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Title Page 2

Contents 5

ABSTRACT 10

Ⅰ. Introduction 12

Ⅱ. Literature Review 14

2.1. Alzheimer's disease 14

2.2. Definition and characteristics of L-α-GPC 15

2.3. Definition and characteristics of phospholipases 17

2.4. Immobilized QLP 19

2.5. Reuse of immobilized enzyme 21

Ⅲ. Materials and Methods 23

3.1. Materials 23

3.2. QLP immobilization 23

3.3. Immobilized QLP-catalyzed hydrolysis 24

3.4. Separation of L-α-GPC 26

3.5. Evaluation of enzyme reusability 26

3.6. Analysis of L-α-GPC content 27

3.7. Scanning electron microscopy (SEM) analysis 28

3.8. Statistical analysis 28

Ⅳ. Results and Discussion 29

4.1. Optimal conditions for the hydrolysis reaction 29

4.1.1. Temperature 29

4.1.2. Soy PC-to-water molar ratio 32

4.1.3. Enzyme loading 34

4.1.4. Optimal conditions 34

4.2. Yield and purity of L-α-GPC 36

4.3. Reusability of the immobilized QLP 38

4.4. Morphology of the immobilized QLP 41

Ⅴ. CONCLUSION 45

Ⅵ. REFERENCE 46

ABSTRACT IN KOREAN 52

List of Figures 7

Figure 1. Effects of temperature on the L-α-glycerylphosphorylcholine (L-α-GPC) content in the reaction products obtained by Lewatit VP OC 1600-immobilized Quara LowP-catalyzed... 31

Figure 2. Effects of soy phosphatidylcholine (PC)-to-water molar ratio on the L-α-glycerylphosphorylcholine (L-α-GPC) content in the reaction products obtained by Lewatit... 33

Figure 3. Effects of enzyme loading on the L-α-glycerylphosphorylcholine (L-α-GPC) content in the reaction products obtained by Lewatit VP OC 1600-immobilized Quara LowP-... 35

Figure 4. Liquid chromatography-evaporative light scattering detection chromatograms of (A) soy phosphatidylcholine (PC), (B) reaction products obtained by Lewatit VP OC 1600-immobilized Quara LowP-catalyzed hydrolysis of soy PC under optimal... 37

Figure 5. Effects of enzyme reuse on the L-α-glycerylphosphorylcholine (L-α-GPC) in the reaction products obtained by Lewatit VP OC 1600-immobilized Quara LowP-catalyzed... 40

Figure 6. Scanning electron microscopic (SEM) morphology of Lewatit VP OC 1600-immobilized QLP (A) before use in the hydrolysis of soy phosphatidylcholine (PC) to prepare... 44

초록보기

 L-α-글리세릴포스포릴콜린(L-α-glycerylphosphorylcholine)은 뇌졸중과 알츠하이머병 등의 치매 환자의 인지기능 개선제로 사용된다. L-α-글리세릴포스포릴콜린은 포스포리파아제 A₁ (phospholipase A₁) 촉매 하에 대두 포스파티딜콜린(soy phosphatidylcholine)을 가수분해하여 제조할 수 있다.

Quara LowP는 Talaromyces leycettanus 유래 상업용 액상 포스포리파아제A₁로, 아직 L-α-글리세릴포스포릴콜린의 제조에 사용된 적이 없다. 본 연구에서는 L-α-글리세릴포스포릴콜린 제조를 위한 대두 포스파티딜콜린의 고정화 Quara LowP 촉매 가수분해 반응의 최적 조건을 확립하고, 이 조건 하에서 고정화 Quara LowP 의 재사용성을 평가하였다. 고정화 Quara LowP 는 소수성 지지체인 Lewatit VP OC 1600에 물리적 흡착을 통해 제조되었다. 가수분해 반응은 헥산과 물의 이중 매질에서 교반형 회분식 반응기를 사용하여 수행되었다. 대두 포스파티딜콜린을 L-α-글리세릴포스포릴콜린으로 완전히 가수분해하는 최적 조건은 온도 55℃, 대두 포스파티딜콜린 대비 물의 몰 비율 1:10, 효소량(담체에 고정된 단백질량 기준) 10 mg/g 대두 포스파티딜콜린 및 반응시간 12시간으로 나타났다. 이러한 조건에서 제조된 반응 생성물의 유리지방산을 이중 매질의 층 분리를 통해 제거한 결과, 순도 99.5 area%의 L-α-글리세릴포스포릴콜린이 수득되었으며, 수율은 대두 포스파티딜콜린 중량의 28.0 g/100 g 이었다. 고정화 Quara LowP 를 6회에 걸쳐 반응에 재사용하면서 효소의 표면 구조를 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)으로 관찰한 결과, 재사용 횟수가 증가함에 따라 효소 표면에 균열과 흠이 점진적으로 형성되었다. 이러한 형태학적 변화에도 불구하고, 고정화 Quara LowP 를 첫 번째 재사용 시에도 최적 조건 하에서 대두 포스파티딜콜린이 L-α-글리세릴포스포릴콜린으로 완전히 전환되었다. 다섯번째 재사용 시에도, 반응시간을 60 시간으로 연장하면 L-α-글리세릴포스포릴콜린으로의 완전한 전환이 가능하였다. 따라서 재사용이 가능한 고정화 Quara LowP 를 이용 시 본 연구에서 확립한 반응 시스템의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 잠재적으로 L-α-글리세릴포스포릴콜린의 산업적 제조에 응용 가능할 것으로 판단된다.

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