키토산분해효소(Chitosanases, EC 3.2.1.132)는 당질가수분해효소군의 하나로, 아미노당인 D-glucosamine polymer인 chitosan의 ${\beta}-1,4-glycoside$ 결합을 가수분해하는 효소이며, 세균, 곰팡이, 식물 등에 널리 분포한다. 본 논문에서는 chitosanase의 N-말단 아미노산의 서열과 입체구조에 근거한 family 및 clan 분류, 작용모형, 절단 유형, subclass 분류, 및 family-subclass 상관성을 검토하였다. 아미노산 서열과 입체구조와 기질의 분해패턴 사이에는 깊은 상관이 있음을 확인 제시하였다. 다양한 종 유래 chitosanase의 1차구조의 해명과 진화적 상관 규명, 나아가 보다 정교한 chitosanase의 정의와 다양한 산업적 응용에의 가능성도 검토하였다.
어류가공시 부산물로 얻어지는 어피를 효율적으로 천연조미료로 이용하기 위한 기초 자료를 얻기 위해 가자미피로부터 알칼리 전처리법 (B-type)과 효소 전처리법 (E-type)으로 젤라틴을 추출하여 trypsin으로 가수분해할 때 가수분해조건과 그 가수분해물의 물성, 분자량 및 아미노산 조성을 비교 검토하였다. 젤라틴 가수분해물의 제조를 위한 가수분해 조건은 B-type과 E-type 젤라틴 모두 반응온도 55$^{\circ}C$, pH 9.0 및 효소농도 E/S (w/w) : 0.001이었고, 반응시간은 B-type은 4시간, E-type은 1시간이었다. 최적 가수분해 조건하에서 B-type및 E-type젤라틴의 가수분해도는 각각 63%와 82%였다. 가수분해물의 등전점은 B-type과 E-type이 각각 pH 5.30와 PH 5.27이었고, 전기전도도는 각각 352.8$\mu\textrm{m}$ho/cm와 268.8$\mu\textrm{m}$ho/cm로 시판 젤라틴의 193.2$\mu\textrm{m}$ho/cm보다 높았다 점도는 농도와 온도에 따라서는 다소 변화가 있었으나 pH의 변화에는 크게 영향을 받지 않았다. 분자량은 B-type이 6.5~25kDa으로 분포되어 있고 15kDa이 주종을 이루고 있었으나 E-type의 경우는 분자량이 6~20kDa이며 12.4kDa이 주종을 이루고 있었다. 아미노산 조성은 B-type과 E-type 간에 거의 차이가 없었으며 단맛을 내는 glycine, alanine, proline, hydroxyproline, serine 등이 전체아미노 산의 57%를 차지하였으며 쓴맛을 내는 valine, leu-cine, phenylalanine, tyrosine, methionine, arginine, histidine등의 함량은 전체아미노산에 대해 18%에 불과하였다.
본 연구는 레반과 레반 올리고당, 이눌린과 이눌린 올리고당의 산 및 효소적 안정성을 분석하였다. 네종류의 플락탄을 1.25% 농도로 $30^{\circ}C$, 16시간 반응시킨 후 생성된 과당의 양으로 가수분해 정도를 판단하였다. 네 종류의 플락탄은 중성과 알칼리 pH 에서는 비교적 높은 안정성을 보여, pH 14인 조건에서 레반과 이눌린은 2% 이하, 이눌린 올리고당은 10%, 레반 올리고당은 14%가 가수 분해 되었다. pH 5의 조건에서는 거의 분해되지 않았으나, 산성 조건에서는(pH 1.4) 빠르게 가수분해되어, 이눌린보다 레반이 더 빠르게 가수분해 되었다. 플락탄은 inulinase에 의하여 분해되었으나, invertase에서는 분해정도가 적었다. 이눌린 올리고당은 inulinase와 invertase 모두에서 분해되는 특성을 보였다. 본 연구결과는 플락탄을 이용한 식품가공과 보관 공정에서 플락탄의 분해속도를 예측하는데 도움을 주리라 생각된다.
본 연구는 고혈압을 억제하는 ACE inhibitory peptide가 한우에 함유되어 있는지를 조사하기 위한 기초연구로 한우의 우둔과 등심으로부터 Myosin B를 추출하여 가열한 것과 가열하지 않은 것으로 구분하여 pepsin으로 0, 1, 3, 6시간 동안 $37^{\circ}C$에서 가수분해 시켰다. 가수분해물을 전기영동을 실시하여 pepsin 처리시간에 따른 단백질의 변화를 검토하였고, ACE 저해 활성을 측정하였다. 전기영동의 결과 가열한 것은 가열하지 않은 것에 비해서 단백질의 변성과 소멸이 많이 일어나 밴드의 수가 적었다. Pepsin으로 가수분해한 시간이 길어짐에 일부 단백질이 소실되었고, 저분자의 단백질이 생성되었다. Pepsin으로 가수분해함에 따라 등심과 우둔에서 25, 32, 40 및 44 kDa는 소실되었고, 37 kDa의 분자량을 갖는 밴드는 생성되었으며, 27 kDa의 단백질은 처음상태 그대로 유지되었다. 가수분해물을 이용하여 ACE 저해활성도를 측정한 결과, 등심은 1시간 가수분해시 유의차가 있었으나, 우둔은 가열여부에 따라 유의차가 발견되지 않았다. 반면 등심과 우둔 모두 가수분해 시간이 증가하면 ACE 저해율은 상승하는 경향을 보였다. 이와 같은 결과를 토대로 한우로부터 추출한 Myosin B의 ACE 억제활성이 우수한 단백질분획을 찾아 아미노산 염기서열을 밝히고 고혈압 억제제로 합성 개발하는 연구를 차후 추진할 예정이다.
황해 해역에서 해양 유기물의 생지화학적 특성을 파악하기 위하여 용존 자유 아미 노산 조성 및 추출된 유기물의 용존 가수분해 아미노산(DFAA) 조성 그리고 D/L alanine racemic ratio를 분석하였다. 용존 자유 아미노산의 농도는 평균 0.06 uM에서 0.26 uM의 범위를 보음, 우점하는 아미노산으로는 aspartate, glutamate, glycine, serine,alanin으로 나타났다. 각 기단별 물리·화학적 특성에 따라 분류한 아미노산 group 중 해수 중에 우점하는 것은 대부분 극성이 큰 hydrophilic group으로 나타났 다. 용존 가수분해 아미노산의 농도는 생거대유기물질의 경우 평균 2.05 uM에서 6.19uM의 범위를 보였고, 지구거대유기물질의 경우 평균 8.13 uM에서 24.46uM의 범위 를 보였다. 우점하는 아미노산의 group은 자유 아미노산과 유사한 경향을 보였다. 이 러한 용존 가수분해 아미노산은 생거대유기물질보다는 지구거대유기물질에서 상대적으 로 높은 농도를 보였다. 수괴가 성충화된 정점의 용존 가수분해 아미노산 농도는 저층 에 비해 표층이 상대적으로 높은 농도를 보였다. Alanine의 D/L racemic ratio는 생거 대 유기물질의 경우 0.126에서 0.146의 범위를 보였고 지구거대유기물질의 경우 0.309 에서 0.386의 범위를 보여 지구거대유기물질이 생거대유기물질보다 상대적으로 존재 연령이 오래된 것으로 나타났다. 이러한 자료들은 수괴의 특성 뿐만 아니라 생물활성 과 밀접하게 연관된 용존 유기 화합물의 중요한 생지화학적 지표를 이용될 수 있을 것 으로 사료된다.
반응표면분석법을 이용하여 우지의 고온, 고압가수분해 공정조건을 최적화 시키고자 하였다. 이때 선정된 공정의 독립변수로는 반응온도, 반응압력 그리고 fat/water ratio이었으며 이에 대한 중속변수로는 TG, FFA, 1,3-DG, 2,3-DG 그리고 MG을 선정하였다. 반응압력을 이산화탄소를 이용하여 가수분해반응속도를 증가시키고자 하였지만 지방산 생성농도에는 커다란 영향을 미치지는 않았다. 지방산 생성농도에 대해서는 다른 공정변수들에 비해 반응온도에 크게 의존하였고, Derringer-Suich 방법을 이용한 지방산 생성농도를 최적화 시킬 수 있는 조건으로는 반응온도 $271^{\circ}C$ 반응압력 86 bar 그리고 far/water ratio 106.08g/133.92g를 얻었으며 이 조건에서 3시간동안 가수분해하여 얻은 FFA생성농도는 96.49%로 얻었다. 통계적 분석에 이용된 자료들은 유의성 검증, 적합결여, 그리고 잔차분석 등을 해석한 결과 모든 자료가 95%이상의 신뢰도를 가지므로 매우 유익한 것으로 사료된다.
펩타이드 약물의 일종인 LHRH 및 그의 analogue인 〔D-Ala$^{6}$)LHRH의 경점막 수송경로를 개발하기 위하여 이들 약물을 점막 균질액과 배양시 점막에 존재하는 효소에 의해 분해되는 것을 발견하였다. 이에 저자등은 LHRH 및 〔D-Ala$^{6}$〕 LHRH의 점막 균질액 중에서의 분해산물을 HPLC에 의해 정량하였다. 또한 PITC법에 따라 아미노산 분석을 실시하여 이들 분해산물의 아미노산 조성을 밝히고 아울러 분해위치를 규명하였다. 즉 LHRH또는 〔D-Ala$^{6}$〕 LHRH를 직장, 비강 및 질점막과 일정시간 배양 후 시료를 HPLC에 주입하여 각 분해산물의 peak time에 용리액을 분획 수집하였다. 이것을 6N-HCl로 가수분해하여 유리아미노산으로 만들고 phenylisothiocyanate 유도체화 하여 PTC 아미노산으로 한후 아미노산 분석용 컬럼을 사용하여 HPLC로 정량 하였다.
한국산 청주 두 종류, 일본산 청주 다섯 종류의 당을 HPLC 및 TLC로 비교 분석하였다. 총당은 한국산, 일본산 모두 평균 4.69%를 나타냈고, 한국산은 4.21% 및 4.93%를 나타냈다. 글루코오스는 평균 3.23%를 나타냈고, 한국산은 3.29%, 3.68%를 나타냈다. 말토오스에서 말토옥타오스까지의 말토올리고당은 평균 1.46%를 나타냈다. 청주의 당을 사람의 타액 $\alpha$-amylase와 Aspergillus awamori $\alpha$-glucosidase로 가수분해 한 결과 모두 글루코오스로 가수분해 되어 비피두스균 활성화 효과는 적은 것으로 나타났다.
농산 폐자원 및 견과류 껍질의 산 가수분해를 통하여 L-arabinose를 생산하기 위한 최적조건의 결정에 대한 연구를 수행하였다. 다양한 원료들을 분말로 제조하여 희석된 황산으로 가수분해 시킨 결과 corn fiber에서 arabinose가 가장 많이 생성되어, 이를 원료로 선정하였다. Corn fiber로부터 arabinose를 생성하기 위한 산 가수분해 반응의 최적조건은 0.4%의 황산으로 130$^{\circ}C$에서 60분간 처리하는 것이며, arabinose의 생성 수율은 기질의 농도가 낮을수록 증가하였으나 생성농도는 기질의 농도가 높을수록 증가하였다. 최종적으로 90 g/L의 corn fiber를 최적조건에서 산 가수분해 시킨 결과 20.1 g/L의 glucose, 10.1 g/L의 xylose, 7.8 g/L의 arabinose 및 1.8 g/L의 galactose가 생성되었다. 산 가수분해 용액을 암모니아수로 pH를 5.5로 조정하고 C. tropicalis를 접종하여 배양한 결과 7.6 g/L의 arabinose, 0.6 g/L의 xylose, 0.5 g/L의 xylitol 및 0.5 g/L의 galactose만이 존재하였다. 이는 효모의 배양에 의하여 당 혼합물로부터 L-arabinose의 비율을 증가시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 막 여과에 의하여 고형물을 제거시킨 배양액에 activate carbon을 처리하여 organic contaminants와 색소를 제거하고 양이온과 음이온 교환 수지를 통과시켜 이온물질들을 제거시킨 후에 농축시켜 3.1 g의 L-arabinose의 분말을 얻었다.
연산 오계육은 오래전부터 건강기능 증진 및 치료 효능이 높은 것으로 알려져 왔다. 최근 천연물 단백질 유래 기능성 펩타이드 효능이 알려짐에 따라, 본 연구는 연산오계 부산물인 내장육 단백질로부터 고압처리기술과 프로티아제를 이용하여 펩타이드 생산 최적공정과 생성물의 특성을 연구하였다. 내장육의 가수분해는 효소 bromelain 과 내장육을 고압 반응기에 투입을 하여 실시하였다. 최적 공정 조건 확립을 위하여 고압처리기의 압력(30 - 100 MPa), 효소반응 시간 (1 - 5시간), 내장육의 양(10 - 30%)의 범위에서 수행되었다. 효소 반응 후 각 조건에 따른 내장육 단백질의 가수분해도, 생산 펩타이드들의 아미노산 및 분자량 분포를 분석하였다. 연구 결과 내장육 단백질 가수분해 최적조건으로 압력 90 MPa, 효소반응시간 3-4시간, 내장육의 함량 20%에서 결정 되었다. 최적조건에서 오계 내장육 단백질의 65% 이상이 가수분해 되었다. 대부분의 가수분해물의 분자량들은 400-1,000 Da 이하의 분포를 보여주어 대부분이 펩타이드로 판단되었다. 생산 펩타이드들은 비극성 소수성 아미노산들 42.3%, 극성 비전하 아미노산들 26.0%, 양 전하 아미노산들 13.3%, 음 전하 아미노산들 18.6% 로 분포되었다. 따라서 항산화 능력이 뛰어난 비극성 아미노산의 분포를 보아 건강 기능 식품 소재로서 활용할 가치가 높을 것으로 기대를 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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