A thermostable trehalose synthase (TtTSase) from Thermus thermophilus HJ6 was immobilized on chitosan activated with glutaraldehyde. The yield of immobilization was evaluated as 39.68%. The optimum pH of the immobilized enzyme was similar to that of the free enzyme. However, the optimal temperature ranges were shifted by about $4^{\circ}C$ owing to better thermal stability after immobilization. The half-life of heat inactivation for free and immobilized enzymes was 5.7 and 6.3 days at $70^{\circ}C$, respectively, thus showing a lager thermostability of the immobilized enzyme. When tested in batch reaction, the immobilized enzyme retained its relative activity of 53% after 30 reuses of reaction within 12 days, and still retained 82% of its initial activity even after 150 days at $4^{\circ}C$. A packed-bed bioreactor with immobilized enzyme showed a maximum yield of 56% trehalose from 100 mM maltose in a continuous recycling system (bed volume: 10 ml) under conditions of pH 7.0 and $70^{\circ}C$.
Polystyrene계 음이온 교환수지인 Diaion PA 412에 Aureobasidium pullulans 기원의 fructosyltransferase를 crude enzyme 상태로 고정화하여 fructo-oligosaccharides의 생산을 검토하였다. 고정화 효소의 최적 반응 pH 및 온도는 각각 pH 5.0, $55^{\circ}C$. 이었고 고정화에 의해 열안정성이 크게 증가하였다. 고정화 효소에 의한 fructo-oligosaccharids 생성의 효소 반응 경향은 free cell 및 soluble enzyme과 거의 유사하여 최종 반응산물 중의 당 조성 이 동일하였다. 고정화 효소를 repeated-batch 방법으로 운전하여 fructo-oligosaccharides 생산공정에 적용해 본 결과 $50^{\circ}C$에서 20일까지 안정성을 유지하였다.
Immobilized enzymes have become the subject of considerable interest due to their excellent functional properties such as reusability, cost-effectiveness, and optimality during the past decades. Enzyme immobilization technology is not only used in industrial processes, but also a component technology of products for medical diagnostics, therapy, food industry, bio energy, and biomaterial detection. In this review, new methods for enzyme immobilization are introduced, and the advantages and disadvantages of a variety of techniques in enzyme immobilization will be also discussed.
가정용 혈중 cholesterol 측정시스템을 개발하고자, 그 성능을 조절할 수 었는 벤수들의 최적화가 수 행되었다. 시스템의 주요 구성성분은 분석에 요구되는 효소들 (cholesterol esterase, cholesterol oxidase, 그리고 horseradish peroxidase) 이 부동화된 nitrocellulose membrane strip과 비 이온세척제 (Trit ton X-1OO) 및 발색물질 (3,3'-diaminobenzidine) 이 포함된 시료운반용액이다. 시료와 운반용액이 훈 합된 수용액을 membrane의 하단으로부터 흡수시키 면 모세관현상에 의해 시료는 부통화된 효소층으로 전달되어 연속효소반응이 일어난다. 마지막 효소반 응에서 발색물질은 산화되고 그에 따라 cholesterol 농도에 비례한 특정색이 신호로써 발생된다. 그 신호세기에 대해 효소들의 부동화조건과 운반용액의 화학조성이 최적화되었다. 최적조건 하에서 구성된 측정시스템의 농도응탑곡선은 혈중 cholesterol 농도를 측정하기에 충분히 높은 민감도를 나타내었다.
Tyrosinase was covalently immobilized on platinum electrode according to the method we developed for laccase (Bull. Korean Chem. Soc. 2002, 23(7), 385) and p-chlorophenol, p-cresol, and phenol could be detected with sensitivities of 334, 139 and 122 nA/ ${\mu}M$ and the detection limits of 1.0, 2.0, and 2.5 ${\mu}M$, respectively. The response time ($t_{90\%}$) is 3 seconds for p-chlorophenol, and 5 seconds for p-cresol and phenol. The optimal pHs of the sensor are in the range of 5.0- 6.0. This sensor can tolerate at least 500 times repeated injections of p-chlorophenol with retaining 80% of initial activity. In case of tyrosinase and laccase co immobilized platinum electrode, the sensitivities are 560 nA/ ${\mu}M$ for p-phenylenediamine (PPD) and 195 nA/ ${\mu}M$ for p-chlorophenol, respectively. The sensitivity of the bi-enzyme sensor for PPD increases 70% compared to that of only laccase immobilized one, but the sensitivity for p-chlorophenol decreases 40% compared to that of only tyrosinase immobilized one. The sensitivity increase for the bi-enzyme sensor for PPD can be ascribed to the additional catalytic function of the co-immobilized tyrosinase. The sensitivity decrease for p-chlorophenol can be explained by the “blocking effect” of the co-immobilized laccase, which hinders the mass transport through the immobilized layer. If PPD was detected with the electrode that had been used for p-chlorophenol, the sensitivity decreased 20% compared to that of the electrode that had been used only for PPD. Similarly, if p-chlorophenol was detected with PPD detected electrode, the sensitivity also decreased 20%. The substrate-induced conformation changes of the enzymes in a confined layer may be responsible for the phenomena.
약 염기성 이온교환 수지에 cellulase를 고정화하였고 고정화 cellulase는 흡착 특성이 Langmuir 흡착 등온선을 잘 따랐다. pH와 온도에 대한 효소 활성은 고정화 효소가 우수한 특성을 보였다. 열에 대한 효소 활성은 1차식으로 감소하였고 고정화 효소가 자유 효소에 비해 열 안정성이 우수하였다. 초기 속도법을 통해서 자유 효소와 고정화 효소의 Michaelis-Menten 속도 상수를 결정하였고 속도상수 Km은 고정화 효소가 큰 값을 나타내었다. 충진층 반응기에서 셀룰로스의 전환 공정을 재순환에 의해 측정하였다. 투입되는 셀룰로스의 유량 변화에 대한 셀룰로스의 변환을 연속 공정에서 조사하였다. 장기 운전의 성능을 평가하기 위해 7일 통한 연속공정을 실시하였고 고정화 효소는 48%의 활성을 유지하였다.
고정화 효소를 이용하여 콜레스테롤을 신속, 정확 하게 측정할 수 있는 Flow injection analysis(FIA) 시스댐을 개발하였다. 콜레스테롤 산화효소와 콜레 스테롤 에스테르 가수분해효소를 cantrall어 pore g glass과 glutaraldehyde를 사용해 얻어진 고정화 효 소를, 유리관에 충진해 얻어진 컬럼은 약 3-5 I. U. 의 활성을 나타내였다. 백금을 이용해 구성된 전극 은 +600mV에서 효소반응 결과 생성된 과산화수소 에 대해 특이적으로 응답하였다. 구성되어진 FIA시 스템의 분석능을 향상시키기 위하여 시료량, 캐리어 용액의 유속과 조성 풍의 변화에 따른 응당올 조사 하였다. 최적화된 운영조건하에서 유리 콜레스테롤 과 콜레스테롤 에스테르 표준용액에 대한 응답은 각 각 60, 400mg/ml까지 선형성(r=0.994 빛 0.998) 을 나타내였다. 모든 시료의 분석은 정확, 정밀( <2. 5 5%)한 것으로 조사되었다. 시간당 23회의 분석이 가능하였고, 500회의 간혈분석 후에 응답감도가 약 반으로 감소하였다.
This Paper deals with the development of a technology for making a hydrophilic gel of Polyethylene oxide reception in which radiating ability is employed to cause cross-linking of Polymers in a water solution. The gel of polyethylene oxide was shown to be nontoxic contain 5-50% of polymer and be useful in composite medicinal forms along with biologically active substances including Bac. subtilis proteases. Proteases immobilized in the gel possess high thermal stability and proteolytic activity and are readily applied in medicine. The effect of immobilized proteolytic and glucolytic enzymes of Bac. subtillis (Immozimase) on the warm ischemia-reperfusion (I/R) which can cause hepatic and jejunum injury was also studied. These enzymes were immobilized on water-soluble polymer polyethylene glycol by means of an electron beam. The number of degraanulated mast cells as well as serum ALT after I/R in the group with Immozimase was decreased to almost half as compared with the control group. Pretreatment with Immozimase resulted in significant reduction of hepatic and gut neutrophil accumulation as compared with control animals. It was concluded that Immozimase has a protective effect for hepatic and gut ischemia/reperfusion, and this effect seems to be associated with prevention of leukocyte accumulation .
본 연구에서는 효소의 재활용성과 안정성을 확보하기 위해 자석으로 분리가 가능한 polyaniline nanofiber를 개발하였다. 개발된 고정화 효소는 상온에서 8일 동안 90% 이상의 활성도를 보유하였으며 온도가 높은 $55^{\circ}C$에서는 60% 이상의 활성도를 보유하여 안정성의 유지현상을 보였다. 개발된 고정화 효소는 자석으로 분리가 가능하였으며 이 효소를 이용하여 curdlan, agarose, cellulose, 및 미역을 분해한 결과 포도당을 생산하였으며 curdlan을 분해시킨 경우에는 분해 속도가 1.2 g/L/h로 나타나 다른 다당류에 비해 3-10배 이상 빠른 속도를 나타내었다. 고정화 효소를 반복하여 사용하는 경우 10번 반복 사용했을 때 75% 이상의 활성도를 유지하는 것으로 측정되었다. 젖은 미역 줄기를 10 g/L를 분해하기 위하여 5 mg의 고정화 효소를 사용한 결과 24시간 만에 1 g/L의 glucose를 생산하였다.
생체 내 변화에서 효소는 중요한 촉매이다. 효소의 안정성과 재사용성은 촉매 과정에서 중요한 요소이다. 적합한 기질에 효소 고정화는 특정 미세환경의 조성을 통해 효소 활동성을 높인다. 다양한 종류의 분리막이 각각의 생체적합성과 막 표면의 친수성/소수성 조절 용이도에 따라 기질로 사용되었다. 본 논문에서는 셀룰로스, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에테르설폰(PES) 고분자 분리막이 소개되고 토의되었다. 고정화 효소를 이용한 유기오염물의 생물적 분해는 제약 회사 및 섬유 회사 등에서 발생하는 오염물질을 친환경적으로 감소할 수 있는 방법이다. 효소 고정화 생물반응기(EMBR)로 기름의 가수분해를 제어할 수 있고 이를 통해 탄소 배출량 감소 및 환경오염을 줄일 수 있다. EMBR로 만들 수 있는 바이오에탄올과 바이오디젤은 화석 연료의 대체제이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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