KAIST, 자스민 향 '벤질아세테이트' 미생물로부터 만든다

이상엽·최경록 교수, 공정 개발

네이처 화학공학지에 논문 게재

친환경, 지속가능한 바이오 산업 기대

[대전=뉴시스] 포도당으로부터 벤질아세테이트를 생합성키 위한 미생물 균주 개발 및 공생배양 전략도.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 자스민 향과 일랑일랑 향의 주요 방향성분인 벤질아세테이트를 미생물로부터 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 생물공정연구센터 최경록 연구교수와 산업적으로 유용한 화합물인 벤질아세테이트를 포도당과 같은 재생가능한 탄소원으로부터 효과적으로 생산할 수 있는 미생물 공정을 개발했다고 26일 밝혔다.

이번에 이상엽 특훈교수 연구팀은 각종 산업에서 널리 이용되는 방향성 화합물인 벤질아세테이트를 친환경적이고 지속가능하게 확보할 수 있도록 시스템 대사공학을 통해 포도당으로부터 벤조산을 거쳐 벤질아세테이트를 생합성하는 대사 경로를 개발, 균주의 공생배양(co-culture)을 통해 생산하는 데 성공했다.

이어 연구팀은 해당 공생배양 전략을 활용할 경우 벤조산을 벤질아세테이트로 전환하는 데 이용되는 효소가 벤조산 생합성 중 생성되는 중간체에 비특이적으로 작용해 신나밀아세테이트라는 부산물을 생성하는 것을 확인했다.

이 과정에서 벤조산 생합성에 필요한 중간체가 소모돼 목표 화합물인 벤질아세테이트의 생산 효율이 감소된다.

이에 이 특훈교수 연구팀은 부산물 생성문제를 극복키 위해 발효 초반에는 포도당으로부터 벤조산을 생산하는 상단 균주만을 배양해 벤조산을 우선적으로 생산하고 하단 균주를 뒤늦게 접종해 배양액 내에 축적된 벤조산을 벤질아세테이트로 전환하는 지연 공생배양 전략을 고안했다.

연구진은 지연 공생배양 전략을 적용, 추가적인 효소 및 균주 개량을 거치지 않고도 부산물의 생성은 억제하고 동시에 목표 화합물의 생산 농도는 10배 이상 향상시켜 2.2g/ℓ의 벤질아세테이트를 생산해 냈다.
 
또한 기술 경제성 분석을 통해 해당 미생물 공정을 통한 벤질아세테이트의 상업적 생산 가능성도 확인했다.

이번 연구결과는 네이처(Nature)가 발행하는 '네이처 화학공학(Nature Chemical Engineering)'에 온라인 게재됐다.(논문명:A microbial process for the production of benzyl acetate)

논문 제1 저자인 최경록 연구교수는 "이번 연구는 벤질아세테이트라는 산업적으로 유용한 화합물을 효과적으로 생산하는 미생물 공정을 개발함과 동시에 효소의 기질 비특이성으로 인해 빈번하게 발생하는 부산물 생성 및 이로 인한 목표 화합물 생산효율 저하문제를 극복하는 새로운 접근을 제시했다는 데 큰 의의가 있다"고 말했다.

이상엽 특훈교수는 "산업적으로 유용한 화합물질을 지속가능한 방식으로 생산할 수 있는 미생물 공정의 종류와 수를 늘려 나갈 것"이라며 "또 미생물 균주 개발 중 고질적이고 필연적으로 발생하는 여러 문제를 해결하는 효과적인 전략개발에도 힘써 석유화학산업의 친환경적이고 지속가능한 바이오산업으로의 전환을 앞당기는데 힘쓰겠다"고 말했다.


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