일반기술

콩기름 부산물을 이용한 소포로리피드 생산

콩기름 부산물(soybean dark oil, SDO)을 이용한 소포로리피드(sophororipid)의 생산 방법이다. 즉 SDO를 포함한 배지에서 칸디다 속 효모균을 배양시킨 후 배양액에 헥산과 에틸 아세테이드 용매로 처리하여 소포로리피드를 용출한 후 헥산으로 처리하여 잔류 오일을 제거하여 생산한다. 본 기술에 의해 대부분 그대로 폐기되는 SDO를 미생물 계면활성제의 생산에 저렴하게 재활용할 수 있다. 계면활성제는 묽은 용액에서 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 물질로서 저독성, 높은 생분해력, 환경적합성, 고도의 선택성, 극한온도와 pH 및 염류에서 특이적 활성을 갖는 미생물 계면활성제가 화학합성 계면활성제를 대체하고 있다. 미생물 계면활성제는 효모, 곰팡이, 박테리아 등 미생물에 의해 생산되는 생분해성 계면활성제로서 균주에 따라 세포외 또는 세포내에 생성된다. 생산에 있어 경제적 요인은 원료물질의 비용과 분리 및 그 생산성이 중요하다. 원료비용이 전체 생산비용의 40-50%에 이르므로 저렴한 원료물질을 개발하는 것이 중요하며, 탄수화물, 야채오일, 동물지방, 단일세포 오일과 같은 다양한 원료를 이용하여 소포로리피드를 생산하고 있다. 소포로리피드는 Candida bombicola에서 생산되는 글리코리피드 형태의 대표적 미생물 계면활성제로서, 탄화수소, 유지 등의 비수용성 탄소원을 공급하여 생산되며 주로 균체량의 증가가 정지한 배양후기에 생산되나 효모균 중 당류들로부터 직접 생산이 가능한 것도 있다. Candida bombicola ATCC22214 배양에 있어 글루코스와 천연유지류를 선택 조합시키거나, 효모균의 휴지균체를 이용하여 글루코스·효모 엑기스·요소 등의 배지에서 배양한 후 얻은 균체를 여러 종류의 탄소원 함유 용액과 반응시켜 생산하는데, 이 생산은 고비용과 낮은 수율의 문제점이 있다. 한편, 야채오일의 부산물 일종인 SDO는 흑색의 비식용 오일로서 지방산과 트리글리세리드로 구성되나 대부분 폐기되고 있으며 지방산 생산에 재활용될 뿐이다. 이에 콩기름 부산물인 SDO을 포함한 배지에서 칸디다 속 효모균을 배양시킨 후 소포로리피드를 추출함으로써 소포로리피드를 생산하고, 생산된 소포로리피드를 포함하는 계면활성제를 얻는 방법을 확보하였다. 콩기름부산물(SDO)가 0.5~20%로 포함된 배지에서 칸디다속 효모균(Candida bombicola, C. apicola, C. petrollium)을 배양시킬 때 에틸아세테이트로 처리하여 소포로리피드를 추출한 다음, 헥산을 처리하여 잔류오일을 제거하여 생산한다. 이 때 에틸아세테이트는 효모균 배양액의 100-200%로, 헥산은 10-50%로 처리된다. 계면활성제를 생산함에 있어 원료비용, 분리 및 그 생산성이 중요한데, 효모에서 생산된 소포로리피드 계면활성제는 가장 높은 생산량을 가지고 있고, 락톤형으로 항미생물활성을 나타내며, SDO는 원료물질로서 비용이 저렴하기 때문에 생산단가가 감소되고 생분해활성이 높아 환경보호에도 적합하여 산업상 유용하다.칸디다 속 효모균을 콩기름부산물(SDO)을 포함한 배지에서 배양시킨 후 배양현탁액을 발효기에 접종한 다음, 헥산과 에틸아세테이트로 처리하여 용출시켜 생산된 소포로리피드는 SDO를 재활용할 수 있어 환경친화적이다. 저렴한 SDO를 이용함으로써 저렴하게 대량생산할 수 있을 뿐만 아니라 항균용 세척제로도 유용하게 사용할 수 있다.국내 세제용 계면활성제 시장은 내수경기 위축, 국제유가 상승 및 원료 부족으로 삼중고를 겪고 있으며 시장이 감소하고 있다. 세제뿐만 아니라 산업용 제품에 폭넓게 이용되고 있는 계면활성제는 선진국을 중심으로 이미 시장이 성숙단계에 접어들어 수요둔화, 경쟁심화로 인해 둔화상태로서 2-3%의 성장을 나타내고 있지만, 최근 눈부신 성장을 하고 있는 중국에서는 수요가 급증하고 있다.발효공정을 이용하여 소포로리피드를 생산할 수 있으므로 기존시설을 이용하여 생산이 가능하다. 본 기술은 기존 생산문제점을 해결하여 저렴하게 생산하는 기술로서 미생물을 배양하여 생산하는 기업에서 적용하는 것이 바람직하며, 어려움이 없을 것으로 판단된다.