본 연구는 키틴을 이용한 알카리 가수분해에 의한 탈아세틸화반응의 전개 과정에서 저분자화를 일으키지 않으면서 높은 탈아세틸화도를 유도할 수 있는 알칼리 반응농도와 반응온도 범위에서 온도와 농도의 의존성을 확인하였다. 그리고 100%에 가까운 순수 키토산 제조를 위한 공정개발 과정 중에서 반응 도중의 강제적 중화처리 과정을 도입함과 반응 ...
본 연구는 키틴을 이용한 알카리 가수분해에 의한 탈아세틸화반응의 전개 과정에서 저분자화를 일으키지 않으면서 높은 탈아세틸화도를 유도할 수 있는 알칼리 반응농도와 반응온도 범위에서 온도와 농도의 의존성을 확인하였다. 그리고 100%에 가까운 순수 키토산 제조를 위한 공정개발 과정 중에서 반응 도중의 강제적 중화처리 과정을 도입함과 반응 중간 생성물의 섬유질 상으로의 형태전환과정이 탈아세틸화도에 진행에 효과적일 수 있는지를 단계별 탈아세틸화도를 측정하여 검토하였다. 키틴의 효소적 가수분해를 통한 N-아세틸-β-D-글루코사민(NAG) 생성연구에서는 S. marcesence QM B1466을 균주로 선정하였으며, 효소생산 수준과 효소에 의한 키틴 가수분해효율을 키티나아제 활성으로 결정하였으며, 기질로 사용한 키틴 소재의 다양한 형태 및 전처리에 의해 생성되는 가수분해효소의 활성, 선정균주가 생성분비한 키티나아제와 키토바이아제 효소의 활성비와 NAG 생성량과의 관련성 등을 연구하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 고 탈아세틸화된 순수키토산은 반응온도 110℃, 47w/v% NaOH 농도의 불균일반응에서 각 단계별 알칼리 가수분해 과정 중 강제적 중화처리 과정을 병행한 중간 생성물인 탈아세틸화체 키토산을 섬유질로 변형시키고, 재차 알칼리 가수분해를 행하여 얻을 수 있었다. 키틴의 탈아세틸화 가수분해반응에서 반응온도와 NaOH 농도는 반응시간에 대한 유사일차적 의존성을 가지며, 가수분해활성화에너지 값은 7.4 ㎉/㏖이었다. 고온에서의 탈아세틸화 반응은 저분자화에 의해 수율은 다소 낮아지지만, 고탈아세틸화도를 성취할 수 있었다. 그러나 저온에서의 반응은 저농도의 알칼리 농도에서부터 고농도의 범위에 이르기까지 저분자화는 일어나지 않지만 높은 탈아세틸화도를 기대할 수 없었다. NAG 생산을 위한 선정 균주의 배양에서, 가수분해효소의 생성은 탄소원으로써 180∼250㎛ 크기의 키틴 입자가 가장 적합하였다. 선정균주에 도입되는 탄소원인 키틴의 초기 유도 시간은 3시간 및 6시간 유도시간에서 가장 효율적인 키티나아제 효소활성을 나타냄을 알 수 있었다. 키틴의 가수분해에 관여하는 키틴 분해효소계는 키티나아제와 키토바이아제가 상호작용하여 이루어지며, 이들의 활성비율이 가수분해의 최종 산물인 NAG 생성량에 영향을 미치며, 아울러 다양한 키틴 형태와 탄소원으로 도입되는 키틴의 초기 유도시간에 의한 키티나아제/키토바이아제 활성비와 NAG 생성에 미치는 영향을 검토한 결과, 초기 유도시간 3시간에 배양된 카르복시메틸키틴을 콜로이드성 키틴 및 결정성 키틴 대신에 사용했을 때, 키티나아제 활성을 약 7∼10 U/mL 증가시켰다. 이 경우에 있어서, 키티나아제/키토바이아제 활성비는 9:1로서 NAG 의 생성량이 3.0 g/L로서 높게 나타났다. 결정성 키틴, 콜로이드성 키틴, 및 카르복시메틸키틴을 기질로 하여 각 농도변화에 따른 효소활성과 안정성을 조사한 결과를 통하여 키틴 소화조에서 NAG 생산을 최적화시킬 수 있는 공정제안이 가능하였고, 키틴 미생물 세포, 미반응 키틴분말, 키틴분해효소, 그리고 생성된 NAG 및 올리고머을 함유한 발효액을 한외여과장치로써 추출하여 발효기로부터 연속적으로 회수하며, 이것을 막분리기를 거쳐 키티나아제와 키토바이아제의 재순환의 가능성을 나타내었다. 위와 같이 키토산 제조에서 각등급별 탈아세틸화도의 제조공정을 선택적으로 수행할 수 있는 공정의 구체적 자료를 제시하였고, 제조된 고탈아세틸화 순수 키토산은 세포의 활성화, 면역 기능의 강화, 및 항암기능 등이 있어서 의약분야에 응용이 기대된다. 또한 키틴의 효소적 가수분해에 의한 N-아세틸-β-D-글루코사민 생성연구를 통하여 한가지 미생물에 의하여 두가지의 키틴가수분해효소를 최적조건에서 조절하여 생성시킴으로써 NAG 생산성을 높일 수 있었으며, NAG의 효소적 생산에 필요한 기질선정에 관련된 결과를 제시할 수 있었다. 나아가서는 본 기본자료를 응용하여 키틴과 키토산 올리고당을 생성분리할 수 있는 가능성을 검토하여 용도에 따른 응용 범위의 확대를 기대할 수 있다.
본 연구는 키틴을 이용한 알카리 가수분해에 의한 탈아세틸화반응의 전개 과정에서 저분자화를 일으키지 않으면서 높은 탈아세틸화도를 유도할 수 있는 알칼리 반응농도와 반응온도 범위에서 온도와 농도의 의존성을 확인하였다. 그리고 100%에 가까운 순수 키토산 제조를 위한 공정개발 과정 중에서 반응 도중의 강제적 중화처리 과정을 도입함과 반응 중간 생성물의 섬유질 상으로의 형태전환과정이 탈아세틸화도에 진행에 효과적일 수 있는지를 단계별 탈아세틸화도를 측정하여 검토하였다. 키틴의 효소적 가수분해를 통한 N-아세틸-β-D-글루코사민(NAG) 생성연구에서는 S. marcesence QM B1466을 균주로 선정하였으며, 효소생산 수준과 효소에 의한 키틴 가수분해효율을 키티나아제 활성으로 결정하였으며, 기질로 사용한 키틴 소재의 다양한 형태 및 전처리에 의해 생성되는 가수분해효소의 활성, 선정균주가 생성분비한 키티나아제와 키토바이아제 효소의 활성비와 NAG 생성량과의 관련성 등을 연구하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 고 탈아세틸화된 순수키토산은 반응온도 110℃, 47w/v% NaOH 농도의 불균일반응에서 각 단계별 알칼리 가수분해 과정 중 강제적 중화처리 과정을 병행한 중간 생성물인 탈아세틸화체 키토산을 섬유질로 변형시키고, 재차 알칼리 가수분해를 행하여 얻을 수 있었다. 키틴의 탈아세틸화 가수분해반응에서 반응온도와 NaOH 농도는 반응시간에 대한 유사일차적 의존성을 가지며, 가수분해활성화에너지 값은 7.4 ㎉/㏖이었다. 고온에서의 탈아세틸화 반응은 저분자화에 의해 수율은 다소 낮아지지만, 고탈아세틸화도를 성취할 수 있었다. 그러나 저온에서의 반응은 저농도의 알칼리 농도에서부터 고농도의 범위에 이르기까지 저분자화는 일어나지 않지만 높은 탈아세틸화도를 기대할 수 없었다. NAG 생산을 위한 선정 균주의 배양에서, 가수분해효소의 생성은 탄소원으로써 180∼250㎛ 크기의 키틴 입자가 가장 적합하였다. 선정균주에 도입되는 탄소원인 키틴의 초기 유도 시간은 3시간 및 6시간 유도시간에서 가장 효율적인 키티나아제 효소활성을 나타냄을 알 수 있었다. 키틴의 가수분해에 관여하는 키틴 분해효소계는 키티나아제와 키토바이아제가 상호작용하여 이루어지며, 이들의 활성비율이 가수분해의 최종 산물인 NAG 생성량에 영향을 미치며, 아울러 다양한 키틴 형태와 탄소원으로 도입되는 키틴의 초기 유도시간에 의한 키티나아제/키토바이아제 활성비와 NAG 생성에 미치는 영향을 검토한 결과, 초기 유도시간 3시간에 배양된 카르복시메틸키틴을 콜로이드성 키틴 및 결정성 키틴 대신에 사용했을 때, 키티나아제 활성을 약 7∼10 U/mL 증가시켰다. 이 경우에 있어서, 키티나아제/키토바이아제 활성비는 9:1로서 NAG 의 생성량이 3.0 g/L로서 높게 나타났다. 결정성 키틴, 콜로이드성 키틴, 및 카르복시메틸키틴을 기질로 하여 각 농도변화에 따른 효소활성과 안정성을 조사한 결과를 통하여 키틴 소화조에서 NAG 생산을 최적화시킬 수 있는 공정제안이 가능하였고, 키틴 미생물 세포, 미반응 키틴분말, 키틴분해효소, 그리고 생성된 NAG 및 올리고머을 함유한 발효액을 한외여과장치로써 추출하여 발효기로부터 연속적으로 회수하며, 이것을 막분리기를 거쳐 키티나아제와 키토바이아제의 재순환의 가능성을 나타내었다. 위와 같이 키토산 제조에서 각등급별 탈아세틸화도의 제조공정을 선택적으로 수행할 수 있는 공정의 구체적 자료를 제시하였고, 제조된 고탈아세틸화 순수 키토산은 세포의 활성화, 면역 기능의 강화, 및 항암기능 등이 있어서 의약분야에 응용이 기대된다. 또한 키틴의 효소적 가수분해에 의한 N-아세틸-β-D-글루코사민 생성연구를 통하여 한가지 미생물에 의하여 두가지의 키틴가수분해효소를 최적조건에서 조절하여 생성시킴으로써 NAG 생산성을 높일 수 있었으며, NAG의 효소적 생산에 필요한 기질선정에 관련된 결과를 제시할 수 있었다. 나아가서는 본 기본자료를 응용하여 키틴과 키토산 올리고당을 생성분리할 수 있는 가능성을 검토하여 용도에 따른 응용 범위의 확대를 기대할 수 있다.
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