한외여과막 반응기를 이용한 FPC의 가수분해

국문 초록 (Abstract)

불용성 농축어육단백질(fish protein concentration, FPC)의 기능성을 개선하기 위한 목적으로 한외여과막 반응기 (MWCO 5,000)를 사용하여 효소적 가수분해를 시도하였다. 막반응기에서 불용성인 FPC의 막힌현상(fooling)을 완화시키기 위하여 회분식에서 pepsin으로 1차 가수분해하였으며, 그 가수분해물을 한외여과막 반응기에서 pronase E를 사용하여 2차 가수분해하였다. 회분식에서 FPC의 최적가수분해 조건은 45℃, pH 2.0, 기질 대 효소비 150 (w/w)였으며, 이때의 가수분해도는 약 89%였다. 회분식에서 반응속도 상수 Km 및 Vmax는 각각 1.25%, 0.89 mg/mℓ/min이었으며, 기질농도 1.5% 이상에서 기질저해가 있었다. 한외여과막 반응기는 순환속도 474 mℓ/min, 투과압력 15 psi로 작동하였으며, 온도에 따른 투과유속은 증가하였으나 pH에 대해서는 거의 일정하였다. 막반응기에서 기질과 2차 가수분해효소 pronase E의 비 (S/E)는 200 (w/w)이 가장 효율적이었으며, 이때의 가수분해물의 생산량은 효소 mg당 702 mg으로 회분식 51 mg에 비해 13배 이상 높았다. FPC 가수분해물의 분자량은 1차 가수분해물의 경우 2,500~20,000 Da 영역에 분포하였으며, 2차 가수분해물은 700~10,000 Da 이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to improve functional properties, enzymatic hydrolysis of FPC (fish protein concentration) was achieved in ultrafiltration membrane reactor (MWCO 5,000). First, insoluble FPC was hydrolyzed by pepsin in batch reactor to decrease the fouling in ultrafiltration membrane reactor, and second hydrolysis was achieved by pronase E in ultrafiltration membrane reactor The optimum operating conditions in batch reactor using pepsin were at temperature 45℃, pH 2.0 and the ratio of substrate to pepsin, 150 (w/w) After operating for 5hrs under optimum conditions, 89％ of total amount of initial FPC was hydrolyzed. The rate constants, Km and Vmax, were 1.25％ and 0.89 mg/mℓ/min, respectively, and substrate inhibition was occured above 1.5％. The ultrafiltration membrane reactor was operated with recycling rate of 474 mℓ/min and transmembrane pressure of 15 psi. The permeate flux was increased by temperature, transmembrane pressure, but the permeate flux was fixed by pH. The optimum ratio of substrate to pronase E was 200(w/w) and the productivity of ultrafiltration membarane reactor was 702 mg/mg -enzyme, that of batch reactor was 51mg/mg-enzyme. Molecular weight distributions tot first and second hydrolysates were from 2,500 Da to 20,000 Da and from 700 Da to 10,000 Da, respectivelyly