효소 분해 저분자화 chitosan과 균에서 추출한 chitosan의 제조 및 특성 연구

Abstract

최근 들어 가장 주목을 받고 있는 천연 고분자 물질인 chitosan은 우수한 항균성과 무공해성, 생분해성 등 다양한 성질로 인하여 여러 분야에서 응용되고 있다. 그러나 chitosan의 여러 기능성이 완벽하게 밝혀져 있지 않은 현 시점에서 무분별한 응용에 따른 부작용 또한 심 각한 문제로 대두되고 있다. Chitosan의 기능성은 분자량, 탈아세틸화도, 유래된 기원에 따라 서로 다르기 때문에 용도에 적합하도록 제조되고 가공되어야 한다. 효소를 사용하여 chitosan을 저분자화 시키는 방법은 분자량 조절과정이 용이할 뿐만 아니라 반응성이 뛰어 나며 수득되는 저분자화 chitosan의 변성이 최소화된다. 그러나 다음과 같은 단점도 지적될 수 있다. 저분자화 반응의 재현성이 낮으며 저분자화 시키려는 chitosan을 산 수용액에 완전히 용해시켜서 반응시켜야하므로 반응완료 후 산수용액 상태로부터 chitosan의 회수과정이 복잡하며 잔류효소성분을 완벽하게 제거하는 것도 어렵다. 본 연구에서는 정제된 aureobacterium 효소배양액을 적용하여 chitosan을 저분자화 시켰을 때의 제반 특성을 조사하였다. 효소액의 첨가량, 효소액의 농도, 반응 시간을 변화시켜가면서 원료 출발 chitosan의 탈아세틸화도에 따른 분해특성을 검토하였다. 효소의 농도와 반응시간의 변화에 따라 수득되는 저분자화 chitosan의 분자량이 급격하게 변화되었다. 전반적으로 분자량 분포(pd)는 매우 우수하여 1.5∼2 사이를 나타냈으며 solubility parameter(a)값은 분자량이 낮아질수록 높아졌다. 탈아세틸화도가 100%인 출발 chitosan을 사용하였을 때 보다 탈아세틸화도가 낮은 chitosan 이 사용되면 저분자화 속도가 저하되었다. 결과적으로 출발 chitosan의 탈아세틸화도가 낮아지게 되면 분자량이 큰 저분자화 chitosan이 수득되며 Pd값도 상승되는 경향을 보여준다. 또한, 본 논문에서는 곰팡이로부터 chitosan을 추출함으로서 갑각류에서 chitosan을 제조하였을 때의 단점으로 지적되었던 원료공급과 제조방법의 어려움을 해결하고자 하였다. Chitosan 생산성이 가장 뛰어나다고 알려진 Absidia coerulea를 배양하여 chitosan을 추출하고, 추출된 chitosan의 분자량과 탈아세틸화도를 측정함으로서 균추출 chitosan의 특성을 살펴보았다. 곰팡이에서 추출된 chitosan의 분자량은 갑각에서 추출된 chitosan의 분자량보다 훨씬 낮은 160000∼180000(MW)이었고 탈아세틸화도는 82∼85% 였다. 분자량 분포(pd)와 solubility는 우수한 편이었다.;Chitosan is the most remarkable biopolymer for antibacterial, biodegradable, pollution-free properties and numerous application. The functionality of chitosan depends on molecular weight, degree of deacetylation and it's orgins. Therefore, there is a need to control the manufacturing and finishing process for the final application purpose of chitosan. This study is focusing on 2 subjects. One is biological method in preparing low molecular weight chitosan by enzyme and the other is producing chitosan by fungi. Biological method in preparing low molecular weight chitosan is easy to control the molecular weight and reactivity is superior. But this method is not reproducible and withdrawal process of the reaction material is complicated. Refined aureobacterium culture fluid which is endo decomposition type was used in this study. The amount of enzyme and reaction time was changed to investigate the depolymerization properties of differently deacetylated chitosan. The examination revealed that, molecular weights of resulting chitosan was significantly decreased upon prolonged reaction time and increased amount of enzyme. Polydispersity was around 2, which was acceptable, and solubility(a) was increased as molecular weights of resulting chitosan was decreased. DA(degree of deacetylation) of initial chitosan affects to depolymerization properties. Degradation rate of DA 85% chitosan was much slower than that of DA 100% chitosan. Polydisperisity of resulting chitosan which used 100% DA initial chitosan was higher than that of 85% intial chitosan. It was investigated to produce chitosan from fungi to solve the problem of material supply and complicate chitosan extraction process from crabshell. Absidia coerulea. which is known for greatest chitosan-yielding fungi, was used in this study. In result, molecular weights of fungal chitosan ranged 160,000 to 180,000(MW) which were much lower than crabshell chitosan. Degree of deacetylation were approximately 85%. Polydispersity(1.8∼2.1) and solubility(0.6) of fungal chitosan were acceptable.