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분쇄마찰매체 불균일상 효소반응계를 활용한 생전분을 당공여체로 하는 Cyclodextrin Glucanotransferase의 당전이 반응
이용현,백승걸,신현동,박동찬 한국산업미생물학회 1993 한국미생물·생명공학회지 Vol.21 No.5
생전분을 당공여체로 하는 분쇄마찰매체 함유 불균일상 효소반응계를 활용한 cyclodextrin glucanotransferase를 이용한 당전이 반응에 관한 연구를 수행하였다. 당수용체로는 단당류, 이당류, 그리고 배당체를 대상으로 하였으며, 각종 당수용체에 대해서 높은 당전이 수율을 얻을 수 있었다. Stevioside를 당수용체로 한 당전이 반응을 검토한 결과, 높은 반응속도 및 수율, 그리고 낮은 maltooligo당의 축적이 관찰되었다. 뿐만 아니라 잔류 생전분의 분리가 용이하여 전이된 stevioside의 분리 정제가 매우 용이하였다. 적정 전이 반응 조건을 검토하였으며, 생전분에 대한 당전이효소의 사용량은 15∼30 unit/g raw starch, stevioside와 생전분의 혼합비는 1.0∼1.5 mM/g raw starch, 그리고 반응 혼합물의 첨가농도는 생전분 기준 200 g/ℓ였다. 또한 당전이 반응기작을 반응 중간물인 cyclodextrin 생성의 관점에서 살펴보았다. 생전분을 당공여체로 하는 불균일상 효소반응계를 이용한 당전이 반응은 액화전분을 공여체로 하는 기존의 방법에 비하여 많은 장점이 있어 산업적 활용이 기대된다. Transglycosylation reaction of cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) was analyzed in the attrition coupled heterogeneous reaction system using raw starch as a donor; and mono-, di-saccharide, and glycoside as acceptors. For transglycosylation reactin of stevioside, the transglycosylation rate was similar and the transglycosylation yield was increased compare with conventional process using liquefied starch as the donor. Also the accumulation of maltooligosaccharides in reaction mixture was minimized. The residual raw starch can be easily separated out from reaction mixture, that will facilitate the purification of transglycosylated stevioside. Optimal conditions were determined to be 200 g of raw starch/ℓ, mixing ratio of CGTase to raw starch of 15∼30 unit/g of starch, ratio of stevioside to raw starch of 1 mM of stevioside/g of starch, 400 g of glass bead/ℓ, and agitation of 200 rpm. The role of intermediate cyclodextrin on transglycosylation of stevioside were also investigated. Transglycosylation reaction in the bioattritor using raw starch as a donor seems to have many potential advantages over conventional methods. Hence the attrition coupled reaction system is expected to be utilized for industrial production of coupling sugar and transglycosylated stevioside.
생전분의 고농도 무증자당화법을 도입한 새로운 High Fructose Corn Syrup 제조공정
박동찬,이용현 한국산업미생물학회 1992 한국미생물·생명공학회지 Vol.20 No.4
분쇄마찰매체함유 불균일상 효소반응계를 활용한 생전분의 무증자당화법은 고농도, 고순도의 포도당를 고효율로 직접 얻을 수 있는 새로운 당화법으로 이를 high fructose corn syrup(HFCS) 제조공정에 응용코져 연구하였다. 400g/ℓ 생전분을 24시간 무증자당화시켜 이성화반응에 적합한 고농도인 398g/ℓ와 고순도인 98% 포도당 용액을 농축과정을 거치지 않고 직접 얻을 수 있었다. 전분에 대한 포도당수율은 0.90으로, 미반응 잔유전분은 쉽게 원심분리되었으며, 재당화도 용이하였다. 또한 무증자당화액은 단백질성 변성물, 이온 등 불순물의 함량이 매우 적어, 이성화 반응 전단계인 분리 정제과정을 단순화할 수 있었다. 생성된 당용액의 고정화 포도당 이성화효소 기질로서의 적합성을 검토하여 우수한 결과를 얻었다. 생전분 직접당화법을 도입한 새로운 HFCS 제조공정은 액화/당화공정을 경유하는 기존의 공정에 비하여 여러가지 장점이 있어 산업적 활용이 기대되며, 이를 위한 후속연구가 요망된다. An innovative process for high fructose corn syrup (HFCS) production coupled with direct saccharification of raw corn starch in the agitated bead enzyme reactor (bioattitor) was investigated. The required high concentration/purity of glucose solution suitable for isomerization was produced directly in a bioattritor, without condensation of hydrolyzate, 398g glucose/ℓ and 98% glucose content from 400 g/ℓ(w/v) of raw corn starch after 24 hours. The unsaccharified residual starch could be separated easily upon centrifugation, and resaccharified. The obtained solution also possessed other desirable requirements as substrate for isomerization, such as, low concentrations of denatured protein and calcium ions, thereby, simplified the purification step. The obtained glucose solution was isomerized in an enzyme reactor paked with immobilized glucose isomerase to evaluate the suitability as a substrate. The proposed new HFCS process seems to have many advantages over the conventional process via liquefaction-saccharification steps. The follow-up investigations of the proposed process need to be conducted to evaluate the feasibility of industrial application.