미생물 균주 최적 발효해 바이오 디젤 물질 만든다

KAIST 이상엽 교수팀 "비식용 바이오매스서 석유 대체물 생산"

한국과학기술원(KAIST)은 19일 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 바이오 디젤용 지방산 유도체를 만드는 미생물 균주를 개발하고 최적 발효 조건을 확립했다고 밝혔다.

바이오 디젤은 경유를 대체할 수 있는 환경친화적 연료다.

식물성 기름이나 동물성 지방 에스터 교환(transesterification) 반응을 통해 주로 만든다.

이상엽 교수 연구팀은 오일 축적 미생물(로도코커스) 대사 회로를 체계적으로 조작해 대량의 지방산을 얻어내는 한편 이를 기반으로 바이오 디젤 연료 생산에 성공했다.

연구팀은 오일 축적 미생물 배양 조건을 최적화하고, 미생물에게 포도당을 줘 세포 내 기름(트라이아실글리세롤)을 축적하게 했다.

이후 외부 효소 도입을 통해 효과적으로 기름을 지방산으로 전환했다.

아울러 단백질 공학을 이용한 효소 개량으로 지방산을 바이오 디젤로 바꿨다.

연구팀은 실제 오일 축적 미생물 균주를 통해 포도당으로부터 1ℓ당 50.2ｇ의 지방산을 뽑아냈다.

바이오 디젤의 경우 1ℓ당 21.3ｇ을 생산할 수 있었다.

현재까지 미생물 기반으로 생산된 바이오 연료 생산 농도나 생산성 등을 월등히 뛰어넘는 수준이라고 연구팀은 설명했다.

이상엽 특훈교수는 "화석원료나 식물·동물성 기름을 원료로 쓰지 않고도 고효율로 지방산과 바이오 디젤을 생산할 수 있다는 의미"라며 "미생물 기반 바이오 연료 생산의 상용화에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부 기후변화대응기술개발사업의 바이오 리파이너리를 위한 시스템 대사공학 원천기술개발 과제 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 '네이처 케미컬 바이올로지'(Nature Chemical Biology) 17일 자 온라인판에 실렸다.

/연합뉴스