일본산업뉴스요약

시아노박테리아를 이용해 에틸렌 생산
국내 대학들이 육성하고 있는 바이오 제조의 아이디어 2부

-- 폴리젖산의 약점을 해결하는 폴리머 [신슈대학 산업기술종합연구소] --
미생물이 생성하는 폴리머 LAHB(젖산3-하이드록시부탄산 공중합체)는 그 자체로 바이오플라스틱이지만, 폴리젖산(PLA)의 개질 재료로 유효하다는 것이 밝혀졌다. PLA에 혼합함으로써 기계적 특성, 생분해성을 모두 향상시킬 수 있다. LAHB는 분자구조 일부에 젖산 LA가 포함되어 있어 PLA와 잘 섞인다.

신슈(信州)대학 연구팀은 이전, 유전자조작기술을 이용해 대장균이 LAHB를 만들게 하는데 성공했다. 이것을 화학제조 기업인 카네카와의 공동 연구를 통해 카네카의 무기인 수소 세균이 LAHB를 만들도록 한 결과, 과거의 10배 이상의 생산량을 얻을 수 있었다. 또한, 수소 세균이 생성하는 LAHB는 분자량이 100만 이상으로, 이것 역시 기존의 10배 이상에 해당한다. 분자량이 크다는 것은 플라스틱으로서 강인성이 높다는 것을 의미한다.

LAHB를 혼합한 PLA/LAHB 복합재료는 혼합하지 않는 PLA에 비해 내충격성 및 신장성(伸張性)이 크게 향상된다. 원래 PLA는 단단하지만 외부 충격에 약해, 당김 하중이 가해지면 수%의 늘어남으로 인해 끊어지지만, PLA/LAHB 복합 재료(모노머의 LA분율이 40mol%, 분자량 10만의 LAHB를 20 질량분율로 혼합)에서는 200%를 넘는 신장량을 얻을 수 있었다. 이를 통해 성형성도 개선할 수 있다.

생분해성의 경우, PLA는 땅속 이외에서는 분해되지 않는데 반해, PLA/LAHB 복합재료는 해수에서도 분해된다. 신슈대학 연구팀이 BOD(생물화학적 산소요구량) 시험을 통해 해양 생분해 특성을 평가한 결과, 수십 일간 변화가 없었지만, 일단 생분해가 시작되면 급격히 분해가 진행된다는 사실이 밝혀졌다. LAHB 부분에 바닷속 미생물이 작용한 것으로 보이며, 분해량이 LAHB의 함유 상당량을 넘어선 이후에도 분해가 진행되었다. 즉, LAHB 부분이 계기나 발판이 되어 PLA 부분에도 미생물이 작용하게 되는 것으로 보인다.

-- 미사용 미생물을 액적(液滴) 배양으로 탐색 [나가오카기술과학대학] --
토양 등의 환경에 존재하는 미사용 미생물 가운데 유용한 것을 효율적으로 탐색하는 기술로 나가오카기술과학(長岡技術科学)대학은 미소한 액적(크기 20~300μm)을 사용한 배양 응용을 연구하고 있다. 친수성(Hydrophilicity) 액적을 계면활성제로 기름 속에 분산시키고, 그 하나하나를 ‘배양기’로 기능시키는 것이다. 이를 통해 다양한 조건에서 다수의 배양을 병행적으로 진행해 지금까지 배양한 적이 없거나 배양이 어려운 미생물의 수를 늘려 분리할 수 있게 된다.

액적을 사용한 배양기술 자체는 상당히 확립되어 있으며, 전용 장치도 개발·발매되고 있다. 나가오카기술과학대학은 온칩바이오테크놀로지즈(도쿄)의 장치를 사용하고 있다.

미생물을 액적 내부에서 생육해 대사물이 생성되면 레이저를 조사해 형광을 발생시키는 등을 통해 검출이 가능하다. 액적을 가느다란 유로(流路) 안에 통과시키면서 1개씩 레이저나 화상으로 조사해 활성이나 대사물이 인정되는 액적만을 수집한다.

100만 건 단위로 검체 취급이 가능하며, 초당 100개의 액적을 선별할 수 있다고 한다(밀리언스크리닝기술). 나가오카기술과학대학은 이를 통해 새로운 미생물과 유전자 자원의 효율적인 획득을 목표로 하고 있다.

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