Effect of Low-Molecularization on Rheological Properties of Alginate

알긴산의 물성에 미치는 저분자화의 영향

Partial hydrolyzing condition for low-molecularized alginate and rheological properties such as viscosity, solubility, emulsitying ability, oil absorption capacity, bile acids binding and metal ion binding of the low-molecularized alginates from the sea mustard ( Undaria pinnatifida) and giant kelp (Macrocystis pyrifera) were investigated. Alginate from sea mustard was regularly hydrolyzed with the increase of HCl concentration in the range of 0.2 N to 0.5 N and with the prolonged reaction time at $100^{\circ}C$. The molecular weight of alginate was decreased to a part of 100 after hydrolysis for 50 min with 0.3 N HCl. The ratio of mannuronate to guluronate was increased with the acid hydrolysis and total yield was estimated to be $75\%\~80\%$. Low-molecularization of alginate was featured in the apparent decrease of viscosity, whereas solubility, emulsifying ability, and bile acids binding ability were increased with the low-molecularization. Oil absorption capacity of the acid$\cdot$alkali soluble alginate was slightly higher than that of the water soluble alginate. Metal ion binding capacity was the highest in acid$\cdot$alkali soluble alginate, and decreased with the low-molecularization.

미역과 큰 다시마 알긴산의 염산 부분가수분해에 의한 저분자화 조건을 구명하였으며, 저분자화가 알긴산의 점성, 용해도, 유화능, 흡유능, 담즙산결합능 및 금속이온결합능 등의 물성에 미치는 영향에 관하여 검토하였다. 미역에서 추출한 알긴산을 시료로 하여 저분자화의 조건을 검토한 결과, 염산에 의한 반응시간의 연장 및 염산의 농도증가와 더불어 구성 polyuronate의 중합도는 급격히 감소하였다. 그리고 0.3N HCl 부분가수분해에 의하여 분자량을 1/100로 감소시키는데 소요되는 반응시간은 약 50분이었고, 이 때 각각의 수율은 약 $75\%\~80\%$ 이었다. 각 알긴산의 M/G의 비는 저분자화에 의하여 증대하였으며, 알긴산 용액의 점성은 저분자화하므로서 급격히 저하하였고, 알긴산의 점도와 분자량은 밀접한 상관관계를 보였다($r^2=0.9890$). 온도단계별 ($5\~40^{\circ}C$)로 측정한 알긴산의 용해도는 수용성 알긴산이 산$\cdot$알칼리가용성 알긴산에 비하여 $7\~12\%$ 높았으며, 저분자화와 더불어 상승하였다. 한편, 저분자화는 유화능의 증가를 가져왔으며, 용해도와는 비슷한 관계를 보였다. 그러나 흡유능과 금속이온결합능은 저분자화에 의하여 감소하였으며, 특히 금속이온결합능에 있어서는 미역 알긴산은 $Pb^{2+},\;Cu^{2+},\;Zn^{2+},\;Co^{2+}$의 순으로, 그리고 큰 다시마 알긴산은 $Cu^{2+},\;Pb^{2+},\;Zn^{2+},\;Co^{2+}$의 순으로 각각 감소하였다. 담즙산결합능은 저분자화와 더불어 오히려 증가하는 특징을 보였다.