38
3. 고압 반응기에서 고정화 효소에 의한 alpha-ketoglutarate 합성
39
Figure 18. High pressure reactor configuration
40 나. 기질농도 변화에 따른 반응
고압반응기에서 반응 buffer와 조효소의 농도는 변화하지 않고 기질 의 농도만을 변화하여 실험 하였다. 기질의 농도는 담체별로 10mM, 30mM, 50mM로 하여 실험을 하였으며 최종 반응물에서의 기질의 농도 는 각각 2.4mM, 7.1mM, 11.8mM 이였다. 고정화 담체 PEIM-GDH를 사용하였을 때 기질의 농도가 10mM일때는 전환율은 86.39%, 30mM 일 때는 35.76%, 50mM 일 때는 46.48% 였다. 그리고 고정화 담체 PAMP-GDH를 사용하였을 때 기질의 농도가 10mM 반응에서 전환율 은 84.68%, 30mM일 때는 51.21%, 50mM 일 때는 45.75% 였다.
반응 결과 10mM 이상에서 기질의 저해 반응이 일어나 전환율이 감소 하는 것을 알게 되었다.
41
Glutamic acid concentration
10mM(f.c:2.4) 30mM(f.c:7.1) 50mM(f.c:11.8)
C o n ve rs io n (% )
0 20 40 60 80
100 (Conversion)PEIM (Conversion)PAMP
N A D H ( O D _ 3 4 0n m )
0 1 2 3 4 (NADH)PEIM 5 (NADH)PAMP
Figure 19. Effect of initial glutamate on conversion at high pressure
42 다. 반응시간에 따른 반응
고압반응기에서 시간에 변화를 1시간, 2시간, 3시간, 6시간, 9시간의 변 화를 주어 생성물의 전환율을 확인하였다. 반응온도는 45℃ 를 유지하 였으며 반응 압력은 3000psi를 가하여 반응하였다. 먼저 고정화된 담체 PEIM-GDH를 넣어 1시간, 2시간, 3시간, 6시간, 9시간 반응하였다. 각 각의 전환율은 30.48%, 39.24%, 45.31%, 44.13%, 46.69% 를 나타냈 었다. 두번째 반응으로 고정화된 담체 PAMP-GDH 를 넣어 1시간, 2 시간, 3시간, 6시간, 9시간 반응하였다. 각각의 전환율은 25.68%, 36.53%, 41.95%, 42.57%, 44.76% 를 나타냈었다. 두 담체 모두 2시 간 이후 3시간부터 45%로 일정한 전환율을 보였다.
43
Reaction time
1hr 2hr 3hr 6hr 9hr
C o n ve rs io n (% )
0 10 20 30 40 50 60
(Conversion)PEIM (Conversion)PAMP
N A D H (O D _ 3 4 0n m )
0 2 4 6 8 10 (NADH)PEIM
(NADH)PAMP
Figure 20. Effect of reaction time on conversion at high pressure
44 라. 온도변화에 따른 반응
고압반응기에서 온도에 따라 반응하였다. 온도의 변화는 15℃, 30℃, 45℃, 70℃, 85℃ 하였고 반응 압력은 3000psi로 하였으며 반응시간은 3시간으로 하여 반응하였다. 고정화된 담체 PEIM-GDH를 사용하여 반 응시킨 결과 15℃, 30℃, 45℃, 70℃, 85℃ 에서 각각 21.22%, 25.94%, 46.48%, 37.40%, 17.79% 의 전환율을 보였다. 다음은 고정화된 담체 PAMP-GDH를 사용하여 반응시킨 결과 15℃, 30℃, 45℃, 70℃, 85℃
에서 각각 36.88%, 33.96%, 45.75%, 21.63%, 18.89% 의 전환율을 보였다. 두 담체 모두 45℃ 에서 좋은 전환율을 보였으며 PEIM-GDH 고정화 담체는 낮은 온도에서는 전환율이 낮은 반면 높은 온도에서는 전환율이 좋았다. 그러나 PAMP-GDH 고정화 담체는 낮은 온도에서 전환율이 좋은 반면 높은 온도에서는 전환율이 낮았다. 그 이유는 높은 온도에서 담체들의 링크들이 풀렸기 때문이다. 실험 결과 낮은 온도에서 는 PAMP담체를 높은 온도에서는 PEIM 담체를 쓰는게 좋다고 보여진 다.
45
Temperature
15℃ 30℃ 45℃ 70℃ 85℃
C o n ve rs io n (% )
0 10 20 30 40 50
(Conversion)PEIM (Conversion)PAMP
N A D H ( O D _ 3 4 0n m )
0 1 2 3 4 5 (NADH)PEIM (NADH)PAMP
Figure 21. Effect of temperature on conversion at high pressure
46 마. 압력변화에 따른 반응
고압 반응기에서 압력 변화에 따른 실험을 하였다. 압력의 변화는 14.69psi 에서부터 1000psi, 2000psi, 3000psi 까지 변화를 주어 실험 하였다. 고정화 담체 PEIM-GDH를 사용하였을 때 14.69psi압력에서는 6.91%전환율을 보였으며 1000psi일 때는 17.79%, 200psi 일 때는 18.06%, 3000psi일 때는 53.20%전환율을 보였다. 고정화 담체 PAMP-GDH를 사용하였을 때 14.69psi압력에서는 7.91% 전환율을 보였으며 1000psi일 때는 21.99%, 200psi 일 때는 42.62%, 3000psi 일 때는 45.29% 전환율을 보였다. 압력이 높아짐에 따라 두 담체 모두 전환율이 증가함을 보였다.
47
Pressure
14.69psi 1000psi 2000psi 3000psi
C o n ve rs io n (% )
0 10 20 30 40 50 60
(Conversion)PEIM (Conversion)PAMP
N A D H (O D _ 3 4 0n m )
0 1 2 3 4 5 6 7 8
(NADH)PEIM (NADH)PAMP
Figure 22. Effect of pressure on bioconversion
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4. 고압 반응기에서 이온성 액체를 이용하여 고정화 효소에 의한