메탄에서 식품소재와 바이오플라스틱 원료 만든다
메탄자화균 개량을 통해 라이신과 카다베린 생합성
□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 이은열 교수(경희대학교 화학공학과) 연구팀이 메탄에서 고부가가치 화학제품을 생합성하는 전략을 제시하고 해당 전략을 기반으로 메탄 유래 식품소재와 바이오플라스틱 원료를 생산하는 기술을 개발했다고 밝혔다.
□ 메탄은 이산화탄소와 함께 온실가스의 주요성분으로 꼽힌다. 양적으로는 이산화탄소가 우위에 있으나, 미국 환경보호청(EPA)에 따르면 20년 단위로 평가한 지구온난화지수 기준으로 메탄이 이산화탄소보다 온난화 효과가 84배 이상 강력하다.
□ 최근 메탄의 생물학적 전환에 관한 연구가 활발한 가운데 메탄을 탄소원 및 에너지원으로 사용하는 메탄자화균이 주목받는다.
○ 메탄자화균은 상온·상압의 조건에서 메탄을 알코올, 유기산, 올레핀 및 바이오폴리머 등의 고부가가치 산물로 대사한다.
□ 이에 연구팀은 메탄자화균 관련된 연구동향을 분석하고, 메탄자화균의 메탄 및 메탄올 대사, 메탄자화균에 사용된 시스템 생물학 및 합성생물학 접근법, 대사공학적 개량을 통한 메탄자화균의 화학물질 및 바이오 연료 생산을 위한 연구전략을 제시하였다.
□ 연구팀은 이러한 전략을 토대로 메탄과 이산화탄소를 동시에 동화할 수 있는 유형 II 메탄자화균의 개량에 성공하였다.
○ 또 개량된 메탄자화균을 가스 발효하여 식품 및 사료 소재인 라이신※과 바이오 나일론의 원료인 카다베린을 생합성할 수 있었다.
※ 라이신 : 식품 및 사료로 사용되는 아미노산. 우리나라가 점유율 1위를 기록.
○ 탁월한 내열성과 기계적 강도 덕분에 다양한 산업분야에서 활용 되는 나일론은 대부분 석유에서 생산된다. 보다 지속가능한 바이오 나일론 생산이 요구되는 가운데 석유 유래 나일론과 유사한 나일론을 만들 수 있는 원료인 카다베린을 온실가스로 부터 얻을 수 있는 실마리를 찾은 것이다.
□ 온실가스이기도 하지만, 천연가스, 셰일가스, 바이오가스의 주성분으로 경제적인 탄소자원인 메탄을 환경친화적으로 활용할 수 있다면 기후변화대응 측면에서도 의미가 있을 것으로 기대된다.
□ 과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 C1 가스리파이너리 사업의 지원으로 도출된 메탄자화균 플랫폼은 Cell Press에서 발행하는 Trends in Biotechnology 온라인판에 8월 19일 게재되었다.
○ 한편 메탄 유래 라이신 및 카다베린 생산은 영국화학회가 발간하는 Green Chemistry에 9월 1일 온라인 게재되었으며 연구의 우수성을 인정받아 백커버(back cover) 논문으로 선정되었다.
