Production of Monosaccharides and Antioxidants from Purified Alginate and Brown Seaweed (Saccharina japonica) by Subcritical Water Hydrolysis

Abstract

거대 해조류는 아직 탐구되지 않은 유용물질들이 많으므로 중요한 해양생물이다. 갈조류의 주요 구성성분은 탄수화물(50-65%), 단백질(10-20%), 지질(1-10%)로 종류마다 조금씩 다르다. 알지네이트는 선형 이형다당류로 갈조류에서 생성되며 건조중량의 40%를 차지한다. 알지네이트는 중요한 성분으로써 많은 연구와 여러 분야에서 사용되고 있다. 가치 있는 화합물을 얻기 위해서는 알지네이트를 단량체 분해를 해야 하는데, 예전에는 주로 유기용매나 핵산, 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 방법으로 하였다. 그러나 최근에는, 유해한 화학 용매의 발생을 막기 위해 친환경적인 방법을 사용하고 있다. 임계가수분해법은 친환경적인 방법 중 하나로 용매를 주로 물을 이용한다. 짧은 시간에 분해된 생성물을 평가하기 위해 갈조류와 정제된 알긴산 나트륨에 아임계 수 가수분해를 사용하였다. 실험은 반응 온도를 위해 1.3-6.0MPa 와 180-260℃의 조건에서 실험하였다. 재료와 물의 비율은 1:25 이고 각 조건의 반응 시간은 3분으로 유지하였다. 그 다음 실험과정을 위해 가수분해 공정후의 수용액을 준비하였다. 다시마나 정제된 알지네이트에서 높은 온도의 촉매를 추가할 때 수율이 더 높게 나타났다. 반면, 총 회수한 당과 환원당은 촉매를 사용하여 낮은 온도에서 실험을 했을 때, 다른 조건 하에서 실험한것 보다 더 높게 나타났다. 다시마의 항산화성이 180℃에서 촉매를 넣었을 때 정제된 알지네이트보다 더 높게 나타났으며, TPC, TFC, FRAP,DPPH는 각각 9.63 ± 0.01 mg/L, 1.92 ± 0.05 mg/L, 3.11 ± 0.01 mg/L와 97.17% 였다. 총 유기탄소와 분자량을 정하는데 있어 높은 회수를 위한 최적의 조건은 180℃에서 촉매와 함께 가수분해하는 것이었다. 아임계 수 처리를 통해서 탄수화물과 올리고당이 생성된 것을 MALDI-TOF를 이용한 mass spectrum에서 확인되었다. 180℃에서 촉매를 사용했을 때의 가수분해는 다시마와 정제된 알지네이트의 구조를 변화시키는데 있어서 효율적인 방법으로 보인다. 임계가 수 가수분해법은 복잡한 탄수화물 결합을 단순하게 분해하는데 효과적이었다. 아임계 수를 사용하여 생산된 가수분해물질은 유용한 바이오 화합물을 함유하고 있으므로 식품산업과 바이오산업에 적용될 수 있다.