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한외여과에 의한 계란 난백으로부터 라이소자임의 분리 (1) - 난백용액의 전량여과 -
Separation of Lysozyme from Chicken Egg White by Ultrafiltration (1) - Dead-end Filtration of Egg White Solution - 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.26 no.4, 2016년, pp.266 - 272  

박혜리 (충북대학교 공과대학 공업화학과) ,  염경호 (충북대학교 공과대학 공업화학과)

초록
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전량여과(dead-end filtration)를 사용하여 계란 난백용액으로부터 라이소자임 효소의 분리정제에 대한 연구를 수행하였다. 전량여과 시 사용된 한외여과 막의 분획분자량과 난백용액의 pH 변화에 따른 라이소자임의 난백에 존재하는 다른 종류의 단백질인 오발부민과 콘알부민에 대한 막을 통한 투과선택도(permselectivity)를 측정하여 투과선택도가 가장 큰 값을 나타내는 전량여과의 최적 운전조건을 결정하였다. 이 결과 난백용액으로 라이소자임을 효과적으로 투과 분리시키기 위한 최적 운전조건은 한외여과 막의 분획분자량 30 kDa, 난백용액의 pH 11이었다. 최적 운전조건에서 난백 내 총 단백질에 대한 라이소자임의 투과선택도가 약 83의 가장 큰 값을 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The separation and purification of lysozyme enzyme from chicken egg white (CEW) solution was studied using the dead-end filtration. The optimum operation conditions of the dead-end filtration reveal that the maximum value of permselectivity of lysozyme to the other proteins of ovalbumin and conalbum...

주제어

#ultrafiltration   #dead-end flitration   #chicken egg white   #lysozyme   #protein separation  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구의 목적은 한외여과 막분리법을 적용하여 계란 난백 내의 라이소자임을 고순도로 신속하게 분리정제 하는데 있다. 그러나 계란 난백에는 Table 1에 나타낸 것과 같이 라이소자임이 오발부민(ovalbumin), 콘알부민(conalbumin) 및 오보뮤신(ovomucin) 등의 단백질과 혼재되어 있고, 오발부민과 콘알부민의 분자량은 라이소자임의 분자량과 크게 차이가 나지 않기 때문에 체분리 기작을 기본 원리로 하는 한외여과법을 적용하여 계란 난백으로부터 라이소자임만을 선택적으로 분리정제하는 것은 상당히 까다로운 작업으로 알려져 있다[7,17].
  • 이에 본 연구에서는 회분식 전량여과 한외여과법을 사용하여 한외여과 막의 분획분자량(molecular weight cut-off; MWCO)과 계란 난백용액의 pH 변화에 따른 라이소자임, 오발부민 및 콘알부민의 투과계수를 측정하여 라이소자임의 투과선택도(permselectivity)가 가장 높은 최적의 분리막 분획분자량과 난백용액의 pH를 결정하여, 계란 난백으로부터 라이소자임을 분리정제하기 위한 최적의 한외여과 운전조건을 찾고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
막분리법의 특징은 무엇인가? 특히 대표적인 기능성 바이오 물질인 효소, 단백질, 아미노산 등은 열에 의한 변성과 유기용매에 의한 성분 파괴가 일어나기 때문에 이들 물질의 고순도 분리정제에는 종래의 증류, 용매추출 및 결정화법 보다 열과 유기용매의 사용이 없는 막분리법을 사용하는 것이 유리하다. 또한 막분리법은 에너지 소모가 적고, 조작과정이 단순하며, 물질의 신속한 분리 및 생산성이 커서 산업규모의 분리정제에 적합한 기술이다[2-4].
유제품에 라이소자임은 어떻게 활용되는가? 또한 라이소자임은 통조림, 소시지, 치즈, 가공 어육류 등에 첨가하여 식품의 천연 보존제로도 사용되고 있다. 특히 반고형 치즈의 부틸산 생산 균의 번식을 억제하여 특유의 악취 발생을 막는데 사용되고, 우유 단백질의 분해를 촉진시키는 기능을 갖고 있어 유아용 분유에 첨가되기도 한다[7-10].
기능성 바이오 물질의 분리에서 막분리법이 유리한 이유는? 기능성 바이오 물질의 고순도 분리정제 요구에 적용이 가능한 기술의 하나가 막분리법이다. 특히 대표적인 기능성 바이오 물질인 효소, 단백질, 아미노산 등은 열에 의한 변성과 유기용매에 의한 성분 파괴가 일어나기 때문에 이들 물질의 고순도 분리정제에는 종래의 증류, 용매추출 및 결정화법 보다 열과 유기용매의 사용이 없는 막분리법을 사용하는 것이 유리하다. 또한 막분리법은 에너지 소모가 적고, 조작과정이 단순하며, 물질의 신속한 분리 및 생산성이 커서 산업규모의 분리정제에 적합한 기술이다[2-4].
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참고문헌 (18)

  1. P. A. Belter, E. L. Cussler, and W. S. Hu, "Bioseparations: Downstream processing for biotechnology", Wiley, New York, NY (1988). 

  2. S. Brandt, R. A. Goffe, S. B. Kesseler, J. L. O'Conner, and S. E. Zale, "Membrane-based affinity technology for commercial scale purification", Biotechnol., 6, 779 (1988). 

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  3. K. G. Brief and M. R. Kula, "Fast protein chromatography on analytical and preparative scale using modified macroporous membrane", Chem. Eng. Sci., 47, 141 (1992). 

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  4. I. C. Kim, K. H. Lee, J. Y. Park, B. R. Jeong, J. Y. Kwon, and K. H. Lee, "Separation of protein from degumming solution by ultrafiltration membrane", Membr. J., 17, 375 (2007). 

  5. M. Mulder, "Basic principles of membrane technology", 2nd Ed., Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands (1996). 

  6. K. H. Youm, H. Y. Lee, and Y. C. Shin, "Water treatment using separation membranes", Sin-A Publishing, Jeju, Korea (2011). 

  7. R. Ghosh and Z. F. Cui, ''Purification of lysozyme using ultrafiltration", Biotech.. Bioeng., 68, 191 (2000). 

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  8. R. A. Muzzarelh, G. Baroontini, and R. Roccheth, "Isolation of lysozyme on chitosan", Biotech. Bioeng., 20, 87 (1978). 

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  9. E. Y. Lee and G. J. Woo, "Separation of highly purified antimicrobial lysozyme using ultrafiltration and characteristics of membrane fouling", Korean J. Food Sci. Technol., 31, 458 (1999). 

  10. Y. Matsuoka, "Egg White Lysozyme", J. Japan Soc. Food Nat., 24, 311 (1971). 

  11. S. C. Lee, "Review of effective methods for extraction of lysozyme", Masters Thesis, Dept. of Dental Science, School of Dentistry, Chonnam National Univ., Gwangju, Korea (2009). 

  12. W. S. Kim, "Separation of lysozyme protein with high purity by polyelectrolyte precipitation", Research Report No. 951-1103-047-1, Korea Science and Engineering Foundation (1996). 

  13. D. H. Son, H. J. Jun, Y. H. Lee, and J. K. Koo, "Separation and purification of lysozyme from chicken eggwhite through ultrafiltration", Membr. J., 15, 121 (2005). 

  14. D. H. Son, Y. H. Lee, and J. K. Koo, "Effect of electrical field on ultrafiltration for protein separation", Membr. J., 15, 132 (2005). 

  15. A. W. Gordon, H. Ward, and H. L. Fevold, "Isoation of lysozyme from egg white", J. Biol. Chem., 157, 43 (1945). 

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  17. R. Ghosh, S. S. Silva, and Z. Cui, "Lysozyme separation by hollow-fibre ultrafiltration", Biochem. Eng. J., 6, 19 (2000). 

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  18. Y. Wan, J. Lu, and Z. Cui, "Separation of lysozyme from chicken egg white using ultrafiltration", Sep. Purifi. Technol., 48, 133 (2006). 

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