효소의 정의, 효소의 구조, 효소의 특성과 효소의 활성저해 요인, 효소의 작용 및 세제산업의 효소활용 사례, 섬유산업의 효소활용 사례 심층 분석(효소, 세제산업의 효소활용, 섬유산업의 효소활용, 효소활용)

소개글

효소의 정의, 효소의 구조, 효소의 특성과 효소의 활성저해 요인, 효소의 작용 및 세제산업의 효소활용 사례, 섬유산업의 효소활용 사례 심층 분석(효소, 세제산업의 효소활용, 섬유산업의 효소활용, 효소활용)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 효소의 정의

Ⅲ. 효소의 구조

Ⅳ. 효소의 특성
1. 효소의 특이성(specificity) 및 명명
2. 효소의 가역성(reversibility)
3. 동위효소
4. 효소의 작용기작
5. 효소의 불활성화
6. 효소의 반응 특이성

Ⅴ. 효소의 활성저해 요인
1. 비가역적 저해
2. 가역적 저해
3. 경쟁적 저해
4. 비경쟁적 저해
5. 무경쟁적 저해

Ⅵ. 효소의 작용

Ⅶ. 세제산업의 효소활용 사례
1. 합성 세제
2. 효소 세제
3. 세제용 효소
1) 산업용 단백질 분해효소
2) 세제용 코팅 효소
3) 효소세제의 실예

Ⅷ. 섬유산업의 효소활용 사례
1. 면직물의 호발
2. 면직물의 정련
3. 과산화수소의 생성, 표백에 사용
4. 잔류 과산화수소의 제거
5. 염색폐액 내의 염료 제거
6. 후가공
7. 데님워싱

참고문헌

본문내용

1몰의 카탈라제가 5억개 분자의 과산화수소를 분해 시킨다고 알려져 있다. 따라서 카탈라제를 사용하여 표백 후 잔류하는 과산화수소를 제거하면 여러 번의 수세에 소요되는 에너지, 용수, 시간을 절약 할 수 있어 경제적이다. 카탈라제의 최적 활성조건은 20~50℃, 중성 PH 인데 표백용액은 고온의 강한 알칼리 상태이어서 표백용액을 효소를 사용하여 처리하기 위해서는 이 표백용액에 효소가 적응 할 수 있도록 하는 조처가 필요하다. 그 한가지 방법은 효소를 어떤 지징체에 고정하는 방법이다. 이 방면에 다양한 연구가 이루어지고 있는데, 그 중 카탈라제를 알루미나에 공유결합으로 고정시킨 것이 효소의 안정화에 큰 효과가 있는 것으로 나타났다.
5. 염색폐액 내의 염료 제거
염색폐수는 시각적으로 관찰되는 색도 때문이기도 하지만 높은 COD 및 BOD와 수중생물을 위협하는 독성을 함유하고 있어 규제의 대상이 되고 있는 실정이다. 과거 수십년동안 잔류 염료들을 제거하기 위해서 흡착, 이온교환수지, 전기적 응집, 막 여과, 오존 등이 시도되었으나 설치비용이 고가인데다 특정 염료에만 효과를 보였기 때문에 실제 현장적용은 미비한 상태이다. 염료 중에도 특히 방향족을 포함하는 염료들은 일반적으로 분해가 느려 더욱 문제가 되고 있다.
리그님(lignin)을 분해하는 효소인 백색부후균(white-rot fungi)은 분해하기 어려운 방향족 유기화합물, 아조결합, 클로로페놀 등을 분해할 수 있어 다방면에서 연구되어지고 있다.
백색부후균이 생산하는 효소는 laccase, 리그닌퍼록사이다아제 lignin peroxidase(LiP), manganese peroxidase(MnP) 의 세 가지가 있는데, 이중 라케이즈가 가장 주된 효소로서 페놀 또는 비페놀 화합물을 산화시키는데 촉매로 작용한다. 라케이즈는 또한 적절한 mediator를 선택해서 사용할 경우 그 사용범위 및 효과가 증감되어 표백 뿐 아니라 펄프제지 산업, 독성 페놀류의 제거, 리그닌의 분해, 천연 쥬스에서의 페놀량을 검출하는 바이오 센서등 다방면에 유용하게 사용될 수 있는 효소이다. 특히 라케이즈는 합성염료의 약 50%를 차지하는 아조염료를 분해하는 능력이 탁월하여 염색폐수를 제거하는 용도로 많이 연구되었다. 보고된 연구논문에 의하면 라케이즈 역시 지지체에 고정되었을 경우 10회 재사용에도 85%, 3개월의 사용에도 70%의 활성도를 유지하는 것으로 나타났다. 또한 이 논문에 사용된 라케이즈의 free enzyme 이 실험에 사용된 38종의 염료 중 13종의 염료를 분해한데 반해 mediator를 사용하였을 경우에는 26종의 염료를 분해하는 것으로 나타나 mediator의 역할이 라케이즈의 효율을 증가시키는데 크게 기여함을 입증하였다.
6. 후가공
셀룰라제는 직물의 표면에 있는 잔털(fuzzy fiber)을 제거하여 표면을 매끄럽게 하고 색상을 선명하게 할 뿐만 아니라 보푸라기 형성을 억제하는 효과를 나타내는데, 이 잔털 제거 공정을 bio-polishing이라 한다.
셀룰라제(whole cellulase)는 endoglucanase(EG), cellobiohydrolase(CBH)와 cellobiase의 3종류로 구성되어있다. EG는 셀룰로스 분자 사슬에 무작위로 작용하여 가수분해 시키며, CBH는 cellulese 체인의 말단을 분해한다. cellobiase는 cellobiose를 glucose로 분해시키는 작용을 한다.
셀룰라제에 의한 잔털 제거의 과정을 살펴보면, 먼저 EG가 셀룰로스 체인을 끊고 그 다음 CBH가 그 끊어진 끝에 작용하여 cellobiase를 체인으로부터 분리해 낸다. 그 다음 cellobiase는 이 cellobiase를 glucese로 분해시킨다. 이 반응은 교반에 의해 효과가 증가하게 되는데, 이는 교반으로 인해 끊어진 체인의 끝이 섬유 표면으로 돌출되어 CBH의 작용을 용이하게 하여 주기 때문인 것으로 분석된다. 아울러 교반으로 인해 섬유에 부착되어 있는 EG를 떨어뜨려 다른 부분에 작용하게 함으로써 EG의 활성에도 영향을 미친다고 볼 수 있다. 이와 같이 효소는 각기 그 활성자리가 다르므로 요구되는 물성을 내기 위해 이들 효소들을 단독으로 또는 혼합된 형태로 사용할 수 있다.
7. 데님워싱
데님에 낡은 느낌을 주기 위해 행해지는 stone washing 은 이미 20여년 전에 셀룰라제에 의해 이루어지기 시작하였다. 셀룰라제는 데님 표면의 셀룰로스를 분해시켜 제거하는데 이때 염료가 같이 제거되면서 낡은 색으로 바뀌게 된다. 산성 셀룰라제에 의한 denim-washing은 그 효과 면에서 탁월하고 경제적이나 제거된 염료의 재 부착으로 인한 backstaining이 문제점으로 제기되었다.
염료의 재 부착은 셀루라제가 셀룰로스를 분해하기 위해 섬유에 부착-탈착을 반복하는 과정에서 처리액중에 분리된 염료를 다시 섬유로 운반하는 작용에 의해 가속화된다는 사실을 발견하였다. 이 학자들은 셀룰라제의 데님워싱중 프로테아제를 첨가하면 염료의 재 부착을 상당히 감소시킬 수 있다고 발표하였다. 또한 이들은 프로테아제를 사용하였을 경우 염료의 재 부착으로 인한 밋밋하고 색차가 없었던 기존의 셀룰라제 처리에 의한 데님에 비해 색차대비가 선명한 데님이 얻어질 수 있다고도 하였다. 최근에는 데님의 염색에 사용되는 인디고 염료를 분해함으로써 데님을 워싱하는 새로운 방법이 시도되고 있다. 이 공정에 사용하는 효소는 라케이즈로 이 효소는 인디고 염료를 분해하는데 효과적인 것으로 알려졌다. 라케이즈를 사용하여 데님 워싱을 할 경우 셀룰라제와는 달리 셀룰로스에는 손상을 입히지 않아 직물의 강도를 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
참고문헌
◎ 공재열·전홍기, 생물공학기초, 원창출판사
◎ 김영진 외 6명(1993), 생물과학, 아카데미서적
◎ 이서래 외 1명(1984), 최신 식품 화학, 신광출판사
◎ 안용근(2001), 효소화학, 청문각
◎ 오태광(1998), 효소자원의 이용과 방선균효소, 한국과학기술원 생명공학연구소
◎ 장호남·서진호, 생물화학공학, 제2판, 아카데미서적
◎ J.D. Watson 외, 유전자의 분자생물학, 탐구당

키워드

효소,   효소활용,   세제산업,   섬유산업,   효소활성