일반기술

미생물 배양액으로부터 색소를 제거하고 단백질분해효소를 회수하는 방법

미생물 배양액으로부터 색소 제거 및 단백질분해효소의 회수방법으로서 세포배양액을 준비, 이온교환수지 흡착제를 첨가한 후 흡착반응시키고, 흡착 반응된 반응 시료로부터 단백질분해효소를 분리하는 단계를 포함하는 회수 방법이다. 미생물을 이용하여 산업용 및 의료용으로 사용하는 단백질분해효소를 생산하는 경우 대두박, 효모 추출물, 펩톤 등의 발효배지를 사용하는데, 배지 성분 자체가 색소를 포함하고 특히 가압 멸균 동안 암갈색화되어 색소가 증가한다. 또 발효하는 동안 미생물 자체에 의해 색소가 생산되어 발효가 끝난 후 색이 짙어지게 된다. 단백질분해효소를 포함하는 단백질을 회수하는 동안 색소는 어느 정도 제거되나 시간이 많이 걸리고 비싼 단점이 있어 많은 양의 색소들이 농축과정 중에 단백질과 함께 농축되고 있다. 따라서 농축된 조효소액으로부터 필요한 단백질을 정제하는 효소를 포함하는 단백질 정제공정에서 색소는 정제용 수지의 상층 부분에 결합하여 수지의 정제 효율을 낮추고 수지의 재사용 및 재현성에 영향을 주어 궁극적으로 최종산물에도 색을 띠게 될 가능성을 갖는다. 따라서 색소의 제거는 단백질의 기능을 높여 주고, 소비자에 대한 거부감을 감소시키는 결과를 가져다 준다. 색소를 제거하기 위해 사용한 활성탄은 큰 내부 표면에 존재하는 탄소원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체를 인력에 의해 미세 세공에 물리적으로 흡착하는 성질이 있어 여러 산업분야에서 BOD 개선, 중금속, 유기용매, 악취, 유해가스 및 색소 등을 제거하는데 폭넓게 사용하고, 또 수돗물과 하수 정화 등의 수처리, 식품공업에서는 탈색, 냄새제거 및 당 정제에 많이 이용되고 있다. 단백질 용액으로부터 색소를 제거하기 위해 활성탄의 사용시 사용 양, 접촉시간 및 접촉 온도 등 여러 가지가 중요하다. 일반적으로 접촉시간이 많고 온도가 높을수록 색소제거 효율이 높으나, 단백질의 회수율은 크게 감소하는 문제점을 가지고 있다. 이에 색소를 제거하기 위해 사용되는 기존의 흡착제가 가진 단점을 극복하기 위해 흡착제 조건을 변화시킨 결과, 합성 이온교환수지를 사용하면 미생물 배양액으로부터 효율적으로 색소를 제거하고, 단백질분해효소를 회수할 수 있음을 확인하였다.흡착제를 이용한 색소 제거방법은 미생물 배양액으로부터 색소를 효율적으로 제거함과 동시에 단백질분해효소를 간단하고 빠르며 높은 수율로 회수할 수 있다. 세포 배양액을 농축하고, 다가알코올 또는 다가 프로필렌글리콜을 2% 첨가하여 열에 의한 단백질분해효소를 안정화시키고, 흡착제로서 2-10%의 이온교환수지 또는 재생 이온교환수지에 의해 교반흡착 또는 컬럼크로마토그래피로 흡착반응을 4-50℃, pH10-11에서 4-16시간 수행하여 단백질분해효소를 정제 및 회수한다.단백질분해효소를 포함하는 미생물 배양액으로부터 높은 효율로 색소를 제거할 수 있고 단백질분해효소 회수율도 높기 때문에 식품, 사료, 직물․천연가죽의 가공, 유기폐기물처리 등 산업적 용도로 사용되는 단백질분해효소를 생산하는데 유용하다.세제 외에 식품, 사료, 직물과 천연가죽의 가공 및 유기폐기물분해 등 단백질분해효소로서 산업 용도로 매우 다양하게 시장을 형성하고 있다. 특히 세제산업은 가장 큰 산업분야로서 본 단백질분해효소는 친환경성의 천연제품이며 세제의 극한 조건에서의 안정성 확보가 가능하므로 시장 확대가 예상된다.