Hydrolysis of Lactose in Milk by Microencapsulated ${\beta}-Galactosidase$

Microencapsulated ${\beta}-Galactosidase$에 의한 우유 유당의 가수 분해

The nylon (poly 6, 10) microcapsules containing ${\beta}-galactosidase$ were obtained by the interfacial polymerization of 1, 6-diaminohexane and sebacoyl chloride with ${\beta}-galactosidase$ from Escherichia coli. They were generally spherical and had a mean diameter of $80{\mu}$ with 45 % of the activity recovery. In particular, there was no transport hamper of lactose through the membrane of microcapsules. The characteristics of the microencapsulated enzyme were similar to those of soluble enzyme optimal pHs, $7.0{\sim}7.2$ for the soluble and $7.3{\sim}7.5$ for the microencapsulated ; optimal temperatures, $50^{\circ}C$ for both ; apparent $K_m,\;3.33{\times}10^{-4}(on ONPG),$ $2.86{\times}10^{-3}$ M(on lactose) for the soluble and $5.28{\times}10^{-4}$ (on ONPG), $4.25{\times}10^{-3}$ M (on lactose) for the microencapsulated ; activation energies, 8.94 for the soluble and 9.78 Kcal/mole for the microencapsulated enzyme. Using this microencapsulated ${\beta}-galactosidase$, hydrolyses of lactose and milk lactose were carried out and 80 % of 5 % lactose solution and 70 % of lactose in skim milk were hydrolyzed in 40 hr at $27^{\circ}C$. The reusability and operational stability showed that the remaining activity was 50 % of the original activity after 5 runs and 120 hr of total operating time at $27^{\circ}C$.

E. coli로부터 분리 정제한 ${\beta}-galactosidase$를 1,6-diaminohexane과 sebacoyl chloride를 사용하여 계면증합 반응에 의하여 나일론 막에 microencapsulation 시켜 고정화 시켰다. 얻어진 microcapsule은 구형이었고 평균 직경이 $80{\mu}$이었으며 이 방법에 의하여 microencapsulation 시킨 ${\beta}-galactosidase$의 효소 역가 효율은 45%이었다. 유당의 막 투과는 거의 완전하게 이루어졌다. Microencapsulation 시킨 ${\beta}-galactosidase$의 성질은 가용성 효소와 거의 비슷하였고 최적 pH는 $7.0{\sim}7.2$에서 $7.3{\sim}7.5$로 약간 이동하였으며, 최적 온도는 $50^{\circ}C,\;K_m$값은 o-nitrophenyl-${\beta}$-D-galactopyranoside(ONPG)와 유당에 대하여 가용성 효소는 각각 $3.33{\times}10^{-4},$ 및 $2.86{\times}10^{-3}M$ 이었고 고정화 효소는 $5.28{\times}10^{-4}$ 및 $4.25{\times}10^{-3}M$이었다. 활성화 에너지는 가용성 효소는 8.94와 고정화 효소는 9.78 Kcal/mole이었다. 이 고정화 효소를 사용하여 5% 표준 유당 용액과 탈지 우유에 존재하는 유당을 가수 분해한 결과 40시간안에 각각 80 및 70%씩 가수 분해 하였다. 또한 공정중의 고정화 효소의 안정성을 살펴 본 결과 $27^{\circ}C$에서 한번에 24시간씩 5번 사용 후 남아 있는 역가는 50%로서 실제 이용상 긍정적인 결과를 나타내었다.