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- 저자 : 이상호이용현 (검색결과 5 건)
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2단계 고정화 효소반응기를 활용한 Cyclodextrin의 연속생산
이용현,이상호,한일근 한국산업미생물학회 1991 한국미생물·생명공학회지 Vol.19 No.2
Amberite IRA 900에 흡착 고정화시킨 CGTase가 충진된 2단계 고정화 효소반응기를 활용한 CD의 연속생산에 적합한 공정을 확립코져 각 단계의 조작조건이 CD생산에 미치는 영향을 검토하였다. 1.5l 주고정화 효소반응기에서는 5%(w/v) 가용성 전분을 10%(w/w) CD를 포함하는 수준으로 부분환화시킨 용액을 기질로 하였으며, 고정화된 효소량이 0.47 unit/g carrier이고 retention time이 2.8∼4.2hr사이일 때, 최대 CD전환율인 39%를 얻을 수 있었다. 1단계 부분환화용 고정화 효소반응기의 용량, 고정화효소 사용량, 그리고 반응액의 retention time을 변화시킴으로써 주 고정화 효소반응기의 주입에 적절한 10%(w/w) CD를 포함하는 부분환화된 가용성 전분액을 얻을 수 있었다. 기질의 사용효율을 증가시키기 위하여 ultrafiltration membrane으로 미반응 전분류를 분획하여 주 고정화 효소반응기에 재순환시켰다. 분획에 적절한 membrane의 pore size는 5K dalton이었고, 적정 분획비(농축액:여과액)는 4:6이였다. Debranching enzyme인 pullulanase를 CGTase와 동시 고정화 함으로써 CD전환율을 3∼4% 증가시킬 수 있었다. 또한 Amberite IRA 900 담체는 3회까지 재생하여 CGTase이 고정화에 반복사용할 수 있었다. The two-stage enzyme reactor, packed with cyclodextrin glucanotransferase (CG-Tase) immobilized on Amberite IRA 900, coupled with ultrafiltration membrane was investigated for continuous production of cyclodextrin (CD). 5%(w/v) of soluble starch was partially cyclized, in the 0.1l first-stage immobilized enzyme reactor, up to CD conversion yield of 10%(w/w) at retention time of 0.56 hr and 1.5 units of immobilized CGTase/1g of carrier. In the second-stage main immobilized enzyme reactor capacity of 1.5l, the maximum CD conversion yield of 39%(w/w) was achieved at retention time of 2.8hr and 0.47 unit of CGTase/1g of carrier. Unreacted residual dextrin was fractionated with ultrafiltration membrane, and then, recycled into the second-stage main bioreactor to increase the CD conversion yield. The most suitable membrane size and the volume concentration ratio (concentrate: filterate) for recycling of unreacted residual dextrin were found to be 5K dalton and 4:6, respectively. CD conversion yield was increased about 3∼4% upon co-immobilization of pullulanase along with CGTase. Spent Amberite IRA 900 can be reutilized consecutively more than 3 times for immobilization of CGTase after regeneration.
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$\beta$-glucosidase의 고정화와 효소 반응특성
정의준,이상호이용현 한국생물공학회 1990 KSBB Journal Vol.5 No.2
Aspergillus niger유래의 $\beta$-glucosidase를 (1)glutarald-ehyde를 가교제로 한 chitin과 chitosan담체에 covalent linkage (2)Amberite IRA93과 DEAE-cellulose담체에 succinylation시킨 후 흡착, 그리고 (3)alginarte, polyacry-lamide를 각종 가교제를 이용 entrapment등의 방법으로 고정화 하였다. Glutaraldehyde를 가교제로써 chitosan을 활성화시킨후 $\beta$-glucosidase를 고정화 시켰을때 효소활성 회수율이 31.5%로 가장 높았고, 또한 column형 반응기에서의 15일 경과 후 효소활성 유지도도 69%로서 가장 우수하였다. 또한 succinylation시킨 효소를 Amberite IRA93 담체에 흡착시켰을 때 효소활성 회수율은 24.7%였고 효소 활성유지도는 62%였다. 반면에 entra-pment 방법에 의한 $\beta$-glucosidase의 고정화는 효소의 계속적인 용출로 $\beta$-glucosidase의 고정화에는 적합하지 않았다. Chitosan담체에서의 고정화 최적조건을 조사한 결과 가교제인 glutaraldehyde의 최적농도는 0.4%였고, glutaraldehyde의 최적 반응 pH는 4.8이었다. 또한 column형 반응기를 이용하여 cellobiose로부터 glucose로의 전환율을 조사하여 고정화 효소의 효용성을 검토하였다. $\beta$-glucosidase derived from Aspergillus niger was immobilized by (1) covalent linkage on chitin and chitosan with glutaraldehyde, (2) adsorption on DEAE-cellulose and Amberite IRA93 after succinylation, and (3) entrapment on alginate and polyacrylamide gels with various cross linking agents. The retention yield of $\beta$-glucosidase immobilized on chitosan was 31.5% and operational stability was 69% after continuous operation at column reactor(5$0^{\circ}C$ at pH 4.8) for 15 days. The retention yield and operational stability were 24.7% and 60% respectively, in adsorption on Amberite IRA 93. On the other hand, the entrapment method by alginate and polyacrylamide gel was identified to be not appropriate due to the continuous elution of inlmobilized $\beta$-glucosidase. Optimum conditions for the immobilization on chitosan were also studied with optimum pH of 4.8 and glutaraldehyde concentration of 0.4%(w/v). The properties and stability of immobilized $\beta$-glucosidase are also investigted. The conversion yield of cellobiose to glucose was also analyzed using the column type enzyme reactor to evaluate the effectiveness of immobilized enzyme.
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