Production of Inulo-oligosaccharides from Chicory(Cichorium intybus, L.) with Endo-inulinase from Arthrobacter sp.537

새로운 endo-inulinase를 이용한 치커리 추출물로부터 Inulo올리고당의 생산

For the effective production of functional oligosaccharides(DP 3-5) from inulin in chicory extracts, the acid hydrolysis and enzymatic endo-inulinase reaction were compared. Acid hydrolysis was unfavorable ; the content of oligosacharides in total sugar increased to 26.0% for 12 min at $55^{\circ}C$ and 24.6% at 6 min at $65^{\circ}C$ and showed little change for 30 min. The content of high DP(DP 6) decreased from 83.5 to 49.5% and 23.0% for 30 min, repectively. Glucose, fructose and sucrose increased to 24.6% and 50.3%, respectively. Hydrolysis of chicory extracts with purified endo-inulinase from Arthrobacter sp. S37 was carried out at $40^{\circ}C$ and pH 7.5 for 44 hrs. The content of high DP($DP{\geq}6$) in total sugar decreased from 83.5 to 23.0% and that of inulobiose(F2) and DP 3-5 increased to 66.1%. Glucose, fructose and sucrose were not produced. The hydrolysis of chicory extracts without DP 1 and DP 2 with crude or with purified enzyme were also carried out. In contrast to the hydrolysate of crude enzyme, that of purified endo-inulinase did not contain glucose, fructose, sucrose, F2 and 1-kestose(GF2). The content of oligosaccharides in the hydrolysate of the purified endo-inulinase were 79.2%, composed mainly of inulotriose(F3), inulotetraose(F4) and inulopentaose(F5), which shows that the enzymatic hydrolysis using purified endo-inulinase from Arthrobacter sp. S37 is the best method for oligosaccharides production from inulin in chicory extracts.

치커리 추출액으로부터 올리고당을 생산하기 위하여 산과 효소에 의한 가수분해를 실시하였다. 이온교환수지를 통과한 당용액을 가수분해 시킨 결과 중합도 $3{\sim}5$인 올리고당의 함량은 $55^{\circ}C$에서는 가수분해 12분에, $65^{\circ}C$에서는 6분에 총당의 26%내외에 도달한 후 30분까지 거의 변하지 않았다. 30분 처리로 fructose, glucose 및 sucrose는 $55^{\circ}C$에서는 총당의 24.6%을 $65^{\circ}C$에서는 50.3%로 증가하고, 중합도 6 이상의 당은 총당의 49.5%, 23.0%로 각각 감소하여 산가수분해는 당중합도에 비선택적인 것으로 나타나 올리고당 생산방법으로는 부적합하였다. Athrobactor sp. S37의 정제 endo-inulinase를 사용하여 치커리 추출액을 $40^{\circ}C$에서 가수분해한 결과 18시간 가수분해물의 당조성은 inulobiose(F2)를 포함한 중합도 $3{\sim}5$의 올리고당이 총당의 66.1%, 중합도 6 이상이 23.0%, fructose, glucose 및 sucrose가 10.9%이었다. 가수분해전 fructose, glucose 및 sucrose 함량이 9.6%인 것을 감안하면 본 효소에 의한 가수분해는 고중합도의 당이 올리고당으로 선택적으로 전환되는 것으로 나타났다. 가수분해에 사용되는 조효소와 정제효소의 차이를 알아보기 위하여 중합도 $1{\sim}2$의 당들을 제거한 치커리당액을 각각 두 효소로 가수분해하였다. 정제 효소로 가수분해한 것과는 달리 조효소에 의한 18시간과 44시간 가수분해물에서는 fructose, F2 및 GF2가 검출되었으며 또한 F4의 생성이 가수분해 초기($2{\sim}8$시간)에서 훨씬 빨랐다. 두 효소의 44시간 가수분해물은 총당의 72%가 올리고당이었으며 올리고당의 주요 구성당은 F2, F3, F4의 inulo올리고당으로 총당의 $51.3{\sim}64.35$를 차지하였다. 따라서 endo-inulinase에 의한 가수분해는 효과적인 올리고당 생산방법으로 판단된다.