초록 ▼

단백질 분해효소는 인간이 오랫동안 접해왔던 효소로서 식품산업, 제약산업, 피혁가공산업, 환경산업, 그리고 세제산업 등 다방면에 이용되어 왔으며, 오늘날 전체 공엉요 효소시장의 약 70% 이상을 차지하고 있다. 특히 세제산업에서는 20세기 초반부터 알칼리성 단백질 분해효소가 세제에 첨가되었으며 현재도 사용량이 계속 증가하고 있고, 이미 국내에서 생산되는 모든 세탁세제는 효소첨가 세제로 전환되었다. 하지만 세제 첨가용 효소는 Novozymes과 Genencor 두 회사에 의해 거의 독점되다 시피 하고 있으며, 국내에서는 이에 대한 연구

단백질 분해효소는 인간이 오랫동안 접해왔던 효소로서 식품산업, 제약산업, 피혁가공산업, 환경산업, 그리고 세제산업 등 다방면에 이용되어 왔으며, 오늘날 전체 공엉요 효소시장의 약 70% 이상을 차지하고 있다. 특히 세제산업에서는 20세기 초반부터 알칼리성 단백질 분해효소가 세제에 첨가되었으며 현재도 사용량이 계속 증가하고 있고, 이미 국내에서 생산되는 모든 세탁세제는 효소첨가 세제로 전환되었다. 하지만 세제 첨가용 효소는 Novozymes과 Genencor 두 회사에 의해 거의 독점되다 시피 하고 있으며, 국내에서는 이에 대한 연구가 미미한 실정이다. 본 연구팀은 전량 수입에 의존하고 있는 세탁세제용 단백질 분해효소와 지방질 분해효소의 자체 개발을 과제로 삼아 진행하게 되었다.
단백질 분해효소 생산 역가 향상을 위한 균주 개량 및 발효 조건 최적화를 지속적으로 수행한 결과 5L 발효조의 경우 23,000PU/ml의 수융을 보였으며, Scale-up 공정 연구도 성공적으로 수행하여 1.2KL 발효조에서 22,000PU/ml이상의 역가를 달성하였다. 또한 본 과제의 최종 목표가 분말세제에 적용 할 수 있는 코팅 효소의 시제품 제작이었다. 효소 코팅에 관한 기술이 전무한 상태에서 시작하여 본 연구진은 여러 유형의 코팅 효소 시제품 생산에 성공하였으먀, 그 성능이나 품질리 수입중인 효소와 비교하여 손색이 없었으며 제조원가 또한 수입가보다 30% 낮았다. 본 과제의 성공적 결과는 향후 세제용 효소의 수입 대체 및 수출 증대에 기여할 것이며, 국내 생명과학 과제의 성공 사례중 하나로 남을 것이고, 다른 생명과학 산업의 투자 확대를 불러 일으킬 것이다. 현재 성공적으로 개발된 분말 세제용 코팅 효소(VapK)는 미국의 중소 세제업체에서 개발한 새로운 유형의 세제에 대한 적용 가능성을 시험하고 있으며, 당사의 분말세제에도 그 적용 가능성을 최대한 높이기 위해 세제 처방 개선 연구를 진행 중이다. 또한 개발 완료된 기술을 licensing out하기위해 미국의 유명 기술 중개업체와 협상 중이다.

Abstract ▼

The protease has been well-kown enzyme to human for a long time and is now widely used in variety of fields such as food, phamadeuticals, leather, environment and detergent industry. It accounts for more than 70% of world industrial enzyme market. Especially in the laundry detergent industry, the al

The protease has been well-kown enzyme to human for a long time and is now widely used in variety of fields such as food, phamadeuticals, leather, environment and detergent industry. It accounts for more than 70% of world industrial enzyme market. Especially in the laundry detergent industry, the alkaine protease has been incorporated into laundry detergents since early 20th century and the amount of its use has increased continously until now. All of the domestic laundry detergent are already changed to contain detergent enzymens.
To be effective as an additive to laundry detergents, a protease must have some properties as follows:
First, its activity shoudl not be inhibited by detergent ingrediants such as suface-active agents, LAS, AOS, SDS, etc.
Second, it should be active and stable in the alkaline pH conditions, which most detergents show during washing.
Third, it should keep some effective activities independently on the temperature, as broad the temperature rage as possible.
On the purpose of developing such protease, protein engineering technologies such as site-specific metagenesis are used to modify known enzymes. Also, the screening of specific microorganism from environments, which may produce superior proteases, has been vigosously made and afterwards. The manipulation of genes coding protease and the mutagenesis from the original microorganism are usually performed to increase the enzyme production.
Among a lot of protease, subtilisin produced by Bacillus amyloliquifacience is the most widely used for laundey detergent. It is a serine protease, shows relatively high thermo-stability and keeps its activity in the wear basic conditions. The DNA sequence and gene structure of subtilisin was published (Marlan and Smith, 1971) and many variants with some good characters have baan produced through enzyme development using genetic engineering technologoes.
Microorganism, which is widely used for food, detergent, cosmetic and phamaceuticals, produced the protease; detergent enzyme is account for 40 percent in the world as regards of enzyme market. Long time ago, Phosphate was used in laundry detergent in order to increase the wash performance, but it was verified to arise water pollution like eutrophication. Instead of phosphate, in recent, protease is used in laundry detergent but its import price is still high until now. Protease used in our contry's laundery detergent market is imported from foreign contries wholly and the scale is more that annual 10 billions Wons. There was seldom-detergetn protease industrilization research in domestic in spite of these situation, and there were some partial scientific researches only, but the sesult was not advanced to industrializaion.
For the development of alkaline protease suitable for laundry detergent depending on improt from abroad completely, this research team isolate and identified a new strain producing alkaline portease from water water and names it as Vibrio metschnikovii RH 530. This non-pathogenic strain has tolerance on both urea and SDS, and it growth is superior under high alkaline condition. The protease produced from this strain shoed optimum activity raging from pH10 to pH11, and from that result, we can estimate that the protease was suitable for laundry detergent retaining alkaline condition duting washing. From this result, we can compete with the advanced nation's technology because it was developed independently by our researchers, and adquired the patent in domestic and world wide. The value derived from this technology is very big from the viewpoitn of technology independence and replacement of enzyme import.
Becase this project was progressed in such a success state, the detergent industry will confronted to a good market situation.

목차 Contents

• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 21
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제1절 세제 산업과 효소 ... 23
• 제2절 세제용 단백질 분해효소 ... 24
• 제3절 세제용 코팅효소 ... 27
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 29
• 제1절 실험 방법 ... 29
• 제2절 균주 개량 ... 28
• 제3절 코팅 기술 개발 ... 51
• 제4절 세제용 지방질 분해효소 개발 ... 56
• 제5절 기타 ... 63
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 70
• 제1절 목표달성도 ... 70
• 제2절 관련분양에의 기여도 ... 73
• 5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 82
• 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 83
• 제1절 코팅기술 ... 83
• 7. 참고문헌 ... 85