N-Benzoylaspartame의 효소적 합성을 위한 용매계의 선정

Development of Solvent System for Enzymatic Synthesis of N-Benzoylaspartame

고정화 thermolysin에 의한 아스파탐 전구체의 하나인 N-Benzoylaspertame(BzAPM)의 합성을 효율적으로 할 수 있는 수용성 유기용매가 함유된 용매계를 산정하고자 하였다. BzAPM 및 L-phenylalanine(Phe)의 용해도는 methanol 45%가 함유된 용매계에서 각각 1.84 및 1.79%로 가장 높았으며, dimethyl sulfoxlilde(DMSO) 25%와 polyethylene glycol(PEG) 200 20%가 함유된 혼합 용매계도 비교적 높은 용해도를 보였다. BzAPM의 용해도는 ethylene glycol류의 분자량이 커질수록 용해도가 증가하였으나, Phe의 경우에는 이러한 경향을 나타내지 않았다. 고정화 thermolysin에 의한 BzAPM의 합성역가는 methanol 45% 및 DMSO 45%의 난일 유기용매계와 DMSO 25% 및 PEG 200 20%가 함유된 혼합 용매계에서 높게 나타났으며, 초기 합성속도도 빠른 것으로 나타났다. $40^{\circ}C$에서 42일간 고정화 효소를 보관하였을 때, thermolysin은 DMSO 25%와 PEG 200 20%가 함유된 용매계에서 가장 안정하였다. L-phenyalanine methyl ester의 비효소적 가수분해 속도는 methanol함유 용매계에서 가장 낮았고, DMSO 25%와 PEG 200이 함유된 용매계에서는 이들의 중간 정도인 것으로 확인되었다. 그리하여 고정화 thermolysin에 의한 BzAPM의 합성에 적합한 용매계로서 DMSO 25% 및 PEG 200 20%가 함유된 용매계를 선정하였다.

Several single or mixed water-miscible organic solvent systems were investigated to develop the most effective solvent system for enzymatic synthesis of N-benzoylaspartame(BzAPM). The BzAPM was prepared by immobilized thermolysin with using N-benzoyl-L-aspartic acid(Bz-Asp) and L-phenylalanine methyl ester(PheOMe). The solubilities of BzAPM and L-phenylalanine were highest in 4.5% methanol(1.89 and 1.79%, respectively) among the solvents system investigated while a mixed solvent system of 25% dimethyl sulfoxide(DMSO) and 20% polyethylene glycol(PEG) 200 showed relatively high values. The synthetic activity of BzAPM as well as initial reaction rate were found to be high in 45% methanol, 45% DMSO and a mixed solvent of 25% DMSO and 20% PEM 200. The imobilized thermolysin was most stable in 25% DMSO and 20% PEG 200 during storage at $40^{\circ}C$ for 42 days. PheOMe in the same solvent system was also found fairly stable against non-enzymatic decomposition at $40^{\circ}C$. Based on the synthetic efficiency and stability, the solvent system containing 25% DMSO and 20% PEG 200 was selected to be appropriate for the enzymatic synthesis of BzAPM.