한천은 홍조류인 Photophyta에서 유래하고 agarose가 \( 70 \% \), agaropectin이 \( 30 \% \)로 구성되어 있고 단당류가 2종류인 복합다당류이다. 한천 다당류는 친수성 고분자로 콜로이드의 성질때문에 85\(^\circ \mathrm{C}\) 이하에서는 녹지 않는 특성을 가지고 있다. 이로써 식품산업, 연구개발,의약 분야에서 두루 쓰인다. 황화다당류 중 세포벽이나 세포사이에 존재하는 물질인 porphyran의 기본 구조는 agar-ose와 유사하고 agarase에 의해 분해되므로 이용할 수 있다.
<h1>한 천(agar)</h1><h2>한천의 유래</h2><p>해조류는 중성다당류로 전분과 셀룰로오스 외에 육상식물과 구분되는 한천, 카라기난 등 황화된 다당류를 풍부하게 가지고 있다. 다양한 해양거대조류의 구성성분인 황함유 다당류의 구조에 대한 총설도 보고된 바 있다.</p><p>한천은 홍조류인 Photophyta에 속하는 종(species)에서 유래하며 우뭇가사리(천초, Gelidium), 석무, 꼬시래기 등의 다당을 뜨거운 물로 추출한 후 냉각하여 우무(hyfrogel)로 만든 다음, 겔의 \( 98\sim99\% \)를 차지하는 수분을 제거하여 만든 것이다. 한천의 원료가 되는 홍조류는 세계적으로 13속 85종에 이른다.</p><h2>한천의 특성과 이용성</h2><p>한천 다당류는 친수성 고분자로 콜로이드의 성질이 있어 \( 0.2\sim 0.3 \% \)의 농도로도 겔 형성능이 있으며 \( 85^{\circ} \mathrm{C} \) 이하에서는 녹지 않아 식품산업에서 고온으로 제조되는 빵 제품과 과자류의 안정제로 널리 사용되고 있으며, 우유, 유제품, 청량음료 등의 생산에도 이용되고 화장품과 약품 등의 안정제로 많이 쓰이고 있다. 즉, 식품산업에서 겔화제, 안정제, 점증제, 변색방지제, 청징제로 사용되고 있고, 연구개발 분야에서도 통상적인 배지용 겔화제 이외에 식물의 조직배양용 배지의 겔화제로도 쓰이며, 의약분야에서는 치과인상제 등으로도 사용된다.</p><h2>한천의 조성과 구조</h2><p>홍조류는 세포벽의 최대 \( 70 \% \)까지 한천성분을 함유하는데, 한천은 agarose가 \( 70 \% \)이며 agaropectin이 \( 30 \% \) 정도로 구성되어 있고 단위체인 단당류가 2종류인 복합다당류 (heteropolysaccharide)이다. Agarose는 곁가지가 없는 직쇄형의 중합체인 중성 다당류이고 agaropectin은 곁가지가 있는 중합체인 산성 다당류로 황, 메틸, 피루브산, glycosyl 기 등이 결합되어 있다. Agarose는 겔형성 특성이 높고, agaropectin은 액체성질인 점성과 고체성질인 탄성의 중간인 점탄성이 높다.</p><p>홍조류의 세포벽을 구성하는 단위체의 결합은 3번 탄소가 결합된 \( \beta\)-D-galactopyranosyl(G) 잔기와 4 번 탄소가 결합된 \( \alpha \)-D- 혹은 L-galactopyranosyl (D 혹은 L) 잔기의 결합이 있는데, agar는 L form 잔기를 가지고 carrageenan은 D form 잔기를 가진다. 황함유 다당류는 carrageenan (G-D), agaran (G-L)과 함께 \( \alpha \)-결합된 galactose가 3,6-anhydro 결합을 갖는 3,6-anhydro-\( \alpha \)-L 혹은 D-galactose의 위치 차이에 따라 carra-geenose (G-DA), agarose (G-LA) 등으로 나뉜다.</p><p>한편, agarose의 구성성분인 neoagarobiose의 neo-는 비환원말단이 수화되지 않은 올리고당에 붙는 접두사이다. Neoagarobiose (NA2)와 agarobiose의 구성단위체는 galactose와 AHG로 동일하지만, neoagarobiose는 3,6-anhydro-\( \alpha \)-L-galactopyranosyl-(\( \alpha \)1 \( \rightarrow 3) \)-D-galactose의 구조이며, agarobiose는 \( \beta \)-D-galactopyranosyl-( \( (\beta 1 \rightarrow 4) \)-3,6-anhydro-L-gal-actose의 구조이다. Agarose는 전체적으로 선형구조를 갖는 agarose 직쇄가 twisted ribbon 구조와 유사한 double-helical 구조를 형성하여 쉽게 분해가 되지 않는데 (\( \alpha \)1 \( \rightarrow \)3) 결합을 분해하는 \( a \)-agarase와 \( (\beta 1 \rightarrow 4) \) 결합을 분해하는 \( \beta \)-agarase는 agarose를 분해할 수 있다.</p><p>황화다당류에는 agar 및 carrageenan 이외에도 130종 이상의 Porphyra 속에서 유래된 porphyran이 있는데, porphyran은 세포벽이나 세포사이에 존재하는 물질로 기본구조는 agar-ose와 유사하고 D-galactose의 6번 탄소가 메틸화되어 있지만 agarase에 의해 분해될 수 있다. 이는 일부 agarase는 기질 특이성이 높지 않아 구조적으로 유사한 porphyran을 분해할 수도 있다는 것을 나타내며, agarase 탐색에 이용될 수 있을 것이다.</p>