카이스트 이상엽 특훈교수팀 개발
대장균 이용 공생배양 전략 활용

국내 연구진이 석유 대신 포도당과 미생물을 이용해 꽃향기를 만드는 데 성공했다.

카이스트 생명화학공학과, 생물공정연구센터 연구팀은 방향성 성분인 벤질 아세테이트를 포도당 같은 재생 가능 탄소원과 미생물로 생산하는 공정을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 화학공학’에 실렸다.

재스민 향과 일랑일랑 향은 화장품, 식품, 음료 제조에 널리 이용되고 있다. 꽃에서 직접 추출해 생산하는 향료의 양은 수요를 충족시키지 못한다. 이 때문에 산업계에서는 석유에서 화학적으로 합성해 벤질 아세테이트를 생산하고 첨가해 제품을 생산한다.

연구팀은 각종 산업에서 널리 이용되는 방향성 화합물인 벤질 아세테이트를 친환경적이고 지속 가능한 방식으로 생산하기 위해 시스템 대사공학 기술을 활용했다. 연구팀은 대장균을 이용해 포도당으로부터 벤질 아세테이트를 생산하는 발효 공정을 개발했다.

연구팀은 포도당에서 벤조산을 거쳐 벤질 아세테이트를 생합성 하는 대사 경로를 개발해 2종류 이상의 미생물을 혼합해 동시에 배양하는 공생배양을 통해 벤질 아세테이트를 생산하는 데 성공했다.

공생배양 전략을 활용할 경우, 벤조산을 벤질 아세테이트로 전환하는 데에 이용되는 효소가 벤조산 생합성 중 생성되는 중간체에 비특이적으로 작용해 신나밀아세테이트라는 부산물을 만들어 생산 효율이 감소한다.

연구팀은 벤조산을 벤질 아세테이트로 전환하는 속도를 늦추는 지연 공생배양 전략을 적용해 부산물 생성은 억제하고, 목표 화합물의 생산 농도는 10배 이상 향상해 1ℓ당 2.2g의 벤질 아세테이트를 생산하는 것이 확인됐다.

이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 벤질 아세테이트라는 산업적으로 유용한 화합물을 효과적으로 생산하는 미생물 공정을 개발하는 데 성공했다”라며 “앞으로도 산업적으로 유용한 화합물을 지속 가능한 방식으로 생산할 수 있는 미생물 공정의 종류와 수를 늘려나갈 것”이라고 말했다.