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효소enzyme 세제용 효소, 섬유ㆍ펄프 및 피혁공업용 효소
2013-08-22 16:19:43
이엠생명과학연구원

세제용 효소

세제용 효소는 1913년 Otto Rohm이 pancreatin과 탄산소다로 Burnus란 효소세제를 개발하였지만, 세제에 사용되는 pretease가 사람의 피부에 allogen으로 작용한다는 보고 이후, 급격히 사용빈도가 줄었지만, microencapsulation이란 기술의 개발로 효소가 직접 피부에 닿지 않게 하는 기술과 화학세제로 인하여 심각한 환경오염문제가 대두하게 됨에 따라서 1960년대 이후, alkaline protease를 이용한 효소세제의 상품화가 빠른 속도로 진척되었다. 세제용 효소의 개발과 판매매출의 관계를 살펴보면, 1960년도 후반에 allogen의 발견으로 세제용 효소의 시장이 급격히 축소되었다가, 1971년경에 효소의 과립화의 성공으로 시장이 증가하여 실용화가 되었고, 1976년경에 amylase의 세제사용으로 더욱 효소사용이 증가하였고, 1980년경에는 1968년의 세계 효소세제 시장규모로 회복되었다.

1984년경에 alkaline cellulase를 세제에 이용하였고, 1989년에는 alkaline lipase를 효소세제에 이용하고 있다. 1994년경의 세계의 세제용 효소의 시장은 초기의 최대 효소세제의 판매에 해당되는데 250%이상 증가하고 있으며, 현재도 점차, 빠른 속도로 증가하고 있다. 현재는 식기세척용으로 효소세제를 사용하려는 움직임이 커지고 있어서 내열성 amylase, lipase, protease를 이용하려는 움직임이 있고 여기에 대한 세제용 효소의 시장도 점차 커지고 있다. 세제용 효소에 사용되는 효소의 종류와 적정 반응조건은 아래와 같다.

 

 

세제용효소와 적정반응조건

효소의 종류

생산균주

반 응 조 건

pH

온도

내성

Protease

Amylase

Cellulase

Lipase

Bacillus licheniformis

Bacillus amyloliquefacience

Bacillus No AH101

Bacillus licheniformis

Humicola insolens

Bacillus sp. KSM-635

Humicola lanuginosa

Aspergillus oryzae

알칼리

중성,알카리

중성

알칼리

알카리

알카리

저온,중온

고온

고온

중온,고온

중온,고온

계면활성제

bulider

계면활성제

계면활성제

 

 

 섬유ㆍ펄프 및 피혁공업용 효소

 

최근 섬유산업에서도 효소의 사용이 점차 증가하고 있다. 가장, 대표적인 예가 Trichoderma viride의 cellulase를 이용한 청바지의 염색에 대한 연구동향으로는 초기의 cellulase에 대한 연구가 분해하여 glucose를 이용하려는 분야에서 청바지의 indigo의 색소를 마모시켜서 자연스러운 색상을 연출하는 stoning process에서 마모용 모래인 abrasive stone 대신 cellulase를 사용하는 biostoning 공정이 개발되어서 저렴한 비용과 직물에 잔존 stone을 제거할 필요가 없고, 처리시간 감소로 기계의 처리능력을 20-30% 증가시킬 수 있게 될 수 있어서, cellulase에 대한 수요가 급격히 증가하게 되었다. 또한 양모의 경우도 섬유에 존재하는 불순물을 강산과 기계적 마찰로 제거하는 carbonisation 공정도 효소를 사용하는 Biocarbonsation 공정이 개발되고 있다.

이와 더불어, 직물에 있는 보풀을 제거하는 연마공정(polishing)도 cellulase, protease를 사용함으로서 염색의 명확도, 색상의 선명도, 표면촉감, 구김저항도, 유연도를 향상시키는 기술이 완료되어서 여기에 대한 효소의 이용도 점차 늘어나고 있다. 펄프의 경우는 불순물인 hemicellulase 및 lignine을 제거하여 펄프의 질을 높이기 위해서 xylanase, ligninase을 처리하는 방법을 개발하였고, 펄프제조시 나무에 존재하는 수지(fat)가 펄프 제조시 문제점을 야기하여 펄프제조공정을 곤란하게 하기 때문에 수지를 분해하는 lipase를 처리하는 공정이 개발되었다. 신문지 등 인쇄된 종이를 재생시킬 때도 알칼리상태에서 비누방울을 이용하는데, alkaline cellulase를 이용해서 ink를 제거하는 탈묵과정도 효소를 이용해서 제거할 수 있는 효소탈묵법이 개발되고 있다.

피혁공업은 대표적인 환경공해유발 산업이어서 이 문제를 해결하기 위해서 침지, 탈모, 탈지공정에 강산을 사용하는 대신 protease와 lipase를 사용하는 공정이 개발되고 있다. 초기에는 효소의 가격 면에서 타당성이 맞지 않아서 사용이 어려웠는데, 근래는 유전자조작기술과 생물공학기술을 포함한 신기술의 산업체의 도입과 강력한 고능력 탐색(High throughput screening)을 통한 기능에 맞는 새로운 효소의 개발은 효소의 신응용분야로의 확대를 가능하게 하고 있다.




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