분쇄마찰매체 효소반응계에서 생전분 효소당화를 위한 Glucoamylase와 α- Amylase의 보완작용 = Synergistic Effect of Glucoamylase and α- Amylase in Enzymatic Hydrolysis of Raw Corn Starch in an Agitated Bead Reaction System

국문 초록 (Abstract)

분쇄마찰매체 효소반응계에서 glucoamylase와 α-amylase의 보완작용에 의한 옥수수 생전분의 효소당화 mechanism을 규명코자, 분리·정제된 상기 효소의 혼합 비율에 따른 당화양상 및 생성당 조성, 전분입자구조, 생전분입자의 particle size 분포, X-ray 회절양상의 변화 등을 관찰하였다. 분쇄마찰매체 효소반응계에서도 효소를 분리하여 사용하였을 때보다 glucoamylase와 α-amylase를 혼합사용할 경우 당화율이 크게 향상되었으며, 고순도의 glucose 생산에 적합한 두 효소의 혼합비율은 약 1:1∼1:2(unit)로 판단된다. 생성당조성은 두 효소의 혼합비율에 따라 주로 결정되지만 증자법과는 달리 소량의 maltose를 포함한 각종 oligosaccharide가 반응초기에 소량 생성되었을 뿐 대부분 glucose로 직접 전환되었다. 분쇄마찰매체 효소반응계를 활용한 무증자당화의 경우에도 증자당화와 유사한 수준의 당화속도를 얻기 위해서는 다량의 효소가 소요되었다. 잔류생전분입자의 구조적 변화를 SEM으로 관찰하여 양효소의 보완작용에 의한 생전분입자의 단편화되는 현상을 규명하였으며, 분해과정 중의 생전분입자의 particle size distribution을 측정함으로써 SEM 관찰 결과를 정량화하였다. 또한 효소당화 후 잔류전분의 X-ray 회절양상의 변화를 관찰하였으며 이는 분쇄마찰매체에 의한 미세결정구조의 파괴보다는 amylose와 amylopectin의 효소에 대한 susceptibility의 차이에 의한 결정형 부분과 비결정형 부분의 조합비율의 변화에 기인하는 것으로 판단되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The synergistic effect of glucoamylase and α-amylase on the hydrolysis of raw corn starch in an agitated bead reaction system was studied by investingating the changes of sugar profiles, the granular structure, particle size distribution, and X-ray diffraction pattern of residual raw corn starch. The enzymatic hydrolysis of raw corn starch was greatly enhanced by synergistic effect of glucoamylase and α-amylase. Even though the sugar profiles were mainly determined by the mixing ratio of glucoamylase and α-amylase; raw starch was mainly converted to glucose directly without accumulation of any significant amount of oligosaccharides. The cavity formation and fragmentation phenomena of raw corn starch granule subjected to enzyme reaction were analyzed by means of SEM and the particle size distribution. The X-ray diffraction pattern of raw starch was not changed at the initial stage of reaction but slightly changed at the late stage of hydrolysis, which may be caused by the preferential degradation of amorphous region by enzymatic reaction, not by the destruction of microcrystalline structure of raw corn starch.