은 각각 95.52%, 97.22% 이었다.

전기투석막은 기본적으로 전하를 띤 이온교환막이다 [51].막은 용액 전기장의 음극과 양극 사이에 위치한다.전기장이 작동할 때 용액 속의 음이온과 현탁은 방향성으로 움직이고 이온 선택성 전기투석막을 통과함으로써 특정 전하를 띤 이온을 제거한다.

전기투석막의 높은 담수화 효율은 해수 담수화 [52]와 폐수 처리 [53]와 같은 산업 담수화 응용 분야에 사용되게 되었다.식품 공업에서는 무기염류 및 단백질 등을 제거하는 데 사용할 수 있습니다.듀안슈란 등 (54)은 전기투석을 이용하여 목화씨당 추출물을 정제하였는데, 본 연구에서는 작동전압과 순환유속의 변화가 정화효과 및 에너지 소비량에 미치는 영향을 조사하였다.본 연구에서는 작동전압과 순환유량의 변화가 정화효과 및 에너지 소비량에 미치는 영향을 조사하였다.최종 결과에 따르면 담수화율은 91.20%까지 도달 할 수 있고 목화씨당의 회수율은 94.50%에 달했다.

컬럼 크로마토그래피 정제3.2

컬럼 크로마토그래피 (Column chromatography)는 크로마토그래피 또는 크로마토그래피라고도 하며 과학실험에서 다성분 혼합물을 분리하는 고전적인 방법이며, 정성, 정량, 정제 작업에 사용될 수 있다.Chromatographic 열 일반적으로 한 고정 된 단계와 모 바 일들로 구성 되는 단계, 그리고 많은 범주로 분류 될 수 있 열에 다른 필러에 따르면, 같은 carbon-calcium 크로마토그래피 [55], 고성능 anion-exchange 크로마토그래피 (HPAC) [56], 그리고 N-phenylphenylamino-β-cyclodextrin-conjugated chiral 고정 phase-high-performance 액체 크로마토그래피 (HPLC) [57], 등이 있습니다.

그들은 모두 같은 원리로 일한다.이들의 작동원리는 동일하며, 시료가 컬럼에 들어간 후 이동상과 고정상의 분할계수가 다르고, 고정상의 흡착능력이 다름에 따라 성분들은 각기 다른 속도로 아래로 이동하다가 흘러나와 일정한 순서로 채취되어 분리 및 정제의 목적을 달성한다.

올리고당의 결정을 위해 컬럼 크로마토그래피를 사용할 때는 질량분석기와 병용하는 경우가 많으며, 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 가보다 정확한 올리고당 결정 방법이며 [58], 이는 분석 시간이 짧고 선택도가 높으며 감도가 높다는 장점이 있다.Wang 등 (59)은 Dixiandra chinensis에서 cyclic allyl ether glycoside와 올리고당 (sucrose, 꿀이당류, 목화씨당, mannose 및 trehalose)을 동시에 측정하는 방법을 개발하였다.본 연구에서는 친수성 상호작용 액체크로마토그래피로 7개의 분석물을 빠르게 분리하고, 감도와 선택도를 갖는 triple quadrupole tandem mass spectrometry (TQ-MS/MS)를 통해 최종적으로 분석물을 검출한 결과, 분석물의 상관계수가 0.99 이상으로 선형이 양호하고, 정밀도의 편차가 5.00% 이하로 나타났으며, 회수는 93.80%~105.50%의 범위로 나타났다.

과당의 정제를 위해 컬럼 크로마토그래피를 사용할 때, 일반적으로 사용되는 고정상 충전제는 수지, 활성탄 등이다.수지는 이온교환수지, 거대흡착수지, 겔형 수지로 나뉜다.수지는 이온교환수지, 거대흡착수지, 겔형 수지로 구분되는데, 그 원리는 수지의 흡착효과를 이용하여 특정 성분을 유지시킨 후, 용출시켜 시료성분을 분리하는 목적을 달성하는 것으로, 담수화 속도가 빠르고 탈색, 자동화 효과가 좋으며 반복재활용 등의 장점이 있다.이온 교환 수지 및 대성 흡착 수지는 일반적으로 과당의 추출물로부터 염, 안료, 단백질, 아미노산 및 기타 불순물의 제거에 사용된다.

시진 [49]의 연구에서 건조된 초식성 누에로부터 과당을 추출할 때 단백질의 용출율은 93.70%, 회분의 용출율은 97.81% 였으며, 3.77 BV/h의 유속과 35 °C의 온도를 갖는 D301 형의 대성 강산성 케이션교환수지와 D301 형의 대성 약알칼리성 음이온교환수지를 사용하여 탈색율은 99.50%까지 높았다.본 연구의 결과는 다음과 같다:(1) 단백질과 회분의 용출율은 97.81%, 탈색율은 99.50%;그리고 (2) 단백질과 회분의 용출율은 99.50% 이었다.콩류 등 [60]은 HW-40C 겔을 고정상으로 사용하여 단백질을 제거하고 목화씨당을 정제하였다.최적 공정 조건에서 목화씨당의 순도는 89.10%, 수율은 64.80%로 나타났다.겔 수지는 분리 효율이 높고 조작이 용이한 장점이 있으나, 겔 수지의 세공 공간이 작아 추출물이 더 많은 안료를 함유할 경우 먼저 제거해야 하며, 그렇지 않으면 겔 수지가 안료 분자에 의해 쉽게 막혀 " 독성" 현상이 발생한다는 점에 유의해야 한다.수지의.

활성탄은 소수성 유기기의 흡착능력이 높은 다공성 매질로서 탈색에 자주 사용된다.정전기력을 이용하여 활성탄의 미세기공 속에 있는 작은 유기분자나 소수성 분자를 물리적으로 흡착시켜 이동상의 불순물을 제거하는 원리이다.Bao et al[61]은 활성탄을 이용하여 목화씨당과 자크로스를 흡착하고 분리하였으며, 흡착-탈착 주기를 통해 목화씨당의 순도는 90.00% 이상으로 79.20%의 회수율을 보였다.Bernal 등 [62]은 Norit 분말을 첨가한 actti-vated charcoal (NPAC)을 5 g/L의 농도로, 횡막압은 100 kPa, 초여과압은 100 kPa로 하였다.Bernal 등 [62]은 norit 분말형 actti-vated charcoal (NPAC) 5 g/L의 농도에서 탈색한 비트 당밀을 경막 압력 100 kPa, 사료 유량 4.24 L/h, pH 3.사탕무 당밀의 색도는 96.50% 이상 감소되었으며, 활성탄을 NaOH로 재조성하여 색도 제거능력의 손실이 10.00% 이하로 나타났다.

3. 3 결정 화

결정화의 원리는 여러 물질의 다른 결정화 조건에 따라 추출된 물질은 포화용액 밖으로 침전되어 결정화되고, 다른 불순물은 용액 속에 남아서 정화의 목적을 달성한다.과당 제조 분야에서는 장진제 등 [63]이 재결정과 활성탄 흡착을 이용하여 과당을 정제하였다.재결정화는 결정의 2차 결정화, 예를 들어 용액 또는 용융 후 용액으로부터 결정을 결정화하는 과정을 말하며, 재결정화를 통해 물질을 고도로 정제할 수 있고,이 방법으로 얻어진 과당 결정의 순도는 2016년 중국 발명 특허의 특허로 허가를 받은 99.00%보다 높다.

이 방법은 2016년 중국 발명 특허의 허가를 받았다.송장민 등 [64]은 수용액 추출, 미생물 발효, 알코올 추출 등의 다중 추출 방법으로 파구스 실바티카의 원료로부터 순도 99.00% 이상의 과당 결정을 얻고 알칼리 강수, 여과, 활성탄 탈색, 냉각 및 결정화 정제 방법 등과 결합하는 " 고순도 프럭토세"의 제조 방법을 발명하였다.결정화법에 의한 과당의 정제는 고순도, 친환경 용매, 간단한 공정이 특징이며, 과당의 상용 표준품 제조에 사용될 수 있으나, 자연 냉각 및 결정화 기간이 길고 효율이 낮다.세 가지 정제 방법의 비교를 하기 표 2에 나타내었다.

4 요약 및 전망

기타 올리고당에 비해 과당은 더욱 효과적으로 장내 프로바이오틱스의 성장과 번식을 촉진할수 있으며 넓은 응용전망을 가지고있다.과당의 생산 및 제조는 현재 인기있는 연구 방향이며, 본 논문에서는 과당 제조의 기술 현황을 추출공정 및 정제공정 측면에서 요약하였다.경제적 이익 측면에서 볼 때, 과당의 정제는 현재 미생물 발효가 가장 경제적인 방법이며, 공업생산에 더 적합하며, 단일균 발효보다 혼합균 발효가 더 좋고, 후행균 발효보다 동시다발균 발효가 더 좋으며, 발효 환경의 pH 값은 발효균에 따라 다르며, 보통 pH 5.5-7.0 값이 적당하다,정적 발효보다는 흔드는 발효가, 여과 발효보다는 슬래그 발효가 좋다.또한 일부 효소억제제를 첨가하여 정제속도를 조절하여 저비용, 고효률의 과당 대량생산을 실현할수 있다.

그러나 미생물 발효법은 제품 내 불순물이 많아 이후 정제 과정에서 여러 단계를 거쳐 제거해야 하는 단점이 있다.비록 과당 정제에 있어서 일부 공정의 순도가 국제표준에 도달하여 고순도 시험표준을 산생하는데 사용할수 있지만 일부 제한점이 있다.

예를 들어, 막 분리 방법과 컬럼 크로마토그래피 정제 방법은 소모품의 비용이 높고 처리 용량이 작은 문제를 가지고 있다;결정화 방법의 시간 비용은 생산 능력에 정비례하고 증발 면적에 반비례하여 과당의 대규모 정화에 적합하지 않다.따라서 산업화된 대량 생산에 적용될 수 있는 효율적이고 저렴한 과당 정제 방법의 확립은의 현장에서 더 조사되어야 할 방향이다과당 처리그리고 향후 application.

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