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이온교환크로마토그래피에서 라이소자임 분리에 미치는 pH와 온도 영향

The Effect of pH and Temperature on Lysozyme Separation in Ion-exchange Chromatography

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.52 no.1, 2014년, pp.98 - 105  

고관영 (충남대학교 화학공학과) ,  김인호 (충남대학교 화학공학과)

초록
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라이소자임은 용균 작용, 조직 회복 과정의 촉진 등의 작용을 하며 난백 중에 0.3% 함유되어 있다. 난백에서 라이소자임을 분리하는 방법으로 친화성 크로마토그래피, 이온교환크로마토그래피, 한외여과법 등이 있는데 이 중 이온교환크로마토그래피가 가장 많이 사용된다. 라이소자임을 양이온 젤이 충전된 유리 칼럼에서 분리 정제할 때 최적의 pH와 온도 조건을 찾는 것을 실험 목표로 하고, ASPEN Chromatography 전산 모사의 결과와 비교하였다. 실험에 사용되는 완충용액은 인산완충용액이었고 pH를 5~8로 변화를 주어 상온에서 실험하였고, 가장 분리가 잘 이루어진 pH에서 온도를 $5^{\circ}C$ 간격으로 $25{\sim}40^{\circ}C$로 변화시켜 실험하였다. RP-HPLC (Reversed phase High Performance Liquid Chromatography) 분석을 통해 라이소자임의 체류 시간을 확인하였고, OriginPro 8을 이용해 용출 단계에서 크로마토그램의 면적을 비교하여 라이소자임의 양을 정량분석하였다. 결과를 분석한 결과, pH 5일 때, 온도가 $25^{\circ}C$에서 가장 많은 양의 라이소자임이 분리되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lysozyme amounts to 0.3% in egg white and functions as an agent of cell lysis and activator of tissue reconstruction. Ion exchange chromatography is the most useful method of separation among affinity chromatography, ion exchange chromatography, and ultra-filtration. The aim of present study is to f...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 이온교환 크로마토그래피를 이용하여 난백에 포함 되어 있는 라이소자임을 분리정제할 때 가장 최적의 조건을 찾는 것을 목표로 실험을 수행하였다. 완충용액의 pH를 5~8로 변화를 주어 최적의 pH를 찾고, 온도를 5℃ 간격 25~40℃로 변화시켜 라이소자임 분리에 미치는 영향을 확인하고, 위의 조건에 맞춰 전산모사를 수행하고, 두 결과를 비교해 보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
라이소자임은 무엇인가? 라이소자임은박테리아세포벽의주요구성성분인 mucopolysaccaride의 n-acetylglucosamine과 muramic acid 사이에 연결되어 있는 β결합을 가수분해시키는 효소로서 Fleming에 의해 최초로 발견되었다[1]. 라이소자임은 129개의 아미노산으로 이루어져 있으며, 단량체의 형태에는 네 개의 disulfate 결합이 있다.
계란이 라이소자임 추출 원료로 가장 적합한 이유는? 3%로 가장 높다. 계란 난백은 라이소자임을 함유한 동물이나 식물에 비하여 분리가 용이하며, 추출조작이 비교적 용이하기 때문에 추출원료로 가장 적합한 것으로 알려져 있다[6].
이온교환 크로마토그래피를 통해 라이소자임을 분리할 때에 최적의 pH와 온도는 얼마로 나왔는가? 이온교환 크로마토그래피를 통해 라이소자임을 분리하는 데에 최적의 pH와 온도를 알아보기 위해 분리실험을 비교하기 위해 pH 변화와 온도 변화에 따른 라이소자임의 용출 단계의 피크 면적을 비교하였다. pH를 변화시켜 실험을 한 결과 pH 5에서 분리수율이 좋았고 온도는 가장 낮은 온도인 25 oC에서 좋은 결과를 보였다. Fig.
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참고문헌 (13)

  1. Lee, S. K., Yoo, I. J. and Min, B. Y., "Studies on the Lysozyme Isolation by Ion-exchange Chromatography," Korean J. Anim. Sci., 31(12), 780-787(1989). 

  2. Wang, Steven S.-S., Hung, Y. T., Wang, P. and Wu, J. W., "The Formation of Amyloid Fibril-like Hen Egg-white Lysozyme Species Induced by Temperature and Urea Concentration-dependent Denaturation," Korean J. Chem. Eng., 24(5), 787-795(2007). 

  3. Kim, J. A., Seong, Y. K. and Kim, I. H., "Experimental and Simulation Study of Lysozyme Separation in Cation Exchange Chromatography," Korean J. Biotechnol. Bioeng., 21(3), 220-223(2006). 

  4. Kim, W. S., Kim, Y. W. and Kim, W. S., "A New Method for Determination of Enzyme Reaction and Activity of Lysozyme with UV-Spectrophotometer," J. Korean Ind. Eng. Chem., 9(6), 857-863 (1998). 

  5. Kim, H. W. and Kim, I. H., "Comparison of Lysozyme Purification from Egg White Between Ion Exchange Chromatography and Precipitation," Korean Chem. Eng. Res.(HWAHAK KONGHAK), 41(3), 332-336(2003). 

  6. Huh, Y. S., Kim, H. W. and Kim, I. H., "Purification of Lysozyme from Egg White by Multicycle Ion Exchange Chromatography," Korean J. Biotechnol. Bioeng., 18(2), 122-126(2003). 

  7. Park, S. J., Kim, H. S., Kim, H. W. and Ahn, T. H., "Continuous Separation of Lysozyme from Egg White by Ion Exchange Column Chromatography," Korean J. Food Sci. Technol., 22(6), 711-715(1990). 

  8. Guerin-Dubiard, C., Pasco, M., Hietanen, A., Quiros del Bosque, A., Nau, F. and Croguennec, T., "Hen Egg White Fractionation by Ion-exchange Chromatography," J. Chromatogr. A, 1090(1-2), 58-67(2005). 

  9. Purkait, M. K., DasGupta S. and De, S., "Adsorption of Eosin Dye on Activated Carbon and Its Surfactant Based Desorption," J. Environ. Manage., 76, 135-142(2005). 

  10. Olesen, J., "Computer Modeling, Calibraion and Optimization of a Chromatography Purification," Private communication, Dep. of Chem. Eng., Lund University, Sweden(2013). 

  11. Furusaki, S., Haruguchi, E. and Nozawa, T., "Separation of Proteins by Ion-Exchange Chromatography Using Gradient Elution," Bioprocess Eng., 2, 49-53(1987). 

  12. Kaltenbrunner, O., Giaverini, O., Woehle, D. and Asenjo, J. A., "Application of Chromatographic Theory for Process Characterization Towards Validation of an Ion-Exchange Operation," Biotechnol. Bioeng., 98(1), 201-210(2007). 

  13. Aspen Chromatography $^{TM}$ , 11.1 manual, Aspen Tech., 6, 1-23(2001). 

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