Purification of Oat ${\beta}-Glucan$ by ${\alpha}-Amlyase$ Treatment and Characterization of Its Physicochemical Properties

귀리 ${\beta}-glucan$의 ${\alpha}-amlyase$를 이용한 정제와 이화학적 특성

The effects of purification using ${\alpha}-amlyase$ (Termamyl 120L) on physicochemical properties of ${\beta}-glucan$ from oat bran were studied. Four fractions were selected as fraction A ($55^{\circ}C$, 15%, pH 6), fraction B ($45^{\circ}C$, 15%, pH 6), fraction C ($50^{\circ}C$, 0%, pH 7), and fraction D ($50^{\circ}C$, 10%, pH 5) from the result of physiological test, and three consecutive subfractions were obtained by repeated ${\alpha}-amlyase$ treatments on the each fractions. The contents of ${\beta}-glucan$, protein, and ash after purification were in 81.4-88.2%, 4.1-6.3% and 2.6-6.2%, respectively. The apparent viscosities of purified ${\beta}-glucan$ aqueous solutions were similar to those of hydroxy methyl cellulose. Glucose was a major monosaccharide of ${\beta}-glucan$ extracts, and xylose and arabinose were also detected as minor constituents on TLC. The average molecular weight ranged $2.0{\times}10^6-5.1{\times}10^6$ and was decreased after purification. From the result of the differential scanning calorimetry, the melting point ranged $130-140^{\circ}C$ with purification step and thermal transition enthalpy was increased. The ratio of ${\beta}-(1{\rightarrow}3)\;to\;{\beta}-(1{\rightarrow}4) $ linkages were 1:2.22-1:2.52, and increased up to 1:5.50 after purification.

생리활성이 우수한 귀리추출물 4개 분획인 A분획($55^{\circ}C$, 15%, pH 6), B분획($45^{\circ}C$, 15%, pH 6), C분획($50^{\circ}C$, 0%, pH 7) 및 D분획($50^{\circ}C$, 10%, pH 5)을 대상으로 산업적인 정제가능성을 조사하기 위하여, 식품용 전분 분해 효소$({\alpha}-amlyase)$를 사용하여 정제하면서 ${\beta}-glucan$의 특성변화를 조사하였다. 추출물 상등액에 $({\alpha}-amlyase)$를 가하고 $95^{\circ}C$에서 1시간 반응하는 과정을 3회 반복하여 각 시료당 3개의 하위분획을 얻었다. 최종 정제 후 81.4-88.2% 순도의 ${\beta}-glucan$을 얻었고, 단백질 및 회분 함량은 각각 4.1-6.3% 및 2.6-6.2% 범위였다. 점도는 정제 후 HMC의 점도와 유사해졌고, 구성당은 glucose만이 정량되었으나 xylose, arabinose 등이 TLC상에 소량 확인되었다. 평균분자량은 $2.0{\times}10^6-5.1{\times}10^6$ 범위에서 약간 감소하였으며. 열분석결과 ${\beta}-glucan$의 피크온도는 약 $130-140^{\circ}C$ 범위에서 정제도에 따라 증가 또는 감소하였으나 엔탈피는 증가하였다. ${\beta}-(1{\rightarrow}3)$에 대한 ${\beta}-(1{\rightarrow}4)$ 결합비는 1:2.20에서 정제 후에는 최대 1:5.50까지 증가였다. 이상의 결과로부터 본 정제조건에 의하여 점도의 변화가 없는 범위에서 ${\beta}-glucan$의 ${\beta}-(1{\rightarrow}3)$ 결합의 분해가 증가하면서 평균 분자량이 감소하는 특성을 가진 80% 이상의 ${\beta}-glucan$분획을 얻을 수 있었다.