일본 기린 홀딩스 주식회사의 프론티어 기술 연구소는 글루코스로부터 바이오매스 유래 플라스틱의 재료가 되는 L-유산을 높은 효율로 생산하는 효모의 제조에 성공했다.

바이오매스 유래 플라스틱은 식물이나 미생물 등 단기간에 재생 가능한 생물 유래의 유기 성 자원(바이오매스)을 재료로 한 환경 친화형 플라스틱이다. 당류를 유산균으로 발효시켜 얻을 수 있는 유산을 중합시킨 “폴리유산”의 실용화가 가장 많이 진행되어 왔다.

지구 온난화 방지가 세계적인 공통 과제가 되어 있는 지금, 바이오매스 유래 플라스틱은 토양 중의 미생물 등에 의해 단기간에 분해되는 생분해성을 가지고 있으며, 특히 결과적으로 이산화탄소 배출이 없어 석유를 재료로 만들어지는 기존의 플라스틱에 비해 화석 자원의 소비 절감은 물론 대기 중의 이산화탄소 농도 상승을 피할 수 있는 자재로서 주목받고 있다.

그 대표적인 플라스틱인 폴리유산은 재료인 유산의 광학순도 및 강도 등 플라스틱으로서 뛰어난 성능을 가지는 것으로 알려져 있다. 유산에는 L-유산이나 D-유산 등의 이성질체가 있는데, 어느 한편의 비율이 높아질수록 광학 순도가 높다. 광학순도가 높은 L-유산을 중합시킨 폴리유산을, D-유산을 중합시킨 폴리유산과 혼합하는 것으로 내구성이 뛰어난 플라스틱을 만들 수 있다.

그러나, 일반적으로 유산을 만드는 유산균에서는 수%의 이성질체가 섞여, 유산의 광학순도가 낮아지는 문제가 있었다. 이 때문에 최근에는 원래 유산을 만드는 성질을 가지고 있지 않은 효모에 유산 탈수소 소효의 유전자(LDH유전자)를 도입하고, 글루코스 등의 당에서 유산을 생성시키는 기술이 시도되고 있다.

이 유산 생산 효모에 대해서는 토요타 자동차 주식회사가 Saccharomyces cerevisiae 효모를 숙주로 해서 외래종의 LDH 유전자를 도입해 광학 순도가 높은 L-유산 또는 D-유산을 생성하는 효모의 제조에 성공했지만, 이러한 효모는 글루코스로부터 유산을 생성하는 것과 동시에 에탄올을 생산하는 필빈산 탈탄산 효소의 기능을 억제하는 것이 곤란하고, 유산의 생산 효율이 약간 낮아지는 문제가 있었다.

여기서 발효 기술에 강점을 가진 기린 홀딩스에서는 토요타의 기술 협력을 얻어 Candida boidinii 효모를 숙주로 에탄올 생성을 억제한 유산 생산 효모의 제조를 진행했다.

필빈산 탈탄산 효소의 유전자를 파괴해 소에서 유래한 L-LDH유전자를 도입한 효모(KY2199)를 제작해, 10%의 글루코스를 포함한 영양 배양지로 발효시켰는데, 48시간 후에 글루코스로부터의 변환 효율 90% 이상이라는 높은 효율로 광학순도 99%를 넘는 L-유산이 생산되었다.

이는 글루코스로부터 효율적으로 고순도의 L-유산을 만드는 성질을 가진 효모의 제조에 성공한 것으로, 향후의 바이오매스 유래 플라스틱의 보급에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

기린 홀딩스에서는 이 연구 성과를 오는 8월 27일 열리는 제60회 일본 생물공학회에서 발표할 예정이다.

홍순우 기자/ kip@packnet.co.kr