Methyl fructoside oleic acid polyester(MFPE), fructose-based sugar polyester, was synthesized by solvent-free, soap-free transesterification of methyl oleate with methyl fructoside(MF) as a sugar starting material in the presence of conventional potassium carbonate basic catalyst. Methyl fructoside was found to be an effective sugar starting material, because of its low softning point, high heat stability, high miscibility, and high reactivity than other sugars. Yield 98% of purified MFPE based on initial weight of MF was obtained at 1:5 of the molar ratio of methyl fructoside to methyl oleate, 2%(w/w) of potassium carbonate catalyst content, 20${\sim}$200mmHg of reduced pressure and $180^{\circ}C$ of reaction temperature. MFPE structure was confirmed by infrared and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy. Physical properties of methyl of fructoside oleic acid polyester such as viscosity, HLB, solubility, color, refractive index, specific gravity, and density were similar to physical properties of sucrose polyesters(SPE) and vegetable oils. Then, it was elucidated that MFPE was sufficient to replace the SPE and conventional oils.
효소적으로 합성된 메틸프룩토시드(methyl fruct to side )와 당의 혼합물로부터 Amberlite IRA -900 을 고정상 담체로 하여 당과 배당체를 액체 크로마 토그래피법으로 정밀 분리함으로써 메틸프룩토시드 를 출발물질로 하는 새로운 sugar ester의 합성 공 정이 연구개발되도록 하고, 액체 크로마토그래피법 에 의한 알킬배당체의 정밀 분리기술이 실용화될 수 있도록 최적조업조건과 해상도 빛 생산성을 검토하였다. Amberlite IRA-900을 고정상 담체로 한 메틸프 룩토시드의 정밀분리공정은 이론단수의 개념에 근거 한 선형 크로마토그래피 모델로 모사할 수 있었으며 에틸프룩토시드와 자당의 용출 크로마토그램을 잘 예측할 수 있었다. 급액농도가 각각 3g/L와 5g/L 인 메틸프룩토시드와 자당의 수용액으로부터 메틸프 룩토시드를 정밀분리하기 위해서는 급액을 $60^{\circ}C$에서 충전체적의 75%까지 주입하고공탑유속 1.13cm/mm의 중류수로 용출시킬 때 해상도 1.1에서 95% 이상의 회수율과 7mg MF/g-resin/h의 생산성을 얻었다.
In order to enhance the selectivity, productivity and yield of methyl fructoside, which was synthesized by enzymatic glycosylation of sucrose and methanol solution, controlling of surface property of solid support using different immobilization procedures optimized microenvironment of immobilized invertase. Silanization and polyethylene imine coating methods were adopted to give a hydrophobic and hydrophilic environment of immobilized invertase. As a result, polyethyleneimine coating method gave higher loading of enzyme, effective activity, and relative activity than silanization method, because it brought on increasing the functional density of amino group and enhancing the conservation of activity by regulating of hydrophilicity. And then, hydrophilic environment was possible to restraint the assessing of methyl fructoside molecule, which was more hydrophobic than sucrose, fructose, and glucose molecule in the reaction mixture, into .the active site of immobilizedinvertase. Consequently, hydrophilic microenvironment of immobilized invertase by polyethyleneimine coating obtained higher yield and productivity with increasing conversion than silanized and native invertase. Thus, this procedure optimized the microenvironment of immobilized invertase suitable for the enzymatic synthesis of methyl fructoside.
현탁상 효소반응기 (suspended bed enzyme react tor)에서 alginate-enclosed microspheres를 이용 하여 에틸 프룩토시드의 연속생산과 그에 따른 반융 기 모사로부터 조업 조건의 최적화를 검토하고 메탈 프룩토시드의 연속생산 공정에 관한 체계적인 자료 를 제시하여 효소법에 의한 메틸 프룩토시드 연속생 산의 상엽적 실용성을 제고하고자 하였다. 그 결과, 자당농도 $20.291mol/\ell$, 반응온도 $25^{\circ}C$.에서 최척 에 탄올 함량은 30% (v/v), 최적 pH는 4.8, 최적 효소 활성도는 2U/ml로 나타났으며, 연속생산으로 얻을 수 있는 메틸 프룩토시드의 최대 농도는 $28.4g/\ell$이며, 에틸 프룩토시드의 생산성과 놓도를 함께 고려 한 최척 공간 속도는 $0.1hr^{-1}$부근으로 판단되었고, 그때의 생산성은 $2g/\ell-hr$이며, 그 수율은 47.1 %이 였다.
Methyl glycoside oleic acid polyester was successfully prepared from methyl glycosides and methyl oleate by emulsion interesterification in the presence of methyl fructoside oleic acid polyester as an emulsifier. Emulsion interesterification process was optimized to obtain 98% yield of methyl glycoside polyester within $3{\sim}5hr$ at temperatures as relatively low as $90{\sim}150^{\circ}C$ and $20{\sim}200mmHg$ pressure with a five-fold molar ratio of oleic acid methyl ester to methyl glycoside in the presence of 2(w/w)% potassium carbonate and 2O(v/v)% methyl fructoside polyester based on oleic acid methyl ester.
다공성 실리카표변에 폴리에틸렌이민과 글루타르 알데히드로 전화당 효소를 고정화시키고 자당과 에 탄올로부터 메틸 프룩토시드를 합성한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 다공성 설리카를 폴리에틸렌이 민으로 표면처리하여 얻어진 고정화 담체는 그 다공 성 구조와 표면화학적 특성이 효소의 고정화에 적합 하여 전화당 효소에 대한 고정화 함량 120mg/g, 활 성도 lOOD/mg을 얻어 배당체의 합성반응에서 필요 로 하는 고정화 촉매를 제조할 수 었었으며 고정화 담체 표변에 형성된 폴리에틸렌이민 피막은 효소 부근에 친수성 분위기를 유지하여 높은 효소활성을 나 타내었고 에틸 프룩토시드가 효소에 접근하여 가수 분해되는 반응을 억제하여 메틸 프룩토시드의 수율 과 농도를 크게 증가시켰다. 자당과 메탄올 수용액 으로부터 메틸 프룩토시드를 합성한 결과, 자당 농도 O.291mol/l , 메탄올 농도 30%(v/v), 반응온도 $25^{\circ}C$, pH 4.8, 효소활성도 2U/ml일 때 자당의 전화 율 91.2%, 에틸 프룩토사드 농도 27.0g/l , 그 평균 수율 55.9%을 얻었으며, 위의 연구결과로부터 고정화 효소에 의한 배당체의 합성반응이 연속생산공정 으로 연구개발 될 수 있을 것으로 기대된다.
Glyco-acrylate and methacrylate were synthesized by lipase-catalyzed glycosylation of acrylic acid, methacrylic acid and their vinyl esters with $\beta$-methyl fructoside and glycerol in t-butanol as a reaction medium. At the optimum conditions for enzymatic glycosylation of acrylic acid and vinyl methacrylate, we attained up to 80% conversion for glyco-acrylate from acrylic acid and 90% conversion for glyco-methacrylate from vinyl methacrylate. The polymerizable glyco-acrylates and methacrylate have biomedical application as hydrophilic monomers and hydration modifiers to be use for hydrogel contact lens formulation.
스티렌/아크렬 라텍스 폴리머를 폴리에릴렌이민으 로 표면처 리하여 얻은 PEI-microspheres는 그 표면 화학적 특성이 효소의 고정화에 적합하여 배당체의 합성반응에 서 필요로 하는 alginate-enclosed micros spheres biocatalyst를 제조할 수 있었고 라텍스 폴리머 표변에 형성된 폴리에틸렌이민 피막은 효소 부근에 친수성 분위기를 유지하여 높은 효소활성을 나 타내었을 뿐만 아니라, 생성된 배당체가 효소에 접 근하여 가수분해되는 반응을 억제하여 배당체의 수 율과 농도를 크게 증가시 켰으므로 alginate-en closed microspheres에 의한 배당체의 합성반응이 연속생산공정으로 연구개발 될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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