음이온 교환막에 의한 유청 단백질의 분리

초록

치즈나 casein 제조 과정에서 나오는 부산물인 유청은 그 처리가 문제가 되었다. 예전에는 대부분 그냥 버려졌던 유청은 유청 안에 포함된 단백질과 락토오즈의 영양소 가치 인식에 의하여 더 이상 버려지지 말아야 한다는 인식의 증대되었다. 또한 유청에 포함된 단백질은 세포 배양의 미디어로 사용될 뿐만아니라, 수의학 분야, 식품 산업 등의 여러 분야에서 이용할 수 있다[1]. 유청 단백질의 항균 항 바이러스 효과는 면역증강을 유도해 암 발생을 억제하는 등의 생리활성 기능을 나타낸다는 연구결과가 발표되면서 이를 이용한 기능성제품 개발이 활기를 띠고 있다[2]. 유청을 구성하는 주요 단백질은 α-lactalbumin, β-lactogloblin, bovine serum albumin(BSA), immunoglobulin(IgG)이다. 또한 소량의 lactoferrin, lactollin, glycoprotein, 그리고 blood transferrin 등의 단백질이 존재한다[3]. 이 네가지의 주요 단백질을 분리하기 위하여 한외여과(ultrafiltration)와 FPLC(fast protein liquid chromatography)등과 같은 기술로 분리하려는 연구가 활발히 진행되어져 왔다[4-5]. β-lactoglobulin은 유청 단백질의 반을 차지하고 이의 단위체의 분자량은 18,300 달톤이나 되는 거대 분자로 pH 3.5-7.5 사이에서는 dimer로 존재한다. α-lactalbumin은 14,000 달톤으로 주로 유아의 소화촉진제로 사용되고 있다. 유청 단백질은 60℃ 이상의 열에 민감하고 변성 정도는 단백질의 구성, 전체 단백질과 solid의 농도, pH, 이온의 세기, 그리고 온도와 노출시간에 달려 있다.본 실험에서 사용된 기술은 HPMC(high performance membrane chroma- tography)로써 최근 많은 연구가 진행되고 있는 분야이다. 현재 가장 효율적인 HPMC 분리 기술에서 사용하고 있는 membrane의 형태는 미세공 조직을 가진 평막(flat sheet)과 중공사막(hollow fiber), membrane stacks, radial flow cartridge로 분리되고 이들을 고정상으로 사용한다. 분리의 메카니즘은 친화력 상호작용, 이온 교환, 소수성 및 역상 상호작용, 이들은 혼합한 복합기술 등이 있다[6]. 기존의 HPLC에서 사용하는 컬럼 대신 HPMC에서는 막을 사용하게 된다. 이러한 결과로 얻을 수 있는 장점은 유속에 따른 압력의 영향이 적으며 큰 분자량을 가진 단백질과 같은 물질을 분리 할 수 있다. 또한 조작이 간편하여 많은 시간을 단축할 수 있고 높은 분리도를 얻을 수 있다. 본 실험에