비이온성 고분자수지 크로마토그래피를 이용한

말토펜타오스의 구배용출

권태옥, 이재욱*, 조규진, 문일식

순천대학교 화학공학과, 서남대학교 화학공학과*

Gradient Elution of Maltopentaose

by Non-ionic Polymer Resin Chromatography

Tae Ouk Kwon, Jae Wook Lee, Gyoujin Cho, Il Shik Moon

Department of Chemical Engineering, Sunchon National University, Sunchon

Department of Chemical Engineering, Seonam University, Namwon*

서 론

전분의 가수분해에 생산된 말토올리고당은 가수분해 조건을 조절하여 Glucose 중합도가 3인 말토트리오스(Maltotriose)와 중합도 5인 말토펜타오스(maltopentaose)를 주성분으로 하는 말토올리고당을 생산할 수 있다. 이중 Glucose의 중합도가 5인 말토펜타오스는 저감미도의 고칼로리 식품이며, 포접작용을 가지고 있어 식품분야에서 널리 응용이 기대되고 있다. 뿐만 아니라 고순도의 제품은 혈청중의 □-아밀라제 활성측정을 위한 기질로 고가에 판매되고 있다[1,2]. 주로 이러한 고부가가치의 물질을 고순도로 분리하기 위해서는 크로마토그래피 공정이 많이 이용되고 있다.

본 연구에서는 비이온성 고분자 수지인 SP207을 충진제로 사용, 물리적인 흡착력의 차이만를 이용한 크로마토그래피 공정을 이용하여 전분가수분해에 의해 생산된 말토올리고당의 주성분인 말토트리오스와 말토펜타오스 혼합물로부터 고부가가치의 말토펜타오스를 분리하고자 한다. 등용매용출법(isocratic elution)에 비해 분리효율이 좋은 구배용출법(gradient elution)을 사용하기 위한 기초연구로서 이동상의 변화에 따른 말토트리오스 및 말토펜타오스의 단일성분과 이성분 크로마토그램을 구하였다.

실 험

본 실험에 사용한 충진제는 Styrene에 DVB를 가교제로 공중합시킨 망상구조형으로  Mitsubishi Chemical Corporation에서 구입한 SEPABEADS□ SP 207을 사용하였으며, 충진제의 물성을 Table 1.에 나타내었다. 또한, 실험에 사용된 흡착질인 말토트리오스(G3)와 말토펜타오스(G5)는 Sigma Co. (USA)로부터 구입한 후 정제과정 없이 초순수 증류수를 사용하여 시료를 제조하였다. 시료는 Rheodyne sample injector를 이용하여 일정량(20□)을 주입한 후, 유출된 말토올리고당의 분석은 Shim-pack HPLC-NH2 (4.6mm×50mm, Japan) Chromatopac과 RID-10A refractive index detector가 부착된 HPLC (Shimazu, Japan)를 이용하여 크로마토그램을 얻었다. 크로마토그래피 실험의 조건은 Table 2에 나타내었다.

Table 1. Physical Properties of SP207.

Properties	Value	Unit
Surface area	630	m2/g
Particle size	412	um
Particle density	611	kg/m3
Particle porosity	0.40	-
Moisture content	50	%
Average pore size	105	Å

Table 2. Experimental Conditions for Chromatography.

Properties	Value	Unit
Column dimension	1.6×30	cm
Flow rate	1	ml/min
Temperature	25	℃
Concentration	0.5-1	mol/L
Mobile phase	IPA	-
Packing density	360	kg/m3
Packing porosity	0.45	-

결과 및 토론

액상크로마토그래피의 가장 큰 장점중의 하나는 이동상의 조성에 따라 분리효율을 증대시킬 수 있다는 데 있다. 이동상으로 순수한 증류수만을 사용하였을 경우와 2% IPA를 사용하였을 때 농도변화(0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mol/L)에 따른 말토트리오스 및 말토펜타오스 단일성분에 관한 크로마토그램을 Fig. 1과 Fig. 2에 도시하였다. 일반적으로 용질의 주입농도가 높을수록 비선형 흡착등온식에 의해 피크 모양이 점점 비대칭 형태로 되지만 본 연구에서 고려한 농도범위에서는 농도 변화에 따른 비대칭성을 관측할 수 없었다. Fig. 2에서는 2% IPA 용액을 이동상으로 사용할 경우 말토펜타오스의 체류시간의 감소로 인한 용출시간의 단축과 피크의 형태가 날카로워 지는 것을 볼 수 있다. Figs. 3과 4에서는 말토펜타오스의 구배용출에 따른 크로마토그램의 변화 및 유속변화(1.0, 2.0ml/min)에 따른 이성분 크로마토그램을 각각 나타내었다.

참고문헌

[1] J.W Lee, H.J Jung, H. Moon, and I.S. Moon, "Adsorption Equilbira of              Maltooligosaccharides on Activated Carbon", HAHAK KONGHAK, 37(6), 890-896      (1999)

[2] 김영탁, 조규진, 이재석, 문일식,: 화학공학의 이론과 응용,  3(2), 2349-2352       (1997)

※ 본 연구는 2000년 순천대학교 공대학술재단 연구비(과제번호 00-11)의 일부로     수행되었으며 이에 감사드립니다.

Fig. 1. Chromatogram of maltotriose in SP207 column.

Fig. 2. Chromatogram of maltopentaose in SP207 column.

Fig. 3. Comparison for isocratic and gradient elution of maltopentaose.

Fig. 4. Binary chromatogram of maltotriose and maltopentaose.