일반기술

재조합 Arylsulfatase를 이용한 고순도 아가로즈 제조방법

● 한천은 우뭇가사리(Gelidium)와 꼬시래기(Gracilaria) 같은 갈조류의 세포벽을 구성하는 성분으로 다당체인 아가로즈 70%와 아가로펙틴 30%로 구성됨. ● 아가로즈는 변형된 1,4가 링크된 3,6-안히드로-L-갈락토실 잔기(1,4 linked 3,6-anhydro- L-galactosyl residues)와 1, 3이 링크된 D-갈락토실 잔기(1,3 linked D-galactosyl residues)으로 구성되어져 있는 아가로바이오즈의 연속된 단위로 구성됨. 반면에 아가로펙틴의 구조는 아가로즈와 유사하나, 아가로즈 다당체의 곁사슬에 황산기 또는 카르복시기를 포함함. ● 유기용매(글리콜, 키토산, 폴리에틸렌클리콜, 세틸피리디움)를 사용하는 제조방법은 과도한 유기용매 소비공정과 인력이 많이 필요하고, 뿐만아니라 유기용매 회수공정 및 폐수처리 시설 등 부가적인 비용이 소요되는 문제점이 있음. ● 미국 특허출원번호 US086751인 경우, 1 kg의 저순도 아가로즈를 처리하여 300g의 고순도 아가로즈를 생산하기 위해서는, 대략 40 ～ 150 kg의 폐용매(PEG, DMSO, CPC, IPA, 아세톤, 또는 계면활성제 등)가 발생함. ● 우리 나라의 한천생산량은 년간 700톤이며, 이중 60-70%는 외국으로 수출되고, 나머지는 식품가공용으로 국내에서 소비함. 국내산 한천의 품질이 우수하여, 아가로즈의 주요 제조회사인 미국의 FMC 등이 국내산 한천을 수입하고는 실정에 있음. ● 수출되는 한천의 전량이 단순가공 처리된 제품이고, 아가로즈 제조기술의 미비로 고품질의 의약용, 고순도 아가로즈는 전량이 수입에 의존하고 있는 실정에 있음. 수입되는 아가로즈의 단가는 용도에 따라 다르나, kg당 1,250 ～ 10,000$ 가량으로 원료에 비해 부가가치는 1,000 ～ 2,000배 정도로 매우 높음. ● 유기용매의 과도한 사용에 따른 공정상의 문제를 줄이기 위하여 효소학적인 생산공정의 도입하여 유기용매의 사용을 최소화하여 유기용매 회수 공정을 줄이고, 이에 따른 처리시설 등을 소형화하고자 함. 즉, 유기용매에 의해 아가로펙틴의 황산기를 분리하는 대신 재조합 효소를 이용하여 아가로펙틴부터 황산기를 제거하여 아가로즈로 전환시키는 공정을 개발함.● 고품질의 agarose를 수출하여 외화를 획득함으로써 생물산업과 홍조류 양식 산업을 활성화 ● Agarose 수입대체효과 기대 ● Agarose 생산설비 간소화함으로 생산비 절감을 통한 수출 경쟁력 증대 ● 기존 유기용매 침전법에 비해 친환경적인 agarose 생산이 가능함 ● 고순도의 제품들이므로 일반적인 한천 및 agarose의 용도인 식품 및 약품안정제, 미생물 및 세포배양용 배지, 기능성 한천올리고당의 원료 등으로도 사용이 가능 ● 고순도 agarose만이 사용되는 생명과학분야와 임상의학 분야의 연구에 활용 ● 고정화를 통해 효소를 반복 재 사용함으로써 효소 생산에 따른 부가적인 폐기물 (세포 파쇄물, 정제시 필요한 유기 용매 등)이 재사용 횟수에 반비례하게 감소