Characteristics of Menhaden Oil Ethanolysis by Immobilized Lipase in Supercritical Carbon Dioxide

Abstract

고도불포화 지방산 함유 diglyceride, monoglyceride 및 fatty acid ethyl ester를 생산하기 위하여, 1,3-regiospecific lipase 인 Lipozyme TL-IM과 Lipozyme RM-IM를 이용한 맨헤이든 어유의 에탄올화 반응을 수행하였다. 그러나 반응기질 중 하나인 에탄올의 첨가 시, 반응 속도가 급격히 감소하는 기질 저해 반응 현상이 나타났으며 효소는 비가역적으로 불활성화 (dead-end inhibition) 되었다. 이를 극복하기 위해 초임계 이산화탄소 시스템이 적용 되었을 때, 과포화 에탄올에 의한 저해 현상이 급격히 감소하였으며, 반응 속도와 최적 에탄올 함량이 각각의 초임계 이산화탄소 밀도 조건에 의존적으로 변하였다. 초임계 유체 특성과 반응 속도에 기반 한 연구 결과, 이러한 현상은 최소한 두 가지 이상의 원인에 의한 것으로 추정되었다. 첫째 원인은 초임계 유체의 선택적 용해성에 의해 작은 분자량을 지니는 에탄올이 초임계 이산화탄소 기체상에 쉽게 용리되기 때문에, 효소가 존재하는 반응 상 (액상)에 적은 에탄올이 존재하게 되어 dead-end inhibition이 감소하는 것이며, 둘째는 초임계 유체의 높은 확산성과 낮은 점도 그리고 효소가 존재하는 반응 상으로의 연속적인 기질 공급으로 인해 리파아제의 반응 속도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 초임계 이산화탄소는 과포화 에탄올에 의한 dead-end inhibition를 감소시킬 뿐만 아니라, 리파아제의 반응 속도를 증가시키며 이는 초임계 유체의 특이적 물성에 기인한다고 볼 수 있다.