Reaction Characteristics and Kinetic Analysis of Enzymatic Hydrolysis of Corn Gluten Meal Using Alkaline Protease

Alkaline Protease를 이용한 Corn Gluten Meal의 효소가수분해 반응특성 및 반응속도론적 분석

Dry corn gluten meal of 70% protein content was enzymatically hydrolyzed by alkaline protease in a pH-state reactor. Such process variables as temperature, pH, and enzyme-to-substrate ratio were varied, and at each condition degree of hydrolysis was monitored and calculated. The ultimate degree of hydrolysis, which ranged between 25 and 28% based on gluten protein mass, was not significantly affected by the process variables. However, $50^{\circ}C$ and pH 9-10 appeared optimum. Kinetic analysis indicated enzyme deactivation was negligible during the hydrolysis, and the experimental data were near perfectly fitted to the model kinetic equation which was modified after neglecting enzyme deactivation term. The enzyme reaction was 1$100\times$ scaled up and basically the same hydrolysis performance was resulted. Amino acid analysis showed the hydrolyzate was relatively rich in glutamine/glutamic acid, leucine, and alanine at 19.6, 16.1, and 12.3 mole %, respectively.

bacterial alkaline protease를 이 용한 corn glu ten meal의 효소가수분해시 pH, 온도, 효소대 기질의 질량비율 등에 따른 반응특성 및 반응의 적정화 를 꾀하였고, 효소의 deactivation여부에 초점을 맞추어 효소반응속도론적 방정식을 제안조사하였다. 그 결과,$50^{\circ}C$, pH 9~10에서 가장 높은 가수분해 도를 나타내었고 $e_0/s_o$가 높을수록 반응속도 빛 최종 가수분해도가 증가하였다. 최종가수분해도는 gluten meal전체질량기준으로 17~20%, gluten meal내의 단백질질량기준으로 25 ~ 28 % 였다. 반응후반에서의 반응속도감소의 주된 원인은 기 질소진 (substrate de pletion) 이며 이때 enzyme deactivation 및 product inhibition의 영향은 미미한 것으로 확인되었다. 효소 deactivation항을 무시하여 변형시킨 model equa-tlOn에 의해 이 효소반응에 해당하는 여러 kinetic parameter들의 값을 계산분석한 결과 product inhi bition효과가 미미함을 확인하였다. 변형된 kinetic equation과 실험적으로 얻은 가수분해 데이타는 거 의 완벽하게 일치하였다. 효소반응을 $100\times$scale­u up한 결과 가수분해 profile 및 가수분해도는 $1\times$ 와 비교시 거의 일치하였으므로 이 효소반응이 용이하 게 scale-up될 수 있음을 확인하였고, 아미노산분석 결과 가수분해액을 미생물발효기질용 질소원으로 사 용할 수 있음을 제시하였다.