리그닌 효율 높이는 유전자조작 미생물 개발

폐목재에서 에너지를 뽑아 내는 ‘목질계 바이오에탄올’의 생산을 극대화할 수 있는 원천기술이 개발됐다.

국립산림과학원은 리그닌 분해효율을 획기적으로 높일 수 있는 유전자조작 미생물을 개발했다고 19일 밝혔다.

최근 바이오에탄올 관련 연구는 옥수수나 사탕수수를 이용하는 1세대(전분계)에서 목재를 이용하는 2세대로 넘어가는 추세다. 옥수수나 사탕수수의 수요가 급격히 늘면서 식량 문제를 야기하고 원가도 높아졌기 때문이다.

그러나 목재는 바이오에탄올 생산에 활용할 수 있는 셀룰로오스와 분해가 잘 안 되는 리그닌이 결합한 구조로 돼 있어 바이오에탄올 생산에 활용하기가 어려웠다.

셀룰로오스는 목재의 50∼60%, 리그닌은 20∼30%를 차지하며 이 셀룰로오스를 바이오에탄올 생산에 활용하려면 리그닌을 효율적으로 분해하는 기술이 필요하다.

연구진은 자생 진균류인 백색부후균에서 리그닌을 분해하는 라카아제(laccase) 유전자를 분리, 이 유전자를 벡터에 실어 야생 겨울우산버섯의 원형질에 주입하는 방법으로 형질전환 버섯을 만들었다.

이 형질전환 버섯의 리그닌 분해능력이 야생 백색부후균보다 4배나 뛰어난 것으로 확인됐다.

또 이 버섯은 리그닌과 구조적으로 유사한 환경호르몬 노닐페놀(nonylphenol)을 야생종보다 4배나 빨리 분해하는 것으로 나타나 환경정화용 미생물로 활용될 수 있는 가능성도 보였다.

산림과학원은 “목질계의 경우 셀룰로오스와 결합된 리그닌을 어떻게 효율적으로 분해하느냐가 에탄올 생산 공정에 매우 중요하다”며 “바이오에탄올 생산 과정 중 전처리 과정에 리그닌 분해효소를 생산하는 미생물을 이용한다면 에탄올 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

/[e-mail] 이재원기자