아디프산, 친환경으로 만든다

한국화학연구원(원장 이영국)이 ‘바이오 아디프산(Adipic acid)’ 생산용 미생물 세포공장을 개발했다. ‘아디프산’은 나일론 섬유의 필수 중간 원료이자, 생분해성 플라스틱 원재료, 식품첨가제 등 다양한 용도로 활용된다. 대부분 나프타, 천연가스 등 석유 기반으로 생산 과정에서 온실효과를 유발하는 아산화질소(N2O)가 발생하기 때문에 환경 친화적인 대체 소재 개발이 시급하다.

이에 화학연구원 백승호·노명현 박사 연구팀은 산업용 미생물로 활용되는 유질 효모(체내에 지방 또는 기름 축적 능력이 뛰어난 효모)를 활용해 환경 친화적이고 지속가능한 바이오 아디프산 생산기술 개발에 성공했다.

자연계에서 아디프산을 생산하는 미생물은 밝혀진 바 없기 때문에 ‘아디프산 분해 대상경로를 활용하는 방법’과 ‘생물 전환 반응을 통해 생산하는 방법’이 연구되고 있다. 하지만 현재까지 개발된 기술들은 인체 내 질병을 유발할 수 있는 병원성 미생물을 활용하거나 유전자 조작이 까다로움 등의 이유로 상용화까지는 보완할 점이 많다.

연구팀은 미국 식품의약청(FDA) 인정 식품첨가 안전물질(GRAS)로 지정된 유질 효모인 ‘야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica)’를 미생물 세포공장으로 활용해 아디프산을 생산하는 기술을 세계 최초로 개발했다. ‘미생물 세포공장’은 유용한 물질을 생산하기 위해 미생물 세포를 공장처럼 활용하는 기술이다.

연구팀은 합성생물학 기술을 기반으로 ▲지방산 유래 산물 분해 능력을 인공적으로 조절하고 ▲아디프산 생산량이 증가하도록 미생물의 특성을 재설계했다. 식물성 오일에 다량 함유된 지방산 유래 산물로부터 여러 단계를 거쳐 아디프산을 생산하는 과정을 유전자 조작 등의 방법으로 최적화한 것이다.

연구팀은 “완성된 미생물 세포공장은 미생물 배양 과정을 거쳐 지방산 유래 산물을 선택적으로 분해·전환해 효율적으로 바이오 아디프산을 생산하는 환경 친화적 기술”이라고 강조하며, “석유화학 기반의 아디프산 대체를 위한 원천기술로 향후 아디프산이 주요 화학소재로 사용되는 의류, 생활, 산업용 응용 제품 영역에 널리 활용될 것으로 기대한다고”고 말했다.

다만 실용화까지는 바이오 아디프산 대량생산을 위한 미생물 세포공장 최적화, 배양공정 스케일업, 플랫폼 단량체로의 활용을 위한 고순도 분리·정체기술 개발이 필요하다.

이번 연구결과는 바이오매스 관련 권위 학술지인 ‘바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology’ 1월호에 게재됐다.(논문명: Engineering of Yarrowia lipolytica as a Platform Strain for Producing Adipic Acid from Renewable Resource)

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

코리아패션뉴스닷컴

www.koreafashionnews.com