Comparison of Kinetic Parameters, pH and Thermal Properties of Soluble and Immobilized Transglucosidase from Aspergillus niger

Aspergillus niger 유래의 Soluble과 고정화 Transglucosidase의 속도상수, pH 및 열 특성 비교

Enzymatic properties of immobilized transglucosidase (TG) from Aspergillus niger was characterized and compared with soluble TG. Michaelis-Menten constant $(K_m)$ and maximum velocity $(V_{max})$ of immobilized TG were $122\;mM,\;3.9{\times}10^{-2}\;mM/min$ and in case of soluble TG, 21 mM, 0.4 mM/min. The optimum pH of immobilized TG was pH 5.0 like soluble TG but immobilized TG showed 16% and 45% higher activity than soluble TG at pH 5.0 and pH 6.0. Both of immobilized TG and soluble TG were stable from pH 2.0 to pH 9.0, and therefore their activities in these pH ranges were remained more than 90%. The temperature was optimal at $60{\sim}70^{\circ}C\;and\;70{\sim}80^{\circ}C$ for soluble TG and immobilized TG, respectively. The thermal stability of immobilized TG was significantly improved than that of soluble TG, and immobilized TG retained $32{\sim}40%$ higher activity than soluble TG. D-values from thermal inactivation of immobilized TG were 7690 sec at $65^{\circ}C$, 83 sec at $75^{\circ}C$, 7.2 sec at $80^{\circ}C$. Z-values of soluble and immobilized TG were $6.4^{\circ}C\;and\;5.3^{\circ}C$, respectively. The little difference of activation energies of soluble TG and immobilized TG supposed that there was little difference in mass transfer limitation during the reaction of soluble TG and immobilized TG.

Aspergillus niger 유래의 TG를 공유결합법으로 고정화시키고 고정화된 TG에 대한 효소적 특성을 soluble TG와 비교하였다. Soluble TG의 $K_m$은 21 mM, $V_{max}$는 0.4 mM/min 인데 비해, 고정화 TG의 $K_m$은 184 mM, $V_{max}$는 7.4 mM/min로 나타났다. 고정화 TG는 soluble TG와 같이 최적 pH도 5.0으로 동일하였으나 고정화 TG가 soluble TG에 비해 pH 6.0에서는 45%, pH 7.0에서 16% 더 높은 활성을 보였다. pH에 대한 안정성은 두 형태의 효소 모두 pH 2.0에서 pH 9.0까지의 비교적 넓은 pH 범위에서 90%이상의 활성이 유지되었다. 고정화 TG의 반응최적 온도는 soluble TG가 $60{\sim}70^{\circ}C$인데 반해 $70{\sim}80^{\circ}C$로 향상되었다. 고정화 TG의 열안정성은 soluble TG보다 $32{\sim}40%$이상 더 높은 활성이 유지되었다. 고정화 TG의 열불활성화 곡선으로부터 구한 D-value는 $65^{\circ}C$에서 7690초, $70^{\circ}C$에서 200초, $75^{\circ}C$에서 83초, $80^{\circ}C$에서는 7.2초이고 Z-value는 soluble TG가 $6.4^{\circ}C$, 고정화 TG가 $5.3^{\circ}C$로 나타났다. Soluble TG와 고정화 TG의 효소반응 활성화에너지는 각각 $7.7{\times}10^3\;J/mol,\;8.8{\times}10^3\;J/mol$이었다. 고정화 TG의 반응중 물질전달의 저항은 거의 없는 것으로 판단되었다.