• 한국미생물·생명공학회지
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• 제14권5호
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• pp.407-413
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• 1986

분쇄마찰매체에 의한 무증자 생전분의 효소당화촉진 mechanism을 전분의 구조적 측면을 중심으로 규명하였다. 당화촉진 효과를 줄 수 있는 수준의 분쇄마찰매체의 기계적 교반운동은 생전분의 미세결정구조(microcrystalline structure) 파괴는 물론 전분입자를 붕괴 (fragmentation) 시키는 효과도 없었다. 생전분 입자구조 변화의 중요한 특징은 입자구조의 팽윤(swelling) 현상으로써 팽윤된 전분은 보수능력이 2.5배 정도까지 증가되었다. 이와 같은 기계적 충격에 의한 전분입자의 팽윤현상은 가열호화에 의한 $\alpha$-전분화에 따른 팽윤현상가는 상이하였다. 생전분을 장시간 bead-milling하여 전처리하며 팽윤시킨 생전분은 당화가 촉진되었으나 bead와 효소를 동시에 첨가시킨 경우의 당화속도와 수율에는 미치지 못하였다. 분쇄마찰 반응계에서 효소를 첨가 무증자 전분을 당화시킬 경우에는 생전분입자 2시간 전후하여 수많은 입자로 fragmentation되었다. 생전분의 당화촉진 mechanism은 분쇄마찰매체에 의하여 전분입자가 균열팽윤되고 이 팽윤된 생전분은 보다 쉽게 효소작용을 받아 침식되며 이 침식된 전분입자는 분쇄마찰매체에 의하여 더욱 가속적으로 fragmentation되어 효소작용이 촉진된다고 판단된다. 옥수수, 감자, 고구마 등 각종 생전분은 그 종류에 따라 분쇄마찰 반응계를 활용한 무증자 당화에 많은 차이가 있었으며 이를 전분입자의 구조와 연결시켜 고찰하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제14권5호
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• pp.399-405
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• 1986

무증자 전분의 효소당화시 분쇄마찰매체를 첨가하여 분쇄마찰 효과를 주어 당화를 촉진시키는 새로운 무증자 전분 당화법을 이용하여 HFCS의 제조에 적합한 포도당 함량이 높은 고농도 당액을 얻기 위해 연구하였다. 생전분을 고농도 당화를 위해 22.5, 39, 그리고 45%(w/v)와 같이 농도를 고농도까지 증가시켜 가면서 당화시킨 결과, 분쇄마찰 반응계를 활용할 경우 39%(w/v)와 같은 높은 전분 농도에서도 효율적인 당화가 가능하였으며, 8시간 후 75%, 24시간 후에는 92% 이상이 분해되었고 이때 당 농도는 425g/L 수준에 이르렀다. 초 고농도로 전분을 투입한 경우에도 전분을 batch식으로 투입하지 않고 분할 투입하는 fed-batch식으로 분할 투입한 결과 45%(w/v)와 같은 초 고농도에서도 우수한 결과를 얻었다. 또한 고농도에서는bead size가 큰 것이 당화촉진 효과가 컸다. 생성된 당조성을 HPLC로 분석한 결과 증자법의 당조성과 거의 유사한 glucose 95%, maltose 0.7%, 그리고 higher saccharide 4.5%로써 HFCS 제조에 적합한 특성을 갖추었다. 분쇄매체의 shearing에 의한 효소실활을 검토한 바 본 실험과 같은 교반하에서는 효소가 비교적 안정하였고. 특히 $Ca^{++}$은 효소 안정화에 매우 중요한 역할을 수행하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권4호
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• pp.349-357
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• 1989

전분질을 당화시킬 때 유리구와 같은 분쇄마찰매체 (attrition-milling media)를 첨가하여 교반함으로써 생전분질 -효소 현탄액에 분쇄마찰효과를 주어 전분입자를 구조적으로 변화시켜 당화를 현저히 촉진시키는 적절한 무증자 당화법을 연구해오고 있다. 본 연구는 전분질의 무증자 당화에 적합한 고효율 및 저에너지 소모형 분쇄마찰매체 함유 효소반응기의 개발을 목포로, impeller를 갖춘 agitated bead type bloattritor를 설계 제작하여 그 효용성을 검토하였다. 무증자 옥수수전분을 기질로 당화에 적합한 bioattritor의 최적 조작조건을 검토하였고, 일정한 탄성계수를 지닌 spiral spring coil을 내장한 torque 측정장치를 개발하여 부하되는 torque 및 분쇄마찰 매체의 교반에 소요되는 energy를 측정하였고 중요 변수의 영향을 검토하였다. 또한 energy 소모와 생 전분의 효소당화 촉진효과와의 상관관계를 규명하였으며, bioattritor의 경제성을 전망하였다. 전분질의 최적 당화조건에서 분쇄마찰매체의 교반에 소요되는 동력은 1.53watt/ι로서 매우 적었다. 분쇄마찰매체 함유 효소반응계는 에너지 절약형 공정으로 사료되며, 이를 이용한 무증자 전분 효소당화공정의 산업적 활용 전망이 예상된다.