광운대, 항산화물질 연속 생산기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 광운대 연구진이 황산화물질의 연속 생산이 가능한 기술을 개발했다. 광운대는 박철환 화학공학과 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 26일 밝혔다.

푸에라린 합성의 반연속식 시스템 적용 과정(사진=광운대 제공)

연구팀은 황산화물질 합성에 필요한 고정화효소의 안정성을 개선하는 방안을 고안했다. 이를 통해 플라보노이드 유도체 생산의 산업 적용 가능성을 제시했다.

플라보노이드는 식물에서 발견되는 천연 항산화제의 총칭이다. 황산화효과를 비롯해 항암·항염증·노화 방지 효과를 나타낸다. 건강에 대한 관심이 커질수록 플라보노이드와 같은 천연 항산화 물질이 주목받게 된다. 그중에서도 푸에라린(puerarin)은 번식력이 우수한 칡(갈근) 속에 풍부하게 함유된 항산화 물질로 바이오매스로도 활용된다.

푸에라린을 비롯한 플라보노이드는 생체이용률이 낮다. 이 때문에 효소를 이용, 플라보노이드 유도체를 합성함으로써 이를 개선하려는 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

다만 합성 조건의 까다로움으로 인해 연속식 합성까지 수행한 연구는 거의 존재하지 않는다. 플라보노이드 유도체의 연속 생산에 대한 연구는 제한적이란 것. 이런 점에서 플라보노이드 유도체 생산공정의 실용성을 높이기 위한 연구가 필요한 상황이다.

플라보노이드 유도체의 연속 생산이 어려운 원인 중 하나는 합성에 사용되는 고정화효소의 낮은 안정성 문제이다. 현재 시중에 판매되고 있는 고정화효소 제품은 주로 흡착과 같은 물리적 방식의 고정화를 통해 제조되고 있다. 이 경우 지지체로부터 효소가 이탈되기 쉬워 반응 조건의 조절이 어렵고 분리·정제 과정이 복잡해진다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 이번 연구에서 글루타르알데하이드 분자를 활용한 공유 결합 고정화 방식을 적용했다. 이를 통해 제조된 고정화효소는 기존보다 강력한 결합으로 효소 손실을 일으키지 않아 안정성이 개선된다. 향상된 작동 안정성을 갖춘 고정화효소는 연속 반응기에 적용할 수 있어 일관된 품질을 유지할 수 있다.

광운대 관계자는 “이번 연구에서는 항산화 물질인 푸에라린 합성에 필요한 고정화효소의 안정성을 개선하는 방안을 고안했다”며 “동시에 신규 고정화효소를 활용한 반연속식 합성 반응을 통해 플라보노이드 유도체 생산의 연속 반응기 운전과 산업으로의 적용 가능성을 제시했다”고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(한국연구재단)와 해양수산부(국립해양과학기술원)의 연구 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(Chemical and Biological Technologies in Agriculture) 3월 14일자 온라인판에 게재됐다.