• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제17권8호
• /
• pp.1308-1315
• /
• 2007

Lipase B from Candida antarctica (CalB) displayed on the cell surface of H. polymorpha has been functionally improved for catalytic activity by molecular evolution. CalB was displayed on the cell surface by fusing to a cell-wall anchor motif (CwpF). A library of CalB mutants was constructed by in vivo recombination in H. polymorpha. Several mutants with increased whole-cell CalB activity were acquired from screening seven thousand transformants. The two independent mutants CalB 10 and CalB 14 showed an approximately 5 times greater whole-cell activity than the wild-type. When these mutants were made as a soluble form, CalB 10 showed 6 times greater activity and CalB 14 showed an 11 times greater activity compared with the wild-type. Sequence analyses of mutant CALB genes revealed amino acid substitutions of $Leu^{278}Pro$ in CalB10 and $Leu^{278}Pro/Leu^{219}Gln$ in CalB14. The substituted $Pro^{278}$ in both mutants was located near the proline site of the ${\alpha}$10 helix. This mutation was assumed to induce a conformational change in the ${\alpha}$10 helix and increased the $k_{cat}$ value of mutant CalB approximately 6 times. Site-directed mutagenized CalB, LQ ($Leu^{219}Gln$) was secreted into the culture supernatant at an amount of approximately 3 times more without an increase in the CalB transcript level, compared with the wild-type.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.251-258
• /
• 2003

Biodiesel as methyl esters derived from vegetable oils has considerable advantages in terms of environmental protetion. In the present work, methyl esters were produced from soybean oil by lipase-catalyzed transesterification. To reduce inactivation of commercial immobilized lipases emulsified two-step process was developed using the stepwise addition of methanol with 4:1 molar ratio at 4h intervals. Also with immobilized lipase from Candida antarctica(Novozym 435) high conversion of 98.5 percent was possible at $45^{\circ}C$ of reaction temperature with 4:1 of methanol-to-oil molar ratio and 1%(v/v) methyl glucoside oleic polyester as an emulsifier in the presence of cosolvent.

• 공업화학
• /
• 제18권6호
• /
• pp.643-649
• /
• 2007

부탄올의 구조이성질체(n-, iso-, sec-, tert-butanol) 와 n-부티르산에 대한 리파아제 효소.촉매 에스테르화 반응이 초임계 이산화탄소 조건 하에서 수행되었다. 본 실험은 교반속도 150 rpm, 반응 온도 323.15 K, 반응 압력 150 bar의 조건으로 고압반응기에서 5 h 동안 수행하였다. 실험에 사용된 리파아제는 Candida Antarctica lipase B (CALB)이다. 실험 결과는 HP-INNOWax 컬럼을 이용하여 FID (Flame Ionization detector)가 장착된 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)를 이용하여 분석하였다. 반응 후 생성물의 전환률과 반응의 경향성을 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 예측된 결과와 정성적으로 비교하였다. 경쟁적인 저해반응이 포함된 Ping-Pong Bi-Bi 메커니즘을 기초로 하여, 반응의 각 단계를 적용하여 구조 최적화를 하였고 이를 이용해 전이상태의 에너지를 구하여 반응의 경향성을 예측하였다. 생성되는 에스테르 이성질체의 구조적 선호도는 분자동역학 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 이러한 방법의 개발은 앞으로 컴퓨터를 이용한 효소 반응의 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제34권9호
• /
• pp.2741-2746
• /
• 2013

The immobilization of enzyme is one of the key issues both in the field of enzymatic research and industrialization. In this work, we reported a facile method to immobilize Candida Antarctica lipase B (CALB) in alginate carrier. In the presence of calcium cation, the enzyme-alginate suspension could be cross-linked to form beads with porous structure at room temperature, and the enzyme CALB was dispersed in the beads. Activity of the enzyme-alginate composite was verified by enzymatic hydrolysis reaction of p-nitrophenol butyrate in aqueous phase. The effects of reaction parameters such as temperature, pH, embedding and lyophilized time on the reactive behavior were discussed. Reuse cycle experiments for the hydrolysis of p-nitrophenol butyrate demonstrated that activity of the enzyme-alginate composite was maintained without marked deactivation up to 6 repeated cycles.

• Food Science and Biotechnology
• /
• 제18권1호
• /
• pp.79-83
• /
• 2009

Acidolysis of olive oil with omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFAs) was carried out to produce a structured lipid. Novozym $435^{(R)}$ from Candida antarctica was used as the biocatalyst. Response surface methodology (RSM) was used to determine optimum conditions for lipase-catalyzed enrichment of olive oil. Three factors, 5 levels, central composite design was used. The effects of incubation time, temperature, and substrate mole ratio on incorporation ratio (n-3 fatty acids/total fatty acids, %) were investigated. From the evaluation of response surface graphs, the optimal conditions for incorporation of long chain n-3 PUFAs into olive oil were $40-60^{\circ}C$ for temperature, 30-45 hr for reaction time, and 3:1-5:1 (n-3 fatty acids/olive oil) for substrate mole ratio. Experiments conducted under optimized conditions predicted by the model equation obtained from RSM yielded structured lipids with 50.8% n-3 PUFAs. This value agreed well with that predicted by the model. Oxidative stability tests showed that the product was more susceptible to oxidation than unmodified olive oil. Antioxidant addition improved the oxidative stability of the product.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제51권3호
• /
• pp.177-182
• /
• 2008

피혁 제조 공정 중 발생하는 프레싱 스크랩으로부터 회수된 동물성 유지를 이용하여 lipase-catalyst 전이에스테르화 실험을 실시하였다. 실험 결과, 반응온도 $45^{\circ}C$에서 전환율이 극대점을 나타내었으며, 반응온도 $45^{\circ}C$ 이상에서는 전환율이 점차적으로 감소되었다. 초기 효소의 불활성화를 막기 위해서는 1.5몰씩 4단계에 걸쳐 투입하는 것이 가장 높은 전환율을 나타내었으며, 1.5몰 미만의 methanol로 투입 단계를 4단계 초과하여 사용하였을 경우에는 오히려 전환율이 낮아지는 경향을 나타내었다. 종류가 다른 4가지의 리파제를 사용하여 돈지의 전환율에 미치는 영향을 실험한 결과 C. antarctica를 기원으로 하는 Novozyme 435를 사용한 경우 82.2%의 전환율을 나타내어 가장 효과적이었다. 수분 함유량이 증가할수록 전환율이 저하됨을 확인하였다. 1.2wt.%에서의 전환율은 수분이 없는 상태에 비해 약 40%나 낮게 나타나 프레싱 스크랩으로부터 회수된 유지를 정제 공정을 거쳐 수분을 완벽하게 제거하는 것이 전환율을 높이는데 매우 중요한 인자임을 확인하였다. 고정화된 효소를 반복 사용 실험에서는 2회 사용할 때 약간 전환율이 감소하였으나 계속적으로 반복 사용할 때에는 전환율의 감소율이 둔화되었다. 전이에스테르화 반응을 우지에도 적용한 결과 전환율에서 돈지 84%보다 높은 88%를 나타내었다. 이 반응에 의해 생성된 지방산 에스테르는 SOx를 발생시키지 않고, 매연 발생량이 최소화되는 바이오디젤로서 사용될 수 있을 것으로 사료되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
• /
• pp.267-275
• /
• 2005

차세대 재생산성 에너지로 각광을 받고 있는 바이오디젤은 현재 주로 알칼리촉매를 이용하는 화학공정으로 생산하고 있으나 고에너지 요구성이며 대규모 생산시 폐수발생 등 환경오염 유발요인이 있기 때문에 친환경 생물공정의 필요성이 대두되고 있다. 생물촉매 리파제(lipase)를 이용하는 친환경 생물공정은 화학공정에 비해 다양한 장점을 제공하고 있으나 고가의 효소생산 비용문제로 실용화에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 저비용의 생물학적 바이오디젤 생산 시스템 구축을 위해 고활성의 효소 개발, 경제적 재조합 대량생산, 반복 재사용을 위한 효소고정화 등을 통해 고효율의 생산반응계를 개발하였다. 우선 바이오디젤 생산공정에 적합한 리파제로서 CalB(Lipase B of Candida antarctica)를 선택하고 분자 진화기술을 이용하여 효소활성을 17배 향상시킨 CalB14를 개발하였다. CalB14를 효모 발현시스템을 이용하여 경제적 대량생산하기 위해 단백질분비를 획기적으로 개선할 수 있는 맞춤형 분비융합합인자기술(TFP technology)을 이용하여 재조합 CalB를 2 grams/liter 수준으로 분비생산하였다. 생산된 효소를 반복 재사용이 가능하도록 다양한 레진에 고정화하였고 최적의 바이오디젤 전환반응용 고정화효소를 개발하였다. 고정화효소를 효율적으로 재사용하기 위해 바이오디젤 생산용 고정상반응기(packed-bed reactor)를 제작하였으며 기질을 12시간내에 95% 이상 바이오디젤로 수십회 이상 반복전환할 수 있는 경제적인 생물학적 바이오디젤 전환 시스템을 구축하였다.