KR20080073188A - Support for immobilizing a biocatalyst comprising silica bead and use thereof - Google Patents

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Abstract

A support for immobilizing a biocatalyst and an enzyme immobilized thereon are provided to be harmless to human body and possible to be reused, show increased stability, and be easy to control reactivity, pH and temperature, thereby being widely used in a food or a medicine related industry. A support for immobilizing a biocatalyst comprises silica bead of which an outer layer is crosslinked with chitosan and casein, wherein the silica bead has a pore size of 50-1,000 angstrom. An immobilized enzyme is characterized in that the support for immobilizing the biocatalyst and an enzyme such as alpha-amylase of Bacillus licheniformis are bonded by an amide bond. To degrade starch, the immobilized alpha-amylase is used.

Description

실라카 비드를 포함하는 생물 촉매 고정화용 담체, 및 이의 용도{Support for immobilizing a biocatalyst comprising silica bead and use thereof}Support for immobilizing a biocatalyst comprising silica gel beads, and use thereof

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고정화 효소와 유리 효소의 전분가수분해활성에 미치는 pH의 영향을 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing the effect of pH on the starch hydrolytic activity of the immobilized enzyme and free enzyme prepared according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고정화 효소와 유리 효소의 전분가수분해활성에 미치는 온도의 영향을 보여주는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the effect of temperature on the starch hydrolytic activity of the immobilized enzyme and free enzyme prepared according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고정화 효소와 유리효소의 열안정성을 비교한 그래프이다. Figure 3 is a graph comparing the thermal stability of the immobilized enzyme and free enzyme prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고정화 효소와 유리효소의 경시적 활성 변화를 비교한 그래프이다. Figure 4 is a graph comparing the change over time of the immobilized enzyme and free enzyme prepared according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고정화 효소의 재사용에 따른 활성 변화를 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing a change in activity according to the reuse of the immobilized enzyme prepared according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고정화 효소와 유리효소의 보관 안정성을 4 ℃의 조건에서 측정하여 비교한 그래프이다. Figure 6 is a graph comparing the storage stability of the immobilized enzyme and free enzyme prepared according to an embodiment of the present invention measured at 4 ℃ conditions.

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본원 발명은 실리카 비드를 이용한 생체 촉매 고정화용 담체, 상기 담체를 이용한 고정화 효소, 상기 고정화 효소의 제조방법 및 이의 이용방법에 관한 것이다. The present invention relates to a carrier for immobilizing a biocatalyst using silica beads, an immobilized enzyme using the carrier, a method for preparing the immobilized enzyme, and a method of using the same.

[종래기술][Private Technology]

효소 고정화의 기본개념은 효소를 이용한 생물화학공정의 효소의 활용기술에 관한 분야로서 효소의 생물학적 활성을 개량하는 기술 분야와 그 활성을 안정화시키고 경제적으로 활용하는 기술 분야로 구분할 수 있는데 전자는 유전공학적인 방향으로 연구가 진행되는데 비하여 후자는 고정화법을 중심으로 발전되어 왔다.The basic concept of enzyme immobilization is the field of enzyme utilization technology of biochemical process using enzyme, and it can be divided into technology field to improve biological activity of enzyme and technology field to stabilize and economically use the activity. The latter has been developed around the immobilization method, whereas the research has been conducted in the direction of the research.

효소를 고정화시키는 중요한 목적은 효소를 쉽게 회수하여 재이용할 수 있기 때문에 효소 반응공정의 경제성을 높여줄 수 있으며, 반응양식을 회분식 또는 연속식으로 다양하게 적용할 수 있다는 데 있다. 따라서 자연 효소를 생물화학 공정에서 효과적으로 이용하기 위해서는 효소를 고정화 시켜야 하는데, 일반적인 효소의 고정화 방법은 물리적 흡착방법 또는 화학적 방법이다. 상기 물리적 흡착방법은 주로 이온 교환(ion-exchange) 방법을 이용하는데, 상기 이온 교환 방법은 비독성이라는 장점이 있으나 그 결합력이 약하다는 문제점이 있다. 또한, 상기 화학적 방법은 화학 반응에 의해 공유결합을 형성시켜 효소를 고정시키기 위하여 시약을 사용하는 것으로, 상기 방법은 가교 결합력이 강하기는 하지만 상기 효소의 고정화를 위해 사용하는 시약이 독성이 있기 때문에 식품 또는 의약 관련 산업에는 사용하기가 힘들다는 단점이 있다.An important purpose of immobilizing the enzyme is to increase the economics of the enzymatic reaction process because the enzyme can be easily recovered and reused, and the reaction mode can be variously applied batchwise or continuously. Therefore, in order to effectively use natural enzymes in a biochemical process, the enzymes must be immobilized. A general enzyme immobilization method is a physical adsorption method or a chemical method. The physical adsorption method mainly uses an ion-exchange method, but the ion-exchange method has the advantage of being non-toxic, but has a problem in that its binding strength is weak. In addition, the chemical method is to use a reagent to fix the enzyme by forming a covalent bond by a chemical reaction, the method has a strong cross-linking force, but because the reagent used for immobilization of the enzyme is toxic Another disadvantage is that it is difficult to use in the pharmaceutical industry.

유기 혹은 무기담체에 효소를 결합시켜서 효소를 고정화하여 재사용과 연속처리를 하는 효소고정화는 잘 알려져 있다. 유기물(예 셀룰로스, 나일론, 폴리아크릴아미드)은 담체로서 불리한데, 왜냐하면 기계적 안정성이 좋지 않으며, 용매에 의한 부식, pH와 이온 강도에 따르는 변화와 미생물에 의한 침해로 인하여 효소와의 결합이 파괴될 수 있기 때문이다. 따라서 효소가 흡착 혹은 공유적으로 흡착하는 무기물 담체가 제안되었는데, 결합형태는 효소의 사용조건과 형태 및 기질의 특성에 따른다. 즉, 기질이 강한 염농도이면, 흡착된 효소의 불착이 일어나기 때문에 흡착법은 적용될 수 없다. 따라서 효소의 공유결합이 우선한다. 담체의 표면은 효소의 결합을 유도하는 특이한 기능기를 포괄하여야 한다. 대부분 담체는 기능기를 포괄할 수 없기 때문에, 표면의 전처리가 필요하다.Enzyme immobilization, which involves the enzymatic immobilization by binding an enzyme to an organic or inorganic carrier, reuses and performs continuous processing is well known. Organics (e.g. cellulose, nylon, polyacrylamide) are disadvantageous as carriers because they have poor mechanical stability and can break down the bonds with enzymes due to corrosion by solvents, changes in pH and ionic strength and invasion by microorganisms. Because it can. Therefore, an inorganic carrier to which an enzyme is adsorbed or covalently adsorbed has been proposed. The binding type depends on the conditions of use of the enzyme and the characteristics of the substrate. In other words, if the substrate has a strong salt concentration, the adsorption method cannot be applied because the adsorption of the adsorbed enzyme occurs. Therefore, covalent bonds of enzymes take precedence. The surface of the carrier should encompass specific functional groups that induce the binding of enzymes. Most carriers cannot cover functional groups and require surface pretreatment.

공유결합에 의한 고정화는 담체의 표면과 효소를 결합제 혹은 교각으로 공유결합시키는 방법으로 담체를 표면처리하거나 효소에 작용기를 도입하여야 하며, 지지된 효소의 활성소가 차폐되지 않도록 하여야 한다. Immobilization by covalent bonds is a method of covalently bonding the surface of the carrier and the enzyme with a binder or a pier to surface-treat the carrier or to introduce functional groups into the enzyme, and to prevent the active enzymes of the supported enzyme from being blocked.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본원 발명은 높은 활성을 갖는 생체 촉매 고정화용 담체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a carrier for immobilizing a biocatalyst having a high activity and a method for producing the same.

본원 발명의 또 다른 목적은 상기 생체 촉매 고정화용 담체를 이용하여 제조한 고정화 효소, 상기 고정화 효소의 제조방법 및 이를 이용하는 방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide an immobilized enzyme prepared using the carrier for immobilizing the biocatalyst, a method for preparing the immobilized enzyme, and a method of using the same.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본원 발명은 실리카 비드, 및 상기 실리카 비드의 외면에 키토산 및 카세인이 가교결합으로 결합된 생체 촉매 고정화용 담체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 본원 발명은 키토산과 카세인의 혼합용액에 실리카 비드를 침지한 후, 건조하고, 상기 건조된 비드를 에피클로로히드린 용액에 반응시켜 제조된 것인 생체 촉매 고정화용 담체일 수 있으며, 상기 혼합용액에 포함된 키토산과 카세인의 농도는 0.1 % 내지 10 %(w/v)일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention relates to a silica bead, and a carrier for immobilizing a biocatalyst in which chitosan and casein are crosslinked to the outer surface of the silica beads and a method for preparing the same. Preferably, the present invention may be a carrier for immobilizing a biocatalyst prepared by immersing silica beads in a mixed solution of chitosan and casein, and then drying and reacting the dried beads with an epichlorohydrin solution. The concentration of chitosan and casein contained in the mixed solution may be 0.1% to 10% (w / v).

본원 발명은 또한 상기 생체 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정시킨 고정화 효소 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 바람직하게는 상기 생체 촉매 고정화 효소는 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 효소가 아미드결합으로 결합된 고정화 효소일 수 있으며, 상기 고정화 효소는 생체 촉매 고정화용 담체와 효소를 트랜스글루타미제(transglutaminase)의 존재 하에 반응시켜 제조된 것일 수 있다. 상기 생체 촉매는 바람직하게는 효소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 알파-아밀라아제, 예컨데 내열성 알파-아밀라아제일 수 있다. The present invention also relates to an immobilized enzyme immobilized with a biocatalyst on the carrier for immobilizing a biocatalyst and a method for preparing the same. Preferably, the biocatalyst immobilizing enzyme may be an immobilizing enzyme in which the biocatalyst immobilizing carrier and the enzyme are combined by an amide bond, and the immobilizing enzyme is the presence of a transglutaminase. It may be prepared by reacting under. The biocatalyst may preferably be an enzyme, more preferably alpha-amylase, for example heat resistant alpha-amylase.

또한, 본원 발명은 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 효소를 고정시킨 고정화 효소를 이용하여 전분을 분해하는 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method of degrading starch by using an immobilized enzyme in which an enzyme is immobilized on the carrier for immobilizing the biocatalyst.

본원 발명에 따른 실리카 비드를 키토산-카세인의 혼합용액으로 처리하여 제조한 생체 촉매 고정화용 담체는 트랜스글루타미제(transglutaminase)를 이용하여 효소를 고정화할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 상기 효소가 알파-아밀라아제와 같이 식품 또는 의료 관련 산업에 많이 사용되고 있는 경우에는, 화학시료 대신 인 체에 무해한 비독성의 효소인 트랜스글루타미제를 사용하여 효소를 고정화할 수 있다는 점에서 산업적으로 매우 유용하다. The biocatalyst immobilization carrier prepared by treating the silica beads according to the present invention with a mixed solution of chitosan-casein has the advantage that the enzyme can be immobilized using a transglutaminase. In particular, when the enzyme is widely used in food or medical-related industries such as alpha-amylase, it is possible to immobilize the enzyme by using a transglutase, a nontoxic enzyme that is harmless to humans instead of a chemical sample. Very useful as

또한, 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 트랜스글루타미제를 이용하여 고정화된 효소는 화학시료 대신 인체에 무해한 비독성의 효소를 사용한 것이므로 식품 또는 의약 관련 산업에 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 재사용이 가능하고, 안정성이 증가되며, 반응성을 조절하기 수비고, 온도와 pH 조절이 자유롭다는 장점이 있다.In addition, the enzyme immobilized using a transglutase in the biocatalyst immobilization carrier is a non-toxic enzyme that is harmless to the human body instead of a chemical sample, and thus can be used in food or medicine-related industries, and can be reused. Stability is increased, responsiveness is controlled, temperature and pH control is free.

이하 본원 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본원 발명은 실리카 비드의 외층에 키토산 및/또는 카세인이 가교결합으로 결합된 생체 촉매 고정화용 담체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 키토산과 카세인의 혼합용액에 실리카 비드를 침지한 후 건조하고, 상기 건조된 비드를 에피클로로히드린 용액에 반응시켜 제조된 것인 생체 촉매 고정화용 담체일 수 있다.The present invention relates to a carrier for immobilizing a biocatalyst in which chitosan and / or casein are crosslinked to an outer layer of silica beads. More specifically, it may be a carrier for immobilizing a biocatalyst prepared by immersing silica beads in a mixed solution of chitosan and casein and drying them, and reacting the dried beads with an epichlorohydrin solution.

본원 발명에 따른 담체에 포함되는 실리카 비드는 우수한 열안정성을 가진다. 상기 실리카 비드는 바람직하게는 실리카 겔 비드 또는 복합 실리카 겔 비드일 수 있다. 일 예로, 상기 복합실리카겔 비드는 TiO2 복합 실리카겔 비드, Al2O3 복합 실리카겔 비드 또는 ZrO2 복합 실리카겔 비드일 수 있다. 체적 당 효소활성을 높이고자 담체의 표면적을 크게 확보하고, 효소 고정화를 위한 충분한 기공 공간을 제공하고자, 상기 실리카 비드의 기공의 크기를 50 Å 내지 1000 Å로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 비드의 입자크기는 10 메쉬(mesh) 내지 80 메쉬, 바람직하게는 30 메쉬 내지 70 메쉬, 더욱 바람직하게는 35 메쉬 내지 60 메쉬일 수 있다.Silica beads included in the carrier according to the present invention have excellent thermal stability. The silica beads may preferably be silica gel beads or composite silica gel beads. For example, the composite silica gel beads may be TiO 2 composite silica gel beads, Al 2 O 3 composite silica gel beads, or ZrO 2 composite silica gel beads. In order to secure a large surface area of the carrier to increase the enzymatic activity per volume and to provide sufficient pore space for the immobilization of the enzyme, the pore size of the silica beads is preferably set to 50 kPa to 1000 kPa. The particle size of the silica beads may be 10 mesh to 80 mesh, preferably 30 mesh to 70 mesh, more preferably 35 mesh to 60 mesh.

상기 키토산은 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 인체에 흡수가 쉽도록 가공하여 제조한 물질일 수 있고, 상세하게는 상기 키틴을 탈아세틸화하여 제조한 물질일 수 있다. 상기 생체 촉매 고정화용 담체는 종래 고정화 효소의 문제점을 해결하기 위하여, 트랜스글루타미네이즈를 이용하여 생체 촉매 고정화용 담체와 생체 촉매의 글루타민(glutamine)과 리신(lysine)간에 아미드 결합(amide bond)을 형성시키기 위하여 생체 촉매 고정화용 담체에도 아실기(acyl group)가 요구된다. 상기 생체 촉매 고정화용 담체는 상기 키토산에 의해 강도와 안정성이 부여될 수 있을 뿐만 아니라, 카세인에 의해 아실기가 공급되기 때문에, 트랜스글루타미네이즈를 이용하여 상기 담체와 상기 효소가 아미드결합(amide bond)으로 결합된 고정화 효소의 제조에 사용될 수 있다.The chitosan may be a material manufactured by easily processing the chitin contained in the shellfish to the human body, and in detail, may be a material prepared by deacetylating the chitin. In order to solve the problems of the conventional immobilization enzyme, the biocatalyst immobilization carrier is a transglutaminase to form an amide bond between the carrier for biocatalyst immobilization and glutamine and lysine of the biocatalyst. In order to form, an acyl group is also required in a carrier for immobilizing a biocatalyst. The carrier for immobilization of the biocatalyst can not only be given strength and stability by the chitosan, but also acyl groups are supplied by casein, so that the carrier and the enzyme are amide bonds using transglutaminase. It can be used for the preparation of the immobilized enzyme bound.

상기 담체의 표면처리를 위하여 카세인 또는 카세인염을 사용할 수 있으며, 상기 카세인염은 바람직하게는 카세인 나트륨(Sodium Caseinate, Na Caseinate)일 수 있다. 상기 카세인 나트륨은 식품에 널리 사용되는 첨가물로 인체에 무해하다. 상기 카세인은 상기 고정화 담체의 강도와 안정성을 향상시키고 고밀도로 고정화 지지체를 코팅시킬 수 있으므로, 상기 카세인이 첨가된 고정화 담체는 강하고 안정한 생체 촉매 고정화용 담체일 수 있다.Casein or casein salt may be used for surface treatment of the carrier, and the casein salt may be sodium caseinate (Na Caseinate). The casein sodium is an additive widely used in foods and is harmless to the human body. Since the casein improves the strength and stability of the immobilized carrier and may coat the immobilized support with high density, the casein-immobilized carrier may be a strong and stable biocatalyst immobilized carrier.

상기 키토산과 카세인의 혼합용액에 포함되는 상기 키토산과 카세인의 함량은 실리카 비드와 키토산 및 카세인의 접촉 기회를 충분히 제공하여 상기 생체 촉매 고정화용 담체의 제조 수율을 확보하고, 제조비용을 최소화하기 위하여, 실리카 비드 100 중량에 대하여 각각 0.1 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 중량부 내지 7.5 중량부, 더욱 바람직하게는 3 중량부 내지 6 중량부일 수 있다. The content of the chitosan and casein contained in the mixed solution of the chitosan and casein is sufficient to provide a contact opportunity of silica beads, chitosan and casein to secure the production yield of the carrier for immobilizing the biocatalyst, and to minimize the production cost, 0.1 parts by weight to 10 parts by weight, preferably 1 part by weight to 7.5 parts by weight, and more preferably 3 parts by weight to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the silica beads.

상기 혼합용액에 포함된 키토산과 카세인의 농도는 각각 0.1 % 내지 10 %(w/v), 바람직하게는 0.5 % 내지 5 %, 가장 바람직하게는 0.75 % 내지 2.0 % 일 수 있다.The concentration of chitosan and casein contained in the mixed solution may be 0.1% to 10% (w / v), preferably 0.5% to 5%, and most preferably 0.75% to 2.0%.

상기 생체 촉매 고정화용 담체는 상기 실리카 비드를 키토산 및 카세인으로 표면 처리함으로써 상기 실리카 비드의 외층에 키토산 및 카세인을 가교결합시켜 제조할 수 있다. 일 예로, 상기 실리카 비드의 외층에 키토산 및 카세인이 가교결합으로 결합된 생체 촉매 고정화용 담체는 키토산과 카세인의 혼합용액에 실리카 비드를 침지한 후 건조하고, 상기 건조된 비드를 에피클로로히드린 용액에 반응시켜 제조할 수 있다.The biocatalyst immobilization carrier may be prepared by crosslinking chitosan and casein on an outer layer of the silica beads by surface treating the silica beads with chitosan and casein. As an example, the carrier for immobilizing a biocatalyst in which chitosan and casein are cross-linked to the outer layer of silica beads is dipped by immersing silica beads in a mixed solution of chitosan and casein and drying the dried beads with an epichlorohydrin solution. It can be prepared by reaction.

본원 발명은 또한 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정시킨 고정화 생체 촉매에 관한 것이다. 상기 고정화 생체 촉매는 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 상기 생체 촉매간에 아미드결합(amide bond)으로 결합된 고정화 촉매일 수 있다. 일 예로, 상기 고정화 촉매는 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 효소를 트랜스글루타미제(transglutaminase)의 존재 하에 반응시켜 제조된 고정화 효소일 수 있다.   The present invention also relates to an immobilized biocatalyst in which a biocatalyst is immobilized on the carrier for immobilizing the biocatalyst. The immobilized biocatalyst may be an immobilized catalyst bonded by an amide bond between the carrier for immobilizing the biocatalyst and the biocatalyst. For example, the immobilization catalyst may be an immobilization enzyme prepared by reacting the biocatalyst immobilization carrier with an enzyme in the presence of transglutaminase.

상기 생체 촉매는 촉매활성을 나타낼 수 있는 어떠한 것이라도 적용할 수 있다. 예를 들면, 살아있거나 가공된 미생물 배양액, 미생물 농축액, 미생물 분말, 미생물 슬러지 또는 생물체 유래의 효소 또는 조효소 추출액, 효소 또는 조효소 농 축액, 효소 또는 조효소 분말을 적용할 수 있으며, 바람직하게는 효소이다. 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 고정화 가능한 효소는 모든 종류의 효소를 포함하며, 예컨대, 가수분해효소(예, 아밀라아제, 글리코시다제, 프로테아제), 산화환원효소 (글루코스옥시다제, 카탈라제), 이성화효소(글루코스이소머라제) 및 전이효소(덱스트란수크라제) 등을 들 수 있다. 바람직하게는 상기 효소는 알파-아밀라아제(α-amylase)이고, 더욱 바람직하게는 내열성 알파-아밀라아제이이며, 일 예로, 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)의 내열성 알파-아밀라아제일 수 있다.The biocatalyst may be applied to anything that can exhibit catalytic activity. For example, live or processed microbial cultures, microbial concentrates, microbial powders, microbial sludge or organism-derived enzymes or coenzyme extracts, enzymes or coenzyme concentrates, enzymes or coenzyme powders may be applied, preferably enzymes. The enzyme that can be immobilized on the biocatalyst immobilization carrier includes all kinds of enzymes, for example, a hydrolase (for example, amylase, glycosidase, protease), redox enzymes (glucosidase, catalase), isomerase ( Glucose isomerase) and transferase (dextran sucrase), and the like. Preferably the enzyme is alpha-amylase, more preferably heat-resistant alpha-amylase, for example, it may be heat-resistant alpha-amylase of Bacillus licheniformis .

상기 생체 촉매의 함량은 고정화 효율을 고려하여 생체촉매의 포화 용해도 이하이고 충분한 농도인 것인 바람직하며, 구체적으로는 상기 생체 촉매 고정화용 담체 1 g 에 대하여 100 unit 내지 5000 unit 일 수 있고, 바람직하게는 500 unit 내지 3000 unit 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1000 unit 내지 2000 unit, 더더욱 바람직하게는 1400 unit 내지 1600 unit 일 수 있다. 일 예로, 내열성 알파-아밀라제의 경우 상기 1 unit은 60 ℃ 및 pH 7.0의 조건에서 1 분간에 1 μmole의 환원당(글루코스)을 생산하는 효소 양이다. 상기 환원당의 양의 측정은 DNS(3,5- dintrosalicylic acid reagent) 정량법으로 측정할 수 있다. 일 예로, 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)의 내열성 알파-아밀라아제를 이용하는 경우에는 고정화 담체 1 g에 용액 1 ml 당 상기 알파-아밀라아제 0.54 mg이 포함되어 있는 효소 용액 3 ml를 첨가하여 고정화효소를 제조하였으며, 상기 효소 용액의 효소 활성은 1500 unit이었다. The biocatalyst content is preferably less than the saturated solubility of the biocatalyst in consideration of the immobilization efficiency and a sufficient concentration. Specifically, the biocatalyst may be 100 unit to 5000 unit with respect to 1 g of the biocatalyst immobilization carrier, preferably May be from 500 units to 3000 units, more preferably from 1000 units to 2000 units, even more preferably from 1400 units to 1600 units. For example, in the case of heat-resistant alpha-amylase, 1 unit is an amount of an enzyme that produces 1 μmole of reducing sugar (glucose) in 1 minute at 60 ° C. and pH 7.0. The amount of the reducing sugar can be measured by DNS (3,5-dintrosalicylic acid reagent) quantitative method. For example, in the case of using the heat-resistant alpha-amylase of Bacillus licheniformis , 3 ml of enzyme solution containing 0.54 mg of alpha-amylase per 1 ml of solution is added to 1 g of the immobilization carrier to immobilize the enzyme. The enzyme activity of the enzyme solution was 1500 units.

상기 트랜스글루타미제는 글루타민(glutamine)과 리신(lysine)간에 아미드결 합(amide bond)을 형성하는 효소이다. 본원 발명에서 트랜스글루타미제는 상업적으로 시판되는 것을 구입하여 사용할 수도 있고, 생산 균주 또는 상기 트랜스글루타미제의 코딩 유전자를 도입한 재조합 미생물에서 생산한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 미생물 유래 트랜스글루타미제일 수 있다. 일례로서, 상기 트랜스글루타미제는 스트렙토베르티킬리움 모바리인세(Streptoverticillium mobaraense) 유래 트랜스글루타미제일 수 있다. 상기 스트렙토베르티킬리움 모바리인세 유래 트랜스글루타미제는 상기 스트렙토베르티킬리움 모바리인세의 배양물로부터 추출한 후, 찬 에틸 알코올로 처리하여 얻어진 것일 수 있다. 상기 트랜스글루타미제는 백색~엷은 황색~진한 갈색의 분말, 입상, 덩어리 또는 투명~진한 갈색의 액체로 된 것일 수 있으며, 상기 스트렙토베르티킬리움 모바리인세에서 추출한 트랜스글루타미제의 최적 pH는 pH 6 내지 pH 7이고, 최적온도는 50 ℃ 내지 55 ℃이다. The transglutase is an enzyme that forms an amide bond between glutamine and lysine. In the present invention, the transglutase may be purchased and used commercially available, it can be used for production strains or those produced by recombinant microorganisms introduced with the transglutase coding gene, preferably microorganism-derived transgluta It may be a tammy agent. As an example, the transglutamiase may be a transglutase derived from Streptoverticillium mobaraense . The transglutase derived from Streptoverticlium varibari phosphate may be obtained by extracting from the culture of the Streptoverticlium varibari phosphate and treating with cold ethyl alcohol. The transglutase may be a white to pale yellow to dark brown powder, granules, lumps or transparent to dark brown liquids, and the optimal pH of the transglutase extracted from the Streptoverticilium mobilarise is pH 6-7, optimal temperature 50-55 degreeC.

본원 발명은 또한 상기 고정화 촉매를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a process for preparing the immobilized catalyst.

보다 상세하게는, 본원 발명은 a) 실리카 비드를 키토산 및/또는 카세인으로 표면 처리하여 생체 촉매 고정화용 담체를 제조하는 단계; 및 More specifically, the present invention comprises the steps of a) preparing a carrier for biocatalytic immobilization by surface treatment of silica beads with chitosan and / or casein; And

b) 트랜스글루타미제(transglutaminase)를 이용하여 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정화시키는 단계를 포함하는 고정화 촉매 제조방법에 관한 것이다.b) immobilizing a biocatalyst to a carrier for immobilizing the biocatalyst using a transglutaminase.

a) 고정화용 담체 제조a) preparation of immobilization carrier

상기 생체 촉매 고정화용 담체를 제조하는 단계는 상기 실리카 비드를 상기 키토산 및/또는 카세인으로 표면 처리하여 상기 실리카 비드의 외층에 키토산 및/ 또는 카세인을 가교결합시켜 제조할 수 있다. 바람직하게는, 상기 생체 촉매 고정화용 담체를 제조하는 단계는 a-1) 키토산 및/또는 카세인의 혼합 용액에 실리카 비드를 침지하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 a-2) 상기 혼합물을 에피클로로히드린 용액에 첨가하여 실리카 비드를 키토산 및/또는 카세인으로 가교결합을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. The preparing of the biocatalyst immobilization carrier may be prepared by cross-linking chitosan and / or casein on an outer layer of the silica beads by surface treating the silica beads with the chitosan and / or casein. Preferably, the preparing of the carrier for immobilizing the biocatalyst may include a-1) preparing a mixture by immersing silica beads in a mixed solution of chitosan and / or casein; And a-2) adding the mixture to an epichlorohydrin solution to crosslink the silica beads with chitosan and / or casein.

상기 키토산 및/또는 카세인의 혼합 용액에 실리카 비드를 침지하여 혼합물을 제조하는 단계는 일 예로 상기 키토산 및/또는 카세인의 혼합 용액에 실리카겔 비드를 침지하고 10 시간 내지 24 시간, 바람직하게는 18 시간 내지 20 시간, 15 ℃ 내지 30 ℃, 바람직하게는 20 ℃ 내지 25 ℃에서 유지하여 수행할 수 있다.The step of preparing a mixture by immersing the silica beads in the mixed solution of chitosan and / or casein is an example of dipping silica gel beads in the mixed solution of chitosan and / or casein and 10 to 24 hours, preferably 18 hours to It may be carried out by holding at 20 ℃, 15 ℃ to 30 ℃, preferably 20 ℃ to 25 ℃.

상기 키토산 및/또는 카세인의 혼합용액에 실리카 비드를 침지하여 혼합물을 제조하는 단계는 추가로 상기 혼합물을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 건조 단계는 감압 건조, 진공 건조 또는 가열 건조 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preparing the mixture by immersing silica beads in the mixed solution of chitosan and / or casein may further include drying the mixture. The drying step may be reduced pressure drying, vacuum drying or heat drying, but is not limited thereto.

상기 키토산 및/또는 카세인의 혼합용액에 있어서, 상기 키토산 및/또는 카세인을 용해시킨 용매는 아세트산 용액, 바람직하게는 아세트산 수용액 또는 아세트산 완충용액일 수 있다. 상기 키토산 및/또는 카세인의 혼합용액에 포함되는 키토산과 카세인의 농도는 각각 0.1 % 내지 10 %(w/v), 바람직하게는 0.5 % 내지 5 %, 가장 바람직하게는 0.75 % 내지 2.0 % 일 수 있다.In the mixed solution of chitosan and / or casein, the solvent in which the chitosan and / or casein is dissolved may be an acetic acid solution, preferably an acetic acid aqueous solution or an acetic acid buffer solution. The concentration of chitosan and casein contained in the mixed solution of chitosan and / or casein may be 0.1% to 10% (w / v), preferably 0.5% to 5%, and most preferably 0.75% to 2.0%. have.

한편, 상기 키토산과 카세인의 혼합용액에 포함되는 상기 키토산과 카세인의 함량은 실리카 비드와 키토산 및 카세인의 접촉 기회를 충분히 제공하여 상기 생체 촉매 고정화용 담체의 제조 수율을 확보하고, 제조비용을 최소화하기 위하여, 실리카 비드 100 중량에 대하여 각각 0.1 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 중량부 내지 7.5 중량부, 더욱 바람직하게는 3 중량부 내지 6 중량부일 수 있다. On the other hand, the content of the chitosan and casein contained in the mixed solution of the chitosan and casein provides sufficient contact opportunities of silica beads, chitosan and casein to secure the production yield of the carrier for immobilizing the biocatalyst, minimizing the manufacturing cost In order to achieve 100 parts by weight of silica beads, 0.1 parts by weight to 10 parts by weight, preferably 1 part by weight to 7.5 parts by weight, and more preferably 3 parts by weight to 6 parts by weight.

상기 혼합물을 에피클로로히드린 용액으로 반응시켜 가교결합을 형성하는 a-2) 단계는 상기 에피클로로히드린 용액에 상기 키토산 및/또는 카세인의 혼합 용액에 실리카 비드를 침지하여 제조한 상기 혼합물을 첨가하고 30 ℃ 내지 90 ℃, 바람직하게는 50 ℃ 내지 75 ℃, 더욱 바람직하게는 55 ℃ 내지 65 ℃ 및 pH 7.5 내지 pH 11, 바람직하게는 pH 8.5 내지 pH 10, 더욱 바람직하게는 pH 9.5 내지 pH 10에서 2 시간 내지 16 시간, 바람직하게는 4 시간 내지 12 시간, 더욱 바람직하게는 6 시간 내지 8 시간 반응시켜 수행할 수 있다.Step a-2) of reacting the mixture with an epichlorohydrin solution to form a crosslinking step adds the mixture prepared by immersing silica beads in the mixed solution of chitosan and / or casein to the epichlorohydrin solution. 30 to 90 ° C, preferably 50 to 75 ° C, more preferably 55 to 65 ° C and pH 7.5 to pH 11, preferably pH 8.5 to pH 10, more preferably pH 9.5 to pH 10 2 hours to 16 hours, preferably 4 hours to 12 hours, more preferably 6 hours to 8 hours.

상기 에피클로로히드린 용액의 에피클로로히드린의 농도는 0.01 M 내지 1 M, 바람직하게는 0.05 M 내지 0.5 M, 더욱 바람직하게는 0.75 M 내지 1.25 M 일 수 있고, 상기 에피클로로히드린을 용해시키는 용매는 DMSO(Dimethyl sulfoxide)일 수 있으며, 바람직하게는 DMSO에 추가로 0.1 M의 NaOH를 포함한 것일 수 있다. 상기 에피클로로히드린은 수산기(OH group)와 수산기, 아민기(NH2 group)와 아민기 및 수산기와 아민기 간에 결합을 형성할 수 있고, 상기 키토산 및 카세인은 수산기와 아민기를 모두 가지고 있다. 따라서, 상기 실리카에 키토산 및 카세인을 첨가하고 에피클로로히드린으로 반응시키는 경우, 상기 실리카에 키토산 및 카세인으로 표면처리 즉, 상기 키토산 및/또는 상기 카세인의 가교결합을 형성시켜 상기 실리카를 코팅시킬 수 있다The concentration of epichlorohydrin in the epichlorohydrin solution may be 0.01 M to 1 M, preferably 0.05 M to 0.5 M, more preferably 0.75 M to 1.25 M, to dissolve the epichlorohydrin. The solvent may be dimethyl sulfoxide (DMSO), and preferably may include 0.1 M NaOH in addition to DMSO. The epichlorohydrin may form a bond between a hydroxyl group (OH group) and a hydroxyl group, an amine group (NH 2 group) and an amine group and a hydroxyl group and an amine group, and the chitosan and casein have both a hydroxyl group and an amine group. Thus, when chitosan and casein are added to the silica and reacted with epichlorohydrin, the silica may be coated by surface treatment with chitosan and casein, that is, crosslinking of the chitosan and / or casein, to coat the silica. have

상기 실리카 비드를 키토산 및/또는 카세인으로 표면 처리하는 단계는 상기 에피클로로히드린 용액으로 반응시키는 단계를 수행한 후, 세척하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세척하는 단계는 NaCl 용액 또는 증류수, 바람직하게는 증류수를 이용할 수 있으며, 일 예로 증류수를 이용하여 세척한 후에, filter paper를 이용하여 회수하는 과정을 3 내지 5회 반복하여 세척할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Surface treatment of the silica beads with chitosan and / or casein may further comprise a step of washing after reacting with the epichlorohydrin solution. The washing may be performed using NaCl solution or distilled water, preferably distilled water. For example, after washing with distilled water, the process of recovering using filter paper may be repeated three to five times. It is not limited.

b) 담체에 생체 촉매를 고정화하는 단계b) immobilizing the biocatalyst on the carrier

상기 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정하시키는 b) 단계는 트랜스글루타미제(transglutaminase)를 이용하여 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 상기 생체 촉매의 글루타민(glutamine)과 리신(lysine)간에 아미드결합(amide bond)으로 결합시키는 단계일 수 있고, 상기 생체 촉매 및 트랜스글루타미제가 포함되어 있는 용액에 상기 생체 촉매 고정화용 담체를 첨가하고 반응을 진행시켜 수행할 수 있다. B) immobilizing the biocatalyst on the biocatalyst immobilization carrier is an amide bond between the biocatalyst immobilization carrier and glutamine and lysine of the biocatalyst using a transglutaminase. It may be a step of binding with (amide bond), it can be carried out by adding the carrier for the immobilization of the biocatalyst to the solution containing the biocatalyst and transglutase and proceed with the reaction.

상기 생체 촉매 및 트랜스글루타미제가 포함되어 있는 용액에 상기 생체 촉매 고정화용 담체를 첨가하고 반응을 진행시켜 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 상기 생체 촉매의 글루타민(glutamine)과 리신(lysine)간에 아미드결합(amide bond)으로 결합시키는 단계는 교반함으로써 이루어진다. 상기 반응을 수행한 후에는, 적당한 완충액으로 효소가 고정화된 담체를 충분하게 세정하여, 불충분한 결합을 하고 있어 이탈하기 쉬운 효소 및 잉여의 효소와 트랜스글루타미제를 제거하는 것 이 바람직하다. 본원 발명의 바람직한 반응 pH는 pH 7이므로, 추가적인 완충액을 사용하지 아니할 수 있으며, 상기 완충액으로 증류수를 사용할 수 있다. 상기 트랜스글루타미제(transglutaminase)를 이용하여 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정화시키는 단계는 트랜스글루타미제는 역가조정, 품질보존 등을 위하여 추가로 희석제 또는 안정제 등을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. An amide bond between the biocatalyst immobilization carrier and glutamine and lysine of the biocatalyst immobilization carrier is added to the solution containing the biocatalyst and the transglutase and the reaction proceeds. Bonding with amide bonds is accomplished by stirring. After the reaction is carried out, it is preferable to sufficiently wash the carrier to which the enzyme is immobilized with a suitable buffer to remove the enzyme, the excess enzyme and the transglutase, which are insufficiently bound and are easily separated. Since the preferred reaction pH of the present invention is pH 7, an additional buffer may not be used, and distilled water may be used as the buffer. Immobilizing the biocatalyst to the carrier for immobilizing the biocatalyst using the transglutaminase may include adding a diluent or a stabilizer for the purpose of titration, quality preservation, and the like. can do.

상기 생체 촉매 및 트랜스글루타미제가 포함되어 있는 용액량은 고정화용 담체의 함량에 비하여 용액량이 너무 적으면 트랜스글루타미제를 이용한 반응시 진탕 또는 교반에 의해 담체의 파손이 생길 수 있고, 용액량이 너무 많아지면 고정화 반응율이 감소될 수 있다. 일 예로, 상기 생체 촉매 및 트랜스글루타미제가 포함되어 있는 용액량과 상기 생체 촉매 고정화용 담체의 함량은 상기 생체 촉매 및 트랜스글루타미제가 포함되어 있는 용액량 10 ml를 기준으로 상기 생체 촉매 고정화용 담체의 함량 0.5 g 내지 3 g, 바람직하게는 1 g 내지 1.5 g일 수 있다.If the amount of the solution containing the biocatalyst and the transglutase is too small compared to the content of the carrier for immobilization, the carrier may be damaged by shaking or stirring during the reaction with the transglutase, and the amount of the solution is too high. The higher the immobilization reaction rate can be reduced. For example, the amount of the solution containing the biocatalyst and the transglutase and the content of the carrier for the immobilization of the biocatalyst are based on the amount of the solution containing the biocatalyst and the transglutase 10 ml of the carrier for the immobilization of the biocatalyst The content of may be 0.5 g to 3 g, preferably 1 g to 1.5 g.

상기 생체 촉매의 함량은 고정화 효율 관점에서 효소의 포화 용해도 이하이고 충분한 농도인 것인 바람직하다. 구체적으로는, 상기 생체 촉매 고정화용 담체 1 g 에 대하여 담체 1 g 에 대하여 100 unit 내지 5000 unit 일 수 있고, 바람직하게는 500 unit 내지 3000 unit 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1000 unit 내지 2000 unit, 더더욱 바람직하게는 1400 unit 내지 1600 unit 일 수 있다. 일 예로, 내열성 알파-아밀라제의 경우 상기 1 unit은 60 ℃ 및 pH 7.0의 조건에서 1 분간에 1 μmole의 환원당(글루코스)을 생산하는 효소 양이다. 상기 환원당의 양의 측정은 DNS(3,5- dintrosalicylic acid reagent) 정량법으로 측정할 수 있다. 일 예 로, 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)의 내열성 알파-아밀라아제를 이용하는 경우에는 고정화 담체 1 g에 상기 알파-아밀라아제 1500 unit 및 트랜스글루타미제 180 unit을 혼합하여 37 ℃에서 4 시간 동안 반응시켜 고정화 효소를 제조한다.The content of the biocatalyst is preferably less than the saturated solubility of the enzyme in terms of immobilization efficiency and a sufficient concentration. Specifically, the biocatalyst immobilization support may be 100 units to 5000 units, preferably 500 units to 3000 units, more preferably 1000 units to 2000 units, more preferably 1000 units to 2000 units, based on 1 g of the carrier. Even more preferably, it may be 1400 unit to 1600 unit. For example, in the case of heat-resistant alpha-amylase, 1 unit is an amount of an enzyme that produces 1 μmole of reducing sugar (glucose) in 1 minute at 60 ° C. and pH 7.0. The amount of the reducing sugar can be measured by DNS (3,5-dintrosalicylic acid reagent) quantitative method. For example, in case of using the heat-resistant alpha-amylase of Bacillus licheniformis , 1 g of the immobilized carrier is mixed with 1500 units of the alpha-amylase and 180 units of transglutase, followed by reaction at 37 ° C. for 4 hours. To prepare an immobilized enzyme.

상기 트랜스글루타미제(transglutaminase)를 이용하여 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정화시키는 단계의 반응 조건 및 반응 수행 시간은 생체 촉매 및 트랜스글루타미제의 종류에 따라 변형될 수 있으며, 바람직하게는 상기 트랜스글루타미제 또는 생체 촉매가 실활되지 아니하는 온도 범위 및 상기 트랜스글루타미제 또는 상기 촉매가 변성되지 아니한 pH 범위내의 반응 조건에서 수행할 수 있다. 상기 pH 범위를 트랜스글루타미제 또는 상기 촉매가 변성되지 아니한 pH 범위내로 조정하기 위하여, 완충액을 사용할 수 있고, 상기 완충액은 아세트산 완충액, 인산 완충액 또는 트리스염산 완충액 등일 수 있다. The reaction conditions and reaction execution time of the step of immobilizing the biocatalyst on the carrier for immobilizing the biocatalyst using the transglutaminase may be modified according to the type of the biocatalyst and the transglutaminase, preferably May be performed at reaction conditions within a temperature range in which the transglutase or biocatalyst is not inactivated and a pH range in which the transglutase or the catalyst is not denatured. In order to adjust the pH range to a pH range in which transglutase or the catalyst is not denatured, a buffer may be used, and the buffer may be an acetic acid buffer, a phosphate buffer, a tris hydrochloric acid buffer, or the like.

또한, 본원 발명은 상기 생체 촉매 고정화용 담체에 생체 촉매를 고정시킨 고정화 효소의 이용방법을 제공하는 것이다. 상기 고정화 효소는 바람직하게는 상기 고정화 효소는 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 알파-아밀라아제를 트랜스글루타미제의 존재 하에 반응시켜 제조된 것일 수 있으며, 상기 알파-아밀라아제는 바람직하게는 내열성 알파-아밀라아제일 수 있다. The present invention also provides a method of using an immobilized enzyme in which a biocatalyst is immobilized on the carrier for immobilizing the biocatalyst. The immobilized enzyme is preferably the immobilized enzyme may be prepared by reacting the biocatalyst immobilization carrier and alpha-amylase in the presence of a transglutase, the alpha-amylase is preferably heat-resistant alpha-amylaseyl Can be.

본원 발명의 생체 촉매 고정화용 담체에 효소는 기존의 유리된 효소와 동일한 반응 조건에서 고활성이 유지될 수 있을 뿐만 아니라 효소의 재사용성 및 보관성과 안정성에서도 우수한 효과가 있으므로 장기간에 걸쳐서 연속 효소반응이 가능 한 고정화 효소를 제조할 수 있는 유리한 효과가 인정된다. 또한, 상기 고정화 효소를 이용하는 경우에는 효소반응에 의하여 얻어지는 생산물의 순도향상, 효소사용량의 저감, 반응용기의 축소화란 측면에서 산업적으로 매우 큰 효과가 인정된다.The enzyme in the biocatalyst immobilization carrier of the present invention can not only maintain high activity under the same reaction conditions as the existing free enzyme, but also have an excellent effect on the reusability, storage and stability of the enzyme. The beneficial effects of producing possible immobilized enzymes are recognized. In addition, when the immobilized enzyme is used, a very industrially significant effect is recognized in terms of improving the purity of the product obtained by the enzymatic reaction, reducing the amount of enzyme used, and reducing the reaction vessel.

상기 고정화 효소를 이용하는 방법은 바람직하게는 상기 고정화 효소를 이용한 전분 분해 방법일 수 있다.The method of using the immobilized enzyme may preferably be a starch decomposition method using the immobilized enzyme.

본원 발명의 전분 분해 방법은 효소를 이용하는 통상의 전분 분해 방법일 수 있으며, 구체적으로는 본원 발명의 생체 촉매 고정화용 담체를 말토 올리고당, 전분, 사이클로덱스트린, 플루란, 아카보오스 및 파라-나이트로페닐 말토펜타오사이드로 이루어진 군에서 선택된 1 이상이 용해되어 있는 용액, 바람직하게는 말토 올리고당, 전분 또는 이들의 혼합물이 용해되어 있는 용액에 접촉시키고 pH 4 내지 pH 8, 바람직하게는 pH 5 내지 pH 7 및 30 ℃ 내지 90 ℃, 바람직하게는 50 ℃ 내지 80 ℃, 더욱 바람직하게는 60 ℃ 내지 75 ℃에서 반응시키는 방법일 수 있다.The starch digestion method of the present invention may be a conventional starch digestion method using an enzyme, and specifically, the carrier for immobilizing the biocatalyst of the present invention may be selected from malto oligosaccharide, starch, cyclodextrin, pullulan, acarbose and para-nitrite. Contact with a solution in which at least one selected from the group consisting of phenyl maltopentaoside is dissolved, preferably a solution in which malto oligosaccharides, starches or mixtures thereof are dissolved, and pH 4 to pH 8, preferably pH 5 to pH 7 and 30 ° C to 90 ° C, preferably 50 ° C to 80 ° C, more preferably 60 ° C to 75 ° C.

상기 전분 분해 방법에 의해서, 글루코TM, 말토오스, 말토테트라오스, 말토트라이오스, 판노오스, 아카비오신-글루코오스, 파라-나이트로페닐 글루코사이드, 파라-나이트로페닐 말토사이드 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 글루코TM, 말토오스, 말토테트라오스, 말토트라이오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 당화합물을 제조할 수 있다.By the starch decomposition method, glucoTM, maltose, maltotetraose, maltotriose, pannose, acarbiocin-glucose, para-nitrophenyl glucoside, para-nitrophenyl maltoside and mixtures thereof, preferably May prepare one or more sugar compounds selected from the group consisting of glucoTM, maltose, maltotetraose, maltotriose and mixtures thereof.

하기 실시예를 들어 본원 발명을 더욱 자세히 설명할 것이나, 본원 발명의 보호범위가 하기 실시예로 한정되는 의도는 아니다. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the protection scope of the present invention is not intended to be limited to the following examples.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1: 고정화 효소의 제조Example 1 Preparation of Immobilized Enzyme

1-1: 키토산-카세인이 코팅된 실라카 비드 제조1-1: Chitosan-Casein Coated Silica Bead Preparation

1% 키토산과 1% 카세인을 1M 아세트산 용액에 용해하여 키토산-카세인 혼합용액을 제조하였다. 5 g의 실라카 겔 비드를 상기 혼합용액에 담그고 하룻밤 동안 반응시켰다. 상기 하룻밤 동안 반응시킨 상등액을 부어 버리고 진공조건하에서 상기 실리카 겔 비드를 건조하였다. 0.1M 에피클로로히드린이 첨가된 DMSO에 상기 비드를 재현탁하고 60 ℃에서 6시간 동안 반응시켰다. 상기 반응 후에, 상기 0.1M 에피클로로히드린이 첨가된 DMSO에서 반응을 수행한 상기 비드를 증류수로 세척하였다. A chitosan-casein mixed solution was prepared by dissolving 1% chitosan and 1% casein in a 1M acetic acid solution. 5 g of silica gel beads were immersed in the mixed solution and allowed to react overnight. The supernatant reacted overnight was poured out and the silica gel beads were dried under vacuum conditions. The beads were resuspended in DMSO to which 0.1 M epichlorohydrin was added and reacted at 60 ° C. for 6 hours. After the reaction, the beads which were subjected to the reaction in DMSO to which 0.1M epichlorohydrin was added were washed with distilled water.

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 실험을 키토산 및 카세인의 농도를 다양하게 하여 실험을 반복하여 수행하였고, 얻어진 시료 1 내지 5를 얻었다. As shown in Table 1 below, the experiment was repeated to vary the concentration of chitosan and casein, and the samples 1 to 5 were obtained.

구체적으로, 상기 키토산-카세인이 코팅된 실리카 비드는 하기와 같은 방법으로 제조하였다. 본 실시예에 사용한 실리카 겔 비드는 담체의 입자크기가 35 메쉬(mesh) 내지 60 메쉬이고, 상기 담체의 기공의 크기가 60 Å이며, 99 %인 silica gel(DavisilTM, grade 636, Sigma 236802, Sigma, USA)을 사용하였다. 상기 실리카겔 비드의 제조를 위한 혼합용액(silica buffer solution)은 1 % chitosan(Sigma, Medium molecular weight, USA) 및 1 % sodium casein(Sigma C8654, Casein sodium salt from bovine milk, USA)을 포함하는 1 M 아세트산 용액(acetic acid)을 첨가 한 100 ml 증류수에 실리카겔 5 g을 혼합하여 제조하였으며, 상기 키토산 및 카세인이 코팅된 실리카 비드는 상기 실리카겔 비드의 제조를 위한 혼합용액 100 ml를 하룻밤 동안, 구체적으로 18 내지 20시간 실온에 방치하고, 건조(증발) 공정으로 건조분말상태로 제조한 후에, 상기 건조분말을 50 ml DMSO(Dimethyl sulfoxide, pH 10)와 에피클로로히드린(Sigma E1055, USA)를 첨가하여 pH 10 및 60 ℃에서 키토산, 카세인과의 반응을 유도하여, 6 시간 반응시키고, 증류수로 세 번 세척하여 제조하였다. Specifically, the chitosan-casein coated silica beads were prepared by the following method. The silica gel beads used in this example had a particle size of the carrier from 35 mesh to 60 mesh, the pore size of the carrier was 60 mm 3, and the silica gel (Davisil , grade 636, Sigma 236802, 99%) was 99%. Sigma, USA). The mixed solution (silica buffer solution) for preparing the silica gel beads is 1 M containing 1% chitosan (Sigma, Medium molecular weight, USA) and 1% sodium casein (Sigma C8654, Casein sodium salt from bovine milk, USA) It was prepared by mixing 5 g of silica gel in 100 ml distilled water to which acetic acid was added, and the chitosan and casein coated silica beads were mixed with 100 ml of the mixed solution for preparing the silica gel beads overnight, specifically 18 After the mixture was left at room temperature for 20 hours and prepared in a dry powder state by a drying (evaporation) process, 50 ml of DMSO (Dimethyl sulfoxide, pH 10) and epichlorohydrin (Sigma E1055, USA) were added thereto. It was prepared by inducing a reaction with chitosan and casein at pH 10 and 60 ° C, reacting for 6 hours, and washing three times with distilled water.

1-2: 상기 코팅 실라카 비드에 알파-아밀라아제의 고정화1-2: Immobilization of Alpha-amylase on the Coated Silica Beads

상기 실시예 1-1에서 얻은 코팅 실라카 비드를 알파-아밀라아제 용액에 첨가한 후에, 트랜스글루타미나제 용액(pH 7.0)을 첨가하여 6시간동안 반응시켰다. 상기 얻어진 효소 고정화 비드를 여과하고 증류수로 세척하였다. 상기 실험은 실시예 1-1에서 얻은 시료 1 내지 5 각각에 대해서 수행하였다. After adding the coated silica gel beads obtained in Example 1-1 to the alpha-amylase solution, a transglutaminase solution (pH 7.0) was added to react for 6 hours. The obtained enzyme immobilized beads were filtered and washed with distilled water. The experiment was performed on each of Samples 1 to 5 obtained in Example 1-1.

구체적으로는, 알파-아밀라아제(7500 unit) 및 트랜스글루타미나제(225 unit)를 PBS(phosphate buffer solution, pH 7.0)에 첨가하여 제조한 알파-아밀라아제 용액과 트랜스글루타미나제 용액을 혼합한 후, 전체 부피가 10 ml가 되도록 PBS(phosphate buffer solution, pH 7.0)를 추가로 첨가하고, 상기 혼합액에 5 g의 비드를 첨가한 후에, 37 ℃에서 6 시간 동안 반응을 수행하였다. 상기 반응을 수행한 후에, 제조된 효소 고정화 비드에 대해 여과 및 세척(filtering, waterman NO2)을 3번 수행하고 활성을 측정하였다.Specifically, an alpha-amylase solution and a transglutaminase solution prepared by adding alpha-amylase (7500 unit) and transglutaminase (225 unit) to PBS (phosphate buffer solution, pH 7.0) Then, PBS (phosphate buffer solution, pH 7.0) was further added so that the total volume was 10 ml, and 5 g of beads were added to the mixed solution, followed by reaction at 37 ° C. for 6 hours. After performing the reaction, the prepared enzyme immobilized beads were filtered and washed (waterman NO 2 ) three times and the activity was measured.

상기 알파-아밀라제의 경우 상기 1 unit은 60 ℃ 및 pH 7.0의 조건에서 1 분간에 1 μmole의 환원당(글루코스)을 생산하는 효소 양으로, 상기 환원당의 양의 측정은 DNS(3,5- dintrosalicylic acid reagent) 정량법으로 측정하였다.In the case of the alpha-amylase, 1 unit is an amount of an enzyme that produces 1 μmole of reducing sugar (glucose) in 1 minute at 60 ° C. and pH 7.0, and the measurement of the reducing sugar is DNS (3,5-dintrosalicylic acid reagent).

상기 알파-아밀라아제는 시판용 균주인 Bacillus licheniformis(ATCC 1450) 균주를 배양하여, 상기 균주가 배양 중에 분비하는 아밀라아제를 수득하여 사용하였고, 상기 트랜스글루타미나제는 Streptomyces mobaraensis(ATCC 29032) 균주를 배양하여, 상기 균주가 배양 중에 분비하는 아밀라아제를 수득하여 사용하였다. The alpha-amylase was cultivated a commercial strain of Bacillus licheniformis (ATCC 1450) strain to obtain the amylase secreted by the strain during the cultivation, the transglutaminase was cultured by Streptomyces mobaraensis (ATCC 29032) strain The amylase secreted by the strain during the culture was obtained and used.

Figure 112007045029191-PAT00001
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상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 트랜스글루타미나제의 기질 즉, 가교결합을 형성시키는 카세인과 키토산의 최적화 조건을 찾기 위하여 다양한 비율로 고정화 담체를 코팅한 결과 키토산 1 %(w/v)과 카세인 1 %(w/v)의 비율로 코팅한 고정화 담체를 이용하여 알파-아밀라아제를 고정한 경우 가장 높은 효소활성이 얻어짐이 확인되었다.As shown in Table 1, 1% (w / v) of chitosan and casein as a result of coating the immobilized carrier at various ratios in order to find the optimal conditions for the substrate of transglutaminase, namely, casein and chitosan, which form crosslinks It was confirmed that the highest enzymatic activity was obtained when the alpha-amylase was immobilized using an immobilized carrier coated at a rate of 1% (w / v).

실시예 2: 고정화 효소의 특성Example 2: Properties of Immobilized Enzymes

2-1: 고정화 효소의 pH 특성2-1: pH Characteristics of Immobilized Enzyme

상기 실시예 1-2에서 제조한 고정화 효소 및 유리 효소의 pH에 따른 효소활성 측정은 하기와 같이 수행하였다. The enzyme activity was measured according to the pH of the immobilized enzyme and the free enzyme prepared in Example 1-2 as follows.

pH 7.0 의 PBS 완충액에 1%의 전분을 첨가하여 본 실험의 반응에 이용할 기질인 전분용액(soluble starch solution)을 제조하였다. 상기 실시예 1-2에서 제조된 고정화 효소 1 g(236 unit) 및 실시예 1-2에서 수득한 0.5 mL(250 unit) 유리 아밀라아제를 각각 상기 제조된 1% 전분 용액 2 ml에 첨가한 후, 60 ℃에서 10분간 반응을 수행하였다. 상기 반응을 수행한 후에, 효소 활성으로 인해 생성된 환원당의 측정은 반응 후의 반응액 0.5 ml를 2 ml의 DNS 용액에 첨가한 후 100 ℃에서 10 분간 반응시키고, 상기 환원당에 의한 발색을 540 nm에서 측정하는 DNS 환원당정량법에 의해 검토하였다. Starch (1%) was added to PBS buffer at pH 7.0 to prepare a starch solution (soluble starch solution) to be used for the reaction of this experiment. 1 g (236 unit) of the immobilized enzyme prepared in Example 1-2 and 0.5 mL (250 unit) free amylase obtained in Example 1-2 were added to 2 ml of the prepared 1% starch solution, respectively. The reaction was carried out at 60 ° C. for 10 minutes. After the reaction was carried out, the measurement of the reducing sugar produced due to the enzyme activity was performed by adding 0.5 ml of the reaction solution after the reaction to 2 ml of DNS solution and reacting at 100 ° C. for 10 minutes, and the color development by the reducing sugar was performed at 540 nm. It examined by DNS reducing sugar quantification method to measure.

상기의 방법으로 여러 가지 pH 조건하에서 고정화 효소와 유리 효소의 전분 가수분해 활성을 측정하였다. 효소활성에 있어 pH가 미치는 영향은 도 1의 그래프로 나타냈다. The starch hydrolysis activity of the immobilized enzyme and the free enzyme was measured under various pH conditions by the above method. The effect of pH on the enzyme activity is shown in the graph of FIG.

상기 도 1에 나타낸 바와 같이, pH 조건에 따른 전분 가수분해시 고정화 효소(●)는 유리 효소(○)와 같이 pH 6에서 가장 높은 효소 활성을 나타내었다. 본원발명의 고정화된 효소의 특징은 효소와 활성이 같거나 혹은 활성이 떨어지는 경향이 있지만 한 번의 반응에만 이용 가능한 유리 효소와 비교하여 효소 활성이 유지 되는 한 회수하여 재사용이 가능하다는 점에서 유리한 효과가 있는 것으로 확인되었다. 상기 도 1에 기재된 활성은 최고 활성을 100%로 하였을 때, 측정된 상대적 활성(Relative activity)으로, 고정화 효소의 경우 유리 효소에 비하여 넓은 범위의 pH에 대해 더 높은 잔존 활성을 보이는 것이 확인되어 pH에 대한 안정성이 매우 우수한 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 1, the immobilized enzyme (●) during starch hydrolysis according to pH conditions showed the highest enzyme activity at pH 6, such as free enzyme (○). The characteristics of the immobilized enzyme of the present invention tends to be the same or inferior to the enzyme, but it is advantageous in that it can be recovered and reused as long as the enzyme activity is maintained compared to the free enzyme that can be used only in one reaction. It was confirmed that there is. The activity described in FIG. 1 is a relative activity measured when the highest activity is 100%, and it is confirmed that the immobilized enzyme shows higher residual activity for a wide range of pH than the free enzyme in the case of immobilized enzyme. It was found that the stability against was very good.

2-2: 고정화 효소의 온도 특성2-2: Temperature Characteristics of Immobilized Enzyme

상기 실시예 1-2에서 제조한 고정화 효소 및 유리 효소의 온도에 따른 효소활성 측정은 pH를 pH 7.0으로 하고, 온도 조건을 30 ℃ 내지 90 ℃의 범위에서 특정 온도르 하여 반응을 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 수행하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. Enzyme activity measurement according to the temperature of the immobilized enzyme and the free enzyme prepared in Example 1-2 except that the reaction was carried out at a pH of pH 7.0, a specific temperature in the range of 30 ℃ to 90 ℃ And was carried out in the same manner as in Example 2-1, the results are shown in FIG.

상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 온도 조건에 따른 전분 가수분해시 고정화 효소(●)와 유리 효소(○)의 활성은 모두 70 ℃에서 가장 높은 활성을 나타내었다. 본원발명의 고정화된 효소는 고정되지 않은 상태의 유리 효소와 기본적으로 같은 온도 특성을 나타내었고, 고정화 효소의 활성은 유리 효소의 활성과 같거나 유리 효소의 활성에 비하여 다소 낮은 경향이 확인되었지만 한 번의 반응에만 이용 가능한 유리 효소와 비교하여 효소 활성이 유지 되는 한 회수하여 재사용이 가능하다는 점에서 유리한 효과가 있는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 2, the activity of the immobilized enzyme (●) and the free enzyme (○) during starch hydrolysis according to the temperature conditions showed the highest activity at 70 ℃. The immobilized enzyme of the present invention showed basically the same temperature characteristics as the free enzyme in the immobilized state, and the activity of the immobilized enzyme was found to be the same as that of the free enzyme or slightly lower than that of the free enzyme. Compared to the free enzyme available only in the reaction, it was confirmed that the enzyme has a beneficial effect in that it can be recovered and reused as long as the enzyme activity is maintained.

2-3: 고정화 효소의 열안정성2-3: Thermal Stability of Immobilized Enzymes

상기 실시예 1-2에서 제조한 고정화 효소(●)와 상기 실시예 2-1의 유리 효소(○)를 60 ℃부터 100 ℃ 범위에서 1 시 간동안 열처리를 한 후, 회수하여 알파-아밀라아제의 잔류 활성을 상기의 2-1에 기재된 방법으로 측정하였다. 상기 잔류 활성의 측정은 pH 7.0 및 60 ℃의 조건에서 측정하였으며, 상기 효소의 열안정성을 나타내는 잔류 활성의 측정 결과는 도 3에 나타내었다. The immobilized enzyme (●) prepared in Example 1-2 and the free enzyme (○) of Example 2-1 were heat treated for 1 hour in the range of 60 ° C. to 100 ° C., and then recovered to recover alpha-amylase. Residual activity was measured by the method described above in 2-1. The residual activity was measured at pH 7.0 and 60 ° C., and the measurement results of residual activity indicating thermal stability of the enzyme are shown in FIG. 3.

상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 온도에서 한 시간 동안 열처리를 한 결과 80 ℃까지는 고정화 효소와 유리효소 모두 본래 효소 활성의 90% 이상을 유지하는 높은 안정성을 나타내었으나, 90 ℃ 이상의 온도에서 열처리를 한 경우에는 효소의 온도 안정성이 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 경향에도 불구하고, 상기 고정화 효소는 상기 유리 효소에 비하여 100 ℃의 온도에서 열처리한 경우에도, 80% 이상의 잔존 효소 활성을 보이는 것으로 확인되어 유리 효소에 비하여 높은 안정성을 보이는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 3, heat treatment for one hour at each temperature showed high stability up to 80 ° C., while both immobilized enzyme and free enzyme maintained at least 90% of the original enzyme activity. In one case, it was confirmed that the temperature stability of the enzyme is lowered. In spite of this tendency, the immobilized enzyme was found to exhibit 80% or more of residual enzyme activity even when heat-treated at a temperature of 100 ° C. compared with the free enzyme, and thus showed high stability compared to the free enzyme.

2-4: 고정화 효소와 유리효소의 효소활성 비교2-4: Comparison of Enzyme Activity between Immobilized Enzyme and Free Enzyme

상기 실시예 1-2에서 제조한 고정화 효소 및 유리효소의 시간 경과에 따른 효소 활성의 변화 측정을 하기와 같이 수행하였다.Measurement of changes in enzyme activity over time of the immobilized enzyme and free enzyme prepared in Example 1-2 was performed as follows.

pH 7.0 의 PBS 완충액에 2%의 전분을 첨가하여 본 실험의 반응에 이용할 기질인 전분용액(soluble starch solution)을 제조하였다. 상기 실시예 1-2에서 제조된 고정화 효소 220 unit과 상기 실시예 2-1의 유리 아밀라아제 220 unit을 각각 상기 제조된 2% 전분 용액 4 ml에 첨가한 후, 60 ℃에서 8시간 동안 반응을 수행하면서, 각 시간 별로 반응액을 수득하여 효소 활성을 상기 실시예 2-1의 DNS 환원당정량법으로 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.2% starch was added to PBS buffer at pH 7.0 to prepare a starch solution (soluble starch solution) to be used in the reaction of this experiment. 220 units of the immobilized enzyme prepared in Example 1-2 and 220 units of the free amylase of Example 2-1 were added to 4 ml of the prepared 2% starch solution, and then the reaction was performed at 60 ° C. for 8 hours. In the meantime, the reaction solution was obtained at each time, and the enzyme activity was measured by the DNS reducing glycometry of Example 2-1. The results are shown in FIG. 4.

상기 도 4에 나타낸 바와 같이, 고정화 효소(●)와 유리 효소(○)의 활성을 비교한 결과, 반응을 시작한 후 1 시간이 경과한 시점에서는 고정화 효소와 유리효소가 거의 동일한 활성을 보였으나, 2시간이 경과한 시점부터는 유리효소는 효소 활성이 포화 상태에 도달하였음을 확인할 수 있었다. 이에 반하여, 고정화 효소는 계속 활성이 증가하여 6시간이 경과한 시점 이후에야 효소 활성이 포화 상태에 도달함을 확인할 수 있었다. 6시간이 경과한 시점에서 측정한 결과, 고정화 효소의 효소 활성은 유리 효소에 비하여 약 2.5배 정도 높은 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 4, as a result of comparing the activity of the immobilized enzyme (●) and the free enzyme (○), the immobilized enzyme and the free enzyme showed almost the same activity at 1 hour after the start of the reaction. After 2 hours, the free enzyme was able to confirm that the enzyme activity reached saturation. In contrast, the immobilized enzyme continued to increase in activity, and it was confirmed that the enzyme activity reached saturation only after 6 hours. As a result of the measurement at 6 hours, the enzyme activity of the immobilized enzyme was found to be about 2.5 times higher than that of the free enzyme.

상기한 결과는 고정화에 의해 높아진 효소의 온도 안정성에 기인하여 효소 활성이 계속 지속된 것과 함께, 고정화 담체에 고정화 되어있는 효소들 중 중합도가 긴 본래의 기질과 접촉에 있어 방해를 받던 효소들이 반응시간이 길어짐에 따라 생성된 중합도가 짧아진 기질들과 접촉하여 반응할 수 있는 형태를 가지기 때문인 것으로 검토되어졌다.The above results indicate that the enzyme activity continued due to the temperature stability of the enzyme increased by immobilization, and that the enzymes which were interrupted in contact with the original substrate having a high degree of polymerization among the enzymes immobilized on the immobilization carrier were reacted. It was considered that this has a form capable of reacting in contact with substrates having a shortened degree of polymerization as the length increases.

2-5: 고정화 효소의 재사용성에 대한 검토2-5: Review of Reusability of Immobilized Enzymes

상기 실시예 1-2에서 제조한 고정화 효소의 재사용성을 확인하기 위하여 하기와 같은 방법으로 재사용성을 측정하였다.In order to confirm the reusability of the immobilized enzyme prepared in Example 1-2, reusability was measured by the following method.

상기 실시예 1-2에서 제조된 고정화 효소 1 g을 상기 실시예 2-1에서 제조한 1% 전분용액 2 mL에 첨가한 후, 60 ℃에서 10 분간 반응시켰다. 상기 반응 후에, 고정화 효소를 회수하여 PBS 완충용액(pH 7.0)으로 세척한 후, 상기와 같은 방법으로 효소 반응을 다시 수행하였으며, 이와 같은 방법으로 계속해서 동일한 반응을 12회 수행하였다. 상기 각 반응 후에, 회수된 반응액을 시료로 이용하여 생성된 환원당량을 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 DNS 환원당정량법을 수행하여 효소 활성을 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.1 g of the immobilized enzyme prepared in Example 1-2 was added to 2 mL of the 1% starch solution prepared in Example 2-1, and then reacted at 60 ° C. for 10 minutes. After the reaction, the immobilized enzyme was recovered, washed with PBS buffer (pH 7.0), and the enzyme reaction was performed again in the same manner as above, and the same reaction was continued for 12 times. After each of the above reactions, the reduced equivalents produced using the recovered reaction solution as samples were subjected to DNS reduction quantification in the same manner as in Example 2-1 to measure enzyme activity, and the results are shown in FIG. 5.

상기 도 5에 나타낸 것과 같이, 상기 고정화 효소는 12회를 재사용한 경우에도 상기 고정화 효소의 효소 활성의 70% 이상의 효소 활성을 유지하는 것이 확인되었다. 상기 결과로부터 본원 발명에 의해 제조된 고정화된 효소는 효소의 재사용성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 5, it was confirmed that the immobilized enzyme maintains at least 70% of the enzyme activity of the immobilized enzyme even when 12 times are reused. From the above results, it was confirmed that the immobilized enzyme prepared by the present invention has very good reusability of the enzyme.

2-6: 고정화 효소의 보관 중의 안정성에 대한 검토2-6: Review of Stability during Storage of Immobilized Enzyme

상기 1-2에서 제조된 고정화 효소의 보관중의 안정성을 검토하기 위해 유리효소와 함께 4 ℃에 보관하면서 매일 고정화 효소와 유리 효소의 활성을 2-1의 방법으로 측정하여 보관중의 안정성을 검토하였다.In order to examine the stability during the storage of the immobilized enzyme prepared in 1-2 above, the activity of the immobilized enzyme and the free enzyme was measured daily at 4 ° C together with the free enzyme, and the stability during the storage was examined. It was.

상기 실시예 1-2에서 제조한 고정화 효소의 보관성 및 안정성을 확인하기 위하여 하기와 같은 방법으로 재사용성을 측정하였다.In order to confirm the storage and stability of the immobilized enzyme prepared in Example 1-2, reusability was measured by the following method.

상기 실시예 1-2에서 제조된 고정화 효소는 1 g 씩, 상기 실시예 2-1의 유리 효소는 1 ml 씩 채취하여 각각 4 ℃에서 따로 용기에 보관하면서, 매일 각각의 효소의 활성을 상기 실시예 2-1에 기재된 방법으로 pH 7.0 및 60 ℃의 조건에서 측정하여, 시간 경과에 따른 보관 중의 안정성을 확인하였고 그 결과를 도 6에 나타내었다.1 g of immobilized enzyme prepared in Example 1-2 and 1 ml of free enzyme of Example 2-1 were collected and stored in a container at 4 ° C., respectively, to carry out the activity of each enzyme daily. Measured under the conditions of pH 7.0 and 60 ℃ by the method described in Example 2-1, the stability during storage over time was confirmed and the results are shown in FIG.

상기 도 6에 나타낸 것과 같이, 상기 유리 효소의 경우, 보관 기간이 경과함에 따라 빠른 속도로 효소 활성이 감소되다가 보관 12일 째에는 효소 활성을 완전히 상실하였다. 반면에, 고정화 효소는 보관 기간이 경과하는 경우에도 효소 활성의 감소 폭이 미비하였으며, 12일이 경과한 경우에도 본래 활성의 90% 이상을 유지하는 높은 안정성을 나타내었다. 상기 결과로부터 본원 발명에 의해 제조된 고정화된 효소는 보관성 및 안정성이 매우 우수함을 확인되었으며, 상기한 결과로부터 실제 산업적인 측면에서도 높은 경제 효과가 있는 것으로 확인되었다. As shown in FIG. 6, in the case of the free enzyme, the enzyme activity was rapidly decreased as the storage period elapsed, and the enzyme activity was completely lost on the 12th day of storage. On the other hand, the immobilized enzyme showed a small decrease in the activity of the enzyme even when the storage period elapsed, and showed a high stability of maintaining 90% or more of the original activity even after 12 days. From the above results, it was confirmed that the immobilized enzyme prepared by the present invention was very excellent in storage and stability, and from the above results, it was confirmed that there was a high economic effect in practical industrial aspects.

이상 살펴본 바와 같이, 본원 발명의 생체 촉매 고정화용 담체에 효소를 고정화하여 제조되는 고정화 효소는 기존의 유리된 효소와 동일한 반응 조건에서 고활성이 유지될 수 있을 뿐만 아니라 효소의 재사용성 및 보관성과 안정성에서도 우수한 효과가 있으므로 장기간에 걸쳐서 연속 효소반응이 가능한 고정화 효소를 제조할 수 있는 유리한 효과가 인정되었다. 또한, 상기 고정화 효소를 이용하는 경우에는 효소반응에 의하여 얻어지는 생산물의 순도향상, 효소사용량의 저감, 반응용기의 축소화란 측면에서 산업적으로 매우 큰 효과가 있을 것으로 기대된다.As described above, the immobilized enzyme prepared by immobilizing the enzyme on the biocatalyst immobilization carrier of the present invention can not only maintain high activity under the same reaction conditions as the existing free enzyme, but also reusability and storage and stability of the enzyme. In addition, since it has an excellent effect, it was recognized that an advantageous effect to prepare an immobilized enzyme capable of continuous enzymatic reaction over a long period of time. In addition, the use of the immobilized enzyme is expected to have a very industrially significant effect in terms of improving the purity of the product obtained by the enzymatic reaction, reducing the amount of enzyme used, and reduction of the reaction vessel.

Claims (8)

실리카 비드 및 상기 비드의 외층에 키토산 및 카세인이 가교결합으로 결합된 생체 촉매 고정화용 담체.A carrier for immobilizing a biocatalyst in which chitosan and casein are cross-linked to silica beads and outer layers of the beads. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 실리카 비드는 기공크기가 50 Å 내지 1000 Å인 생체 촉매 고정화용 담체. The silica bead carrier for immobilizing a biocatalyst having a pore size of 50 GPa to 1000 GPa. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 담체는 키토산과 카세인의 혼합용액에 실리카 비드를 침지한 후 건조하고, 상기 건조된 비드를 에피클로로히드린 용액에 반응시켜 제조된 것인 생체 촉매 고정화용 담체. The carrier is a carrier for immobilizing a biocatalyst which is prepared by immersing silica beads in a mixed solution of chitosan and casein, followed by drying, and reacting the dried beads with an epichlorohydrin solution. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 혼합용액은 키토산과 카세인이 실리카 비드 100 중량에 대하여 각각 0.1 중량부 내지 10 중량부로 혼합된 것인 생체 촉매 고정화용 담체.The mixed solution is a carrier for immobilizing a biocatalyst, wherein chitosan and casein are mixed in an amount of 0.1 parts by weight to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silica beads. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 생체 촉매 고정화용 담체와 효소가 아미드결합으로 결합된 고정화 효소.An immobilized enzyme in which the carrier for immobilizing the biocatalyst according to any one of claims 1 to 4 and the enzyme are bonded by an amide bond. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 생체 촉매 고정화용 담체와 효소를 트랜스글루타미제(transglutaminase)의 존해 하에 반응시켜 제조된 것인 고정화 효소.Immobilized enzyme prepared by reacting the biocatalyst immobilized carrier and enzyme in the presence of transglutaminase. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 효소는 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)의 알파-아밀라아제인 고정화 효소. The enzyme is an immobilized enzyme alpha-amylase of Bacillus licheniformis ( Bacillus licheniformis ). 제 7항에 따른 고정화 알파-아밀라아제를 이용하여 전분을 분해하는 방법.A method of degrading starch using an immobilized alpha-amylase according to claim 7.
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