Saccharification Characteristics and Kinetic Analysis of Modified Cellulase with a Copolymer

공중합 고분자를 이용한 수식셀룰라아제의 당화 특성 및 반응속도에 관한 연구

Cellulase was modified with synthetic copolymers of polyoxyethylene derivative and maleic acid anhydride. The saccharification characteristics and enzymatic reaction kinetic mechanism of modified and native cellulases were observed. In modification reaction of cellulase, degree of modification(DM) increased, as mass ratio of copolymers to enzyme increased. Maximum DM was 55% at mass ratio of 4 and remained activity was 75%. In saccharification experiment modified enzyme had maintained higher stability than native enzyme over all the reaction and the final conversion yield of modified enzyme was greater than that of native enzyme. Numerical simulation based on the reaction mechanism considering enzymatic deactivation was performed. Modified enzyme had kept higher free enzyme concentration over all the reaction than that of native enzyme. Comparing calculation values with experimental data, calculation values were in accordance with experimental data.

셀룰라아제, polyoxyethylene 유도체와 maleic acid anhydride의 공중합고분자로 중합한 수식셀룰 라아제를 제조하고, 당화 특성과 효소 반응 속도론 등을 검토하였다. 수식 반응에서, 공중합고분자-효소 질량비가 증가함에 따라 수식률은 증가하며, 질량비 4 이상에서는 수식률이 일정하였다. 이 때 최 대수식률은 55% 이며 최대수식률의 수식생룰라아제 는 75%의 높은 효소활성을 나타내었다. 수식효소와 미수식효소의 당화 실험에서, 수식효소가 전 반응시 간에 걸쳐 미수식효소보다 높은 당화반응안정성을 유지하였으며, 그로 인해 최종 전화율은 수식효소가 더 큰 값을 가졌다. 기질에의 강한 흡착으로 인한 효소 deactivation을 고려한 반응식을 적용한 결과, 생 성환원탕놓도의 실험값과 계산치는 잘 일치하였다. 그로부터 반응속도상수를 구하고 생성환원당농도와 유리효소농도의 모사그래프를 구할 수 있었으며, 반 응시간에 따른 유리효소의 농도를 수치모사한 결과, 미수식효소에 비해 수식효소의 유리효소 농도가 더 높았고 그로 인해 더 높은 당전화율을 나타내였다.