포도당 이성화 효소의 세포 고정화에 관한 연구 - 제 2 보 : 회분식 및 연속 반응조를 사용한 포도당의 이성화 -

Studies on Whole Cell Immobilized Glucose Isomerase - II. Operational Studies on the Batchwise and Continuous Isomerization of D-Glucose -

전보에서 저자들을 물리적 견고성이 우수한 포도당 이성화 효소를 세포 고정화 시킨 제품을 얻었다.(한국 식품 과학 회지, 11(No. 3), 192(1979). 이 효소 제품을 사용하여 실험실 조건에서 회분식 반응조와 충진식 반응조를 운영하여 효소의 반응 특성과 생산성, 활성 감소 현상을 비교 하였다. 본 고정화 효소의 비활성 역가는 회분식 반응조와 충진식 반응조에서 1 g당 각각 48 및 114 units였으며 연속적인 공정에서 더 높은 생산성과 이성화율을 보였다. 효소의 생산성은 체장 시간, 기질의 농도, 효소 부하율(附荷率) 및 반응조의 외형에 영향을 받았으며 충진 밀도가 450 g/l일 때 실제 공간율은 0.36이었으며 비교적 좋은 충진 현상을 보였다. 연속 공정중 효소의 활성 감퇴 현상을 고찰하기 위하여 2.5 M 포도당 용액을 체장 시간이 5.3시간이 되도록 약 220시간 동안 반응시켜 본 결과, 효소 활성 감퇴 곡선은 일차 반응을 따르며 활성 반감기는 115일로 연속 공정에 이용 가능함을 알았다. 이 고정화 효소 제품은 물리적 안정성이 높은 반면 물질 전달 계수가 반응 속도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

Using the whole cell immobilized glucose isomerase which was prepared in the previous work (Korean J. Food Sci. & Technol., 11(3), 192 (1979), the specific activity of the immobilized enzyme was 48.1 units in the batch reaction system and 114 units in the continuous reaction system per g of matrix, respectively. In the continuous reactor the voidity was 0.36, which was suitable for the packed bed reactor. This immobilized enzyme showed a good operational stability of 115 days of half life which was sufficient for the continuous operation. The experimental result showed that 55 % of the substrate was converted to the product in the packed bed reactor. The productivity was dependent on the flow rate, column geometry, enzyme loading, and substrate concentration. An intrapaticle diffusion was observed by the effectiveness factor of 0.75 and interparticle diffusion by the decrease of Km' with increasing the superficial velocity.