고정화된 Amylase에 의한 전분의 연속 당화 방법

Abstract

Amylase고정화를 통한 연속 당화 공정을 개발하기 위하여 선정된 액화, 당화 효소를 가장 안정성과 효율이 높은 담체인 chitin과의 고정화 방법을 이용하여 고정한 amylase의 연속적인 당화 공정의 조건을 검토하였다. 효소는 Bacillus licheniformis로 부터의 α-amylase와 Aspergillus oryzae에서 나온 gluco-amylase를 사용하여 두 효소를 각각의 담체에 고정하고 두 개의 column에서 연속적으로 반응시켰다. 또한 반응 효율을 높이기 위하여 효소와 담체의 적정 비율과 당화 활성에 미치는 반응 조건(온도, pH, 기질농도, 유속)을 조사하였고, 전분의 최종 가수분해율과 glucose 수율을 검토하였다. 그 결과, 고정화된 α-amylase는 효소 3,000 unit당 1,000㎎의 chitin을 사용하였을 경우 고정화율이 높았으며, 고정화된 column reactor에서 연속 공정시 최적의 반응 조건은 70℃, pH 8.0, 20% 가용성 전분을 기질로 사용하고 유속은 20㎖/hr이었다. Glucoamylase는 효소 3,000 unit당 1,000㎎의 담체(chitin)를 고정시켰을 때 고정화율이 가장 높게 나타났다. 고정화된 column reactor에서의 연속 공정시 최적 반응 조건은 40℃, pH 4.5, 10% 가용성 전분을 기질로 유속이 15㎖/hr이었을 경우에 당화율이 높았다. 위와 같이, 두가지 고정화 효소의 반응 조건이 상이하므로 하나의 반응기에서 연속 공정을 수행하기에는 부적합하였다. 따라서 고정화된 α-amylase와 glucoamylase column을 각각 다른 반응기를 사용하여 연속적으로 반응시켰고 최종 전분 가수분해율은 88% 이상, g1ucose 수율은 24% 이상으로 나타났다.;For the improved of continuous saccharification process, saccharification of starch by the each immobilized α-amylase and glucoamylase on the carrier (chitin) was invastigated. α-Amylase from Bacillus licheniformis and glucoamylase from Aspergillus oryzae, immobilized enzyme on the chitn with glutaraldehyde as cross-linking agent, were reacted in each packed bed column reactor continuously. The optimum ratio of α-amylase to chitin was 3,000 to l,000(enzyme unit/mg chitin). The optimum conditions for continuous saccharif ication by immobilized α-amylase on chitin were 70℃, pH 8.0, 20%(w/v) soluble starch, and flow rate of 20ml/hr. The optimum ratio of glucoamylase to chitin was 3,000 to l,000(enzyme unit/mg chitin). The optimum conditions for continuous saccharification by immobilized glucoamylase on chitin were 40℃, pH 4.5, l0%(w/v) soluble starch, and flow rate of 15ml/hr. The different reaction conditions of two immobilized enzymes showed that continuous saccharification process by column-packed chitin-coimmobilized enzyme system is not proper. The level of conversion to final products was m r e than 64% and glucose yield was over 24% using of individually immobilized α-amylase and glucoamylase, which were packed column seperately.