충진층 반응기에서 고정화 β-galactosidase에 의한 유당 분해의 속도론 (Kinetics of Lactose Hydrolysis by Immobilized β-galactosidase in Packed Bed Reactor)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 35권 / 2호 / 126 ~ 133페이지
· 저자명 : 강병철

초록

이 연구는 충진층 고정화 효소 반응기에서 유당의 가수분해에 대한 속도 모델을 다루었다. 이전 연구에서는 여러 속도 모델이 제안되었으나 기질의 농도와 공급되는 기질의 유속을 충분히 고려하지 않았다. Michaelis-Menten 속도식과 관련된 상수들은 기질의 농도와 기질 공급 속도를 고려하여 재순환 충진층 반응기에서 결정되었다. 재순환 상태에서 회분식과 연속식 운전에서 제시된 모델이 실험 결과와 일치함을 확인할 수 있었다. 재순환 운전 방법에서는 낮은 유당 전환율에서 영차 속도식을 따랐으며 높은 유당 전환율에서는 일차 속도식을 따르는 것으로 나타났다. 연속 운전에서는 체류 시간이 증가함에 따라 유당 전환율이 상승하였고, 이는 제시된 속도 모델과 잘 일치하였다. 연속 운전 방법에서 속도 모델을 적용했을 때 낮은 유당 농도에서는 일차 속도식과 일치하였으며 높은 유당 농도에서는 영차 속도식을 따랐다. 이 연구를 통해 재순환 방법에 의해 제시된 속도 모델과 그에 따른 속도 상수가 고정화 효소 충진층 반응기의 운전에 효과적으로 적용될 수 있음을 보여주었다.

영어초록

This study deals with the kinetic models for the hydrolysis of lactose in an immobilized enzyme packed bed reactor. Various kinetic models have been proposed in previous research, regardless of the substrate concentration and flow rate. The constants of the Michaelis-Menten rate expression were determined based on the concentration of lactose and the flow rate of the lactose solution in a recirculation packed bed reactor. When applying this to batch and continuous operation modes under recirculation, it was found that the results of the rate expression matched the experimental results. In recirculation operation, at low conversion rates, the reaction followed a zero-order rate expression, while at high conversion rates, it aligned with a first-order rate expression. In continuous operation, as the residence time increased, the conversion rate of lactose also increased, demonstrating a good fit with the rate expression model. According to the results obtained from applying the rate expression in continuous operation, at low concentrations of lactose, the first-order rate expression was observed, whereas at high concentrations of lactose, the zero-order rate expression was followed. This study demonstrates that the rate expression model derived from the recirculation operation mode of immobilized enzyme reactor was well applicable to various operational models.

참고자료

· 없음