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키틴과 키토산 분해 미생물 유래 효소의 식품에의 이용
Food application of enzymes derived from microorganisms degrading chitin and chitosan 원문보기

식품과학과 산업 = Food science and industry, v.53 no.1, 2020년, pp.43 - 55  

박제권 (가천대학교 바이오나노대학 생명과학과)

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Most reports demonstrated the substrate specificity-based kinetic properties of chitin or chitosan degrading enzymes. However, there is virtually less information on the high quality and quantity production of chitin or chitosan hydrolysates having a larger than (GlcN)7 from the hydrolysis of high m...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 고분자 상태로의 응용연구에 대한 연구에 더욱 박차를 가할 필요도 충분하다 생각되어 부분적인 가수분해에 따른 여러 분자량 크기 조절 및 이들의 생리활성에 대한 연구를 진행하여 왔다. 관련된 내용에 대해서도 간추려 기술하고자 한다.
  • 뿐만 아니라, 유전자의 상동성 비교에 따른 효소들의 구분이 일반적인 내용이었으나, 본고에서는 이들 각각의 특성에 대한 내용 기술은 피하고, 수년간 키틴분해 미생물 분리 및 유전적 특성과 각각의 효소들의 특징에 대한 연구 결과를 기반으로 해양 미생물 중 하나인 Vibrio sp. 의 전체적인 키틴 분해에 관련된 메카니즘에 대한 내용을 기술하고자 한다.
  • 여기서 만일 미생물의 세포막을 통과하는 것이 유일한 크기의 GlcNAc 이라면,기본적으로 endo-type 효소보다 exo-type효소의 량이 더 많아야 할 것이라는 논제를 둘 수 있다. 이를 관철해보고자(GlcNAc)2를 순수 분리하여 이것이 어떠한 과정을 걸쳐 분해되는지 연구를 지속적으로수행하였다. 오랫동안 많은 관련 연구자들은 이를 분해하는 효소, 즉 chitobiase를 찾고자 노력을 기울여왔으나 연구 중이었던 Vibrio sp.
  • 이미 상기 기술한 바와 같이 효소 다양성과 기능은 그 범위가 방대해 지금까지 수행해온 연구 범위에 맞춰 키틴과 키토산 관련 식품으로 이용 가능한 효소의 작용과 부산물의 이용에 관련된 사항을 정리하고자 한다.
  • 그럼에도 불구하고 실생활에 사용되는 제품은 거의 없다는 것이 연구자로서 매우 아쉽게 생각되며, 그 이유에 대답을 얻고자 노력 중이다. 무엇이 문제인가? 이에 대한 답변으로 본론에서는 이러한 고분자 키틴/키토산이나 유도체의 여러 분야에 적용에 있어서 우리가 이해해야 할 수많은 내용 중 키틴/키토산 분해 기작 및 이들 분해 산물의 생물 생화학적 특성을 빌어 식품적용 가능성에 대하여 미력하나마 정보를 제공하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
키틴이란 무엇인가? 키틴은 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 천연고분자, 즉 다당체로 셀룰로오스(cellulose) 다음 두 번째로 많은 바이오매스(biomass)로 알려져 있다. 키틴은 β-D-glucose의 C-2 hydroxyl기가 acetylamino기로 치환된 N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc)이 (β1→4) 결합에 의해 구성된 고분자(Dweltz 등,1968)로서 게나 새우껍질에서 주로 생산되고 있으며, 여러 갑각류의 외피 구성에 중요한 물질이다.
생물체를 구성하는 4대 거대분자는 어떻게 구분할 수 있는가? 생물체를 구성하는 4대 거대분자로는 이미 잘 알려진 바와 같이 단백질, 지방, 핵산 그리고 일반적으로 탄수화물이라 통용되는 다당체로 크게 구분할 수 있으며, 각각의 해당되는 분자에 대한 분해, 역으로 합성에 관여하는 수많은 효소들의 작용이 밝혀져 있다. 예를 들어, glycosylase, lipase, protease, ATP synthase 드리고 당전이 효소인 glycosyltransferase 등 해당되는 효소의 종료와 기능(Chen, 1979; Montilla등, 2013)은 열거하기 매우 힘들 정도로 다양하다.
키틴이 소재로의 활용에 매우 제한적인 이유는 무엇 때문인가? 키틴은 강산에 녹기는 하지만 이후 사용할 수 없다. 이러한 이유로 여러 가지 수용액화 방법이 개발되고 응용되어 왔으나 화학적 수식(chemical modification) 없이 사용하기 매우 힘든 고분자로 알려져 소재로의 활용에도 매우 제한적이다. 반면, 고온, 강 알칼리 용액 처리에 따른 탈아세틸화된 것이 키토산(chitosan)이다.
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