미래창조과학부(장관 최양희)는 유전자 재조합 박테리아를 이용하여 미세조류에서 플라스틱의 원료물질인 ‘숙신산’을 직접 생산할 수 있는 통합바이오 공정을 세계 최초로 개발했다고 발표했다.
※ 숙신산(Succinic acid; 호박산) : 바이오화학물질의 핵심 전구체로서, 추가 화학반응을 통해 플라스틱, 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등에 활용 가능
이는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 활용하여 기존의 석유화학기반의 플라스틱 제품을 대체할 수 있는 바이오화학 제품 생산 기반이 조성되었다는데 큰 의의가 있다.
이번 성과는 미래창조과학부 ｢한국 이산화탄소포집및처리(Korea CCS) 2020사업｣ 지원을 통해 한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사(교신저자) 연구팀과 고려대 심상준 교수 연구팀이 도출한 것으로, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 7월 24일자 온라인으로 게재되었다.
* 논문명: Succinate production from CO2-grown microalgal biomass as carbon source using engineered Corynebacterium glutamicum through consolidated bioprocessing
이번 개발된 박테리아의 경우 미세조류 내 전분을 분해할 수 있는 아밀라아제 효소를 직접 생산하여 추가적인 당화효소 없이 고효율의 숙신산을 생산할 수 있는 것이다.
미세조류는 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 보다 빠른 속도로 성장할 수 있는 단순한 화학구조로 이루어져 있어, 전처리 및 당화를 통한 바이오매스의 이용이 보다 용이한 장점을 갖는다.
그러나 기존 숙신산과 같은 바이오화학물질 생산을 위해 활용된목질계 바이오매스는 복잡한 화학구조로 인해 전처리 및 당화 과정이 어렵고, 특히 해외독점제품인 당화효소를 사용해야 된다는 한계를 갖고 있었다.
* 목질계바이오매스는, 셀룰로오스, 헤미셀롤로오스, 리그닌이 복합적으로 얽혀있는 바이오매스로써, 재생가능한 바이오매스로 연구되고 있음
본 연구에 사용된 박테리아는 바이오화학, 식품 등의 산업에서 아미노산, 헥산 등을 생산하는데 실제 활용되고 있는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주(Corynebacterium glutamicum)를 개량한 것으로, 기존사업에 쉽게 적용되어 사업화될 수 있을 것으로 기대된다.
바이오플라스틱 시장이 연간 5조원까지 확대될 것으로 예상(2018년 기준, The Freedonia Group)되는 가운데 관련 기업들이 해당 시장을 점유하기 위해 주력하고 있으므로, 관련 기업으로의 기술이전 및 사업화가 가능할 것으로 기대된다.
아울러 이번 연구성과는 바이오 플라스틱 뿐만 아니라 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
우한민 박사는 “이번 연구결과를 통해 화석연료의 고갈 및 기후변화에 대응하는 지속가능한 차세대 바이오매스인 미세조류를 활용할 수 있는 바이오리파이너리* 기술의 새로운 돌파구를 제시하였다”고 밝혔다.
* 오일리파이너리와 대응되는 용어로써, 바이오매스로부터 바이오기술을 통하여 다양한 화학제품을 생산할 수 있는 기술
※ 숙신산(Succinic acid; 호박산) : 바이오화학물질의 핵심 전구체로서, 추가 화학반응을 통해 플라스틱, 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등에 활용 가능
이는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 활용하여 기존의 석유화학기반의 플라스틱 제품을 대체할 수 있는 바이오화학 제품 생산 기반이 조성되었다는데 큰 의의가 있다.
이번 성과는 미래창조과학부 ｢한국 이산화탄소포집및처리(Korea CCS) 2020사업｣ 지원을 통해 한국과학기술연구원(KIST) 우한민 박사(교신저자) 연구팀과 고려대 심상준 교수 연구팀이 도출한 것으로, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 7월 24일자 온라인으로 게재되었다.
* 논문명: Succinate production from CO2-grown microalgal biomass as carbon source using engineered Corynebacterium glutamicum through consolidated bioprocessing
이번 개발된 박테리아의 경우 미세조류 내 전분을 분해할 수 있는 아밀라아제 효소를 직접 생산하여 추가적인 당화효소 없이 고효율의 숙신산을 생산할 수 있는 것이다.
미세조류는 빛과 이산화탄소만을 이용하여 경제적으로 대량 배양이 가능하고, 보다 빠른 속도로 성장할 수 있는 단순한 화학구조로 이루어져 있어, 전처리 및 당화를 통한 바이오매스의 이용이 보다 용이한 장점을 갖는다.
그러나 기존 숙신산과 같은 바이오화학물질 생산을 위해 활용된목질계 바이오매스는 복잡한 화학구조로 인해 전처리 및 당화 과정이 어렵고, 특히 해외독점제품인 당화효소를 사용해야 된다는 한계를 갖고 있었다.
* 목질계바이오매스는, 셀룰로오스, 헤미셀롤로오스, 리그닌이 복합적으로 얽혀있는 바이오매스로써, 재생가능한 바이오매스로 연구되고 있음
본 연구에 사용된 박테리아는 바이오화학, 식품 등의 산업에서 아미노산, 헥산 등을 생산하는데 실제 활용되고 있는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주(Corynebacterium glutamicum)를 개량한 것으로, 기존사업에 쉽게 적용되어 사업화될 수 있을 것으로 기대된다.
바이오플라스틱 시장이 연간 5조원까지 확대될 것으로 예상(2018년 기준, The Freedonia Group)되는 가운데 관련 기업들이 해당 시장을 점유하기 위해 주력하고 있으므로, 관련 기업으로의 기술이전 및 사업화가 가능할 것으로 기대된다.
아울러 이번 연구성과는 바이오 플라스틱 뿐만 아니라 코팅소재, 합성가소제, 우레탄, 솔벤트 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
우한민 박사는 “이번 연구결과를 통해 화석연료의 고갈 및 기후변화에 대응하는 지속가능한 차세대 바이오매스인 미세조류를 활용할 수 있는 바이오리파이너리* 기술의 새로운 돌파구를 제시하였다”고 밝혔다.
* 오일리파이너리와 대응되는 용어로써, 바이오매스로부터 바이오기술을 통하여 다양한 화학제품을 생산할 수 있는 기술
최윤식
기자
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