Stepwise Addition Technology for the High Yield Production of Chitosanoligosaccharide

키토산올리고당 생산을 위한 다단계 첨가방법

Optimization of the chitosanoligosaccharide production was studied with chitosanase. The optimum conditions for the enzymic reaction have been determined. Enzyme stability was maintained above 90% after 6 days at pH 5.0. The optimum initial reaction rate was appeared in 1.0% of chitosan solution. The production yield of chitosanoligosaccharides was over at 0.4%~2.0% of chitosan. At 4.0% of chitosan solution, however, the production yield was decreased to 64.6%. To increase the yield, stepwise addition of substrate into the reactor was investigated. In this case, the yield was increased from 64.6% to 83.2% and the final concentrations of chitosanoligosaccharide was 12.26 mg/mL. By TLC analysis, most of the chitosanoligosaccharides produced were 3-5 mers.

키토산 올리고당을 보다 효율적으로 생산하고자 효소와 기질간의 특성을 조사한 다음, 이를 바탕으로 기질을 단계별로 첨가하여 생산 효율을 높일 수 있었다. 본 실험에 사용된 효소의 안정성을 조사한 결과 pH 5.0에서 6일 후에도 약 90% 이상의 효소활성을 유지하였다. 기질이 초기 농도에 따른 겉보기 수율은 0.5~2% 키토산 용액은 약 90% 이상이었으며, 그이상의 농도일 경우 감소하였다. 그래서, 수율을 증가시키기 위해 초기 반응 속도 및 겉보기 수율이 높은 기실 농도에 기질을 단계 별로 첨가한 결과, 분해 반응에 있어 겉보기 수율은 64.6%에서 83.2%로 증가하였고, 이에 따라 키토산 올리고당의 생산량은 10.52 mg/mL에서 12.26 mg/mL로 증가하였다. TLC분석 결과 Batch type과 기질을 단계별로 첨가하였을 경우의 올리고당 조성은 주로 3-5당이었다. 키토산 올리고당 생산을 위한 최적의 반응 조건은 pH 5.0, 40$^{\circ}C$에서 초기 반응 속도 및 수율이 높은 기질 농도인 2% 키토산 용액에 기질을 3시간마다 첨가할 때였다. 반응 시간에 따른 기질의 양과 효소를 보다 더 최적화하여 키토산 올리고당의 최종 농도와 겉보기 수율을 증가시킬 수 있었다.