감귤 향내를 재생가능연료로 만들어내는 기술 개발 :: 전체

리모넨(limonene)*이라고 불리는 감귤 향내(citrus scent)가 향수, 용매, 심지어는 제트 연료까지 만들어내는 과정에서 핵심이 될 수 있다고 사우스다코타주립대(South Dakota State University)의 Charles Halfmann은 보고하고 있다.

루번(Luverne), 미네소타, 및 사우스타코타 지역의 몇몇 연구자들은 사우스다코타주립대 생물 및 미생물학과 Ruanbao Zhou 교수와의 공동 연구를 통해 리모네(limonene)를 생산하는 능력이 있는 남조식물(blue-green algae)의 일종인 시아노박테리아(cyanobacteria)를 엔지니어링하는 연구를 수행했다. 리모넨은 바이오연료로 이용 가능성이 있는 아이소프레노이드(isoprenoid)라고 불리는 식물 유래의 긴사슬 탄소화합물을 자연적으로 만들어내는 것으로 알려져 있다.

이번 연구 결과는 지속가능한(sustainable) 기술을 주로 연구하고 있는 Green Chemistry지에 게재되었으며 Sun Grant Initiative에서 자금을 지원받았다. Halfmann에 따르면 시장에서 흔히 맡을 수 있는 오렌지나 라임 향 등은 리모넨을 함유하고 있다고 한다. 실제로 리모넨은 오렌지 오일의 주요한 구성 성분으로 알려져 있다.

오렌지로부터 주스를 짜낸 후, 껍질은 땅에 버려지고 오일은 석유를 이용한 증류 과정을 통해 수집된다. 이러한 추출과정은 계속해서 에너지를 소비하고 온실가스를 만들어낸다. Halfmann은 유전적으로 엔지니어링된 시아노박테리아(cyanobacteria)를 이용해 이산화탄소, 물, 태양 빛을 이용해 리모넨을 만드는 것을 목표로 했다. 시아노박테리아가 향수같은 물질을 방출하기 때문에 분리 과정은 보다 간단하다고 하며 이것이 이 방법이 매력적인 이유라고 Halfmann은 말했다.

Halfmann은 자연에 존재하는 형태의 시아노박테리아를 가져다 가문비나무(Sitka spruce tree)로부터 유래한 유전자를 이에 도입해 리모넨을 만들고자 했다. 그와 동료 연구자들은 이 그린 화합물 혹은 바이오 연료를 만들어내기 위해 에탄올 산업에서 부산물로 발생하는 물과 이산화탄소를 이용하려 했다. 하지만 이번 연구의 주도자인 Halfmann은 "아직 이와 관련된 기술은 초기 단계이다. 리모넨의 생산을 증가시킬 수 있는 보다 다양한 대사공학 기술이 필요하다. 이를 위해 연구자들은 특징적인 단백질들의 과발현을 유도했다"고 말했다.

그들이 발표한 논문에서 연구자들은 리모넨의 생산을 위해 핵심적인 역할을 하는 3개의 목표 유전자들을 어떻게 선정했는지를 설명하고 있다. 이들 3개의 유전자들의 발현량을 증가시킴으로써 연구자들은 광합성에 이용할 수 있는 빛의 양을 증가시킬 수 있었으며 리모넨의 생산량을 7배까지 증가시킬 수 있었다.

그림: 이번 연구의 책임자인 Charles Halfmann

리모넨(limonene): 1,8-p-멘타다이엔이라고도 한다. 화학식 C10H16. D-형 및 L-형의 광학이성질체가 존재한다. D-리모넨은 오렌지유의 주성분으로서 약 90% 함유되어 있고, 이 밖에 레몬유·라임유·베르가모트유 등 식물정유 속에 함유되어 있어, 식물계에 널리 분포한다. 저온에서 질산의 작용으로 물을 가해서 포수 테르펜을 생성하고, 황산과 처리하면 테르피넨과 p-사이멘을 생성한다. 오렌지와 비슷한 향기가 나는 무색의 기름 모양 액체이며, 향료의 원료로 사용되고 있다. 공기와 빛에 의해 잘 산화된다.

* 자료 - KISTI 미리안 『녹색기술정보포털』