미생물과 식물은 무기물인 황 화합물로부터 모든 생물에게 필수적인 황 함유 아미노산(cysteine(Cys), methionine 등)을 합성할 수 있으나 인간을 포함한 동물은 이것을 합성할 수 없다. 따라서 동물은 생명활동에 필수적인 유기 황 화합물을 식사(음식)를 통해 섭취 해야 하며 황 자원을 미생물과 식물에 전적으로 의존 하고 있다. 일본에서 황 함유 아미노산의 시장 규모는 식품, 사료첨가물에의 이용을 포함해 약 1조 엔 (한화 약 10조원)에 이르고 있다.

그림1 생물학적 황 순환과 황 함유 아미노산(유기 황 화합물)의 중요성

한편, 화장품, 의약품, 건강식음료 등 다양한 산업계 에서는 새로운 항산화 기능성 소재분자에 대한 요구가 급속히 높아지고 있다. 현재 항산화 분자소재로는 비타민 C와 폴리페놀류 등 다방면에 걸쳐 있으나 본고에 서는 다양한 산화상태에서 생체의 많은 산화환원반응과 관련된 ‘황’을 포함한 분자들에 주목한다. 대표적인 것으로 시스테인(Cys)과 글루타티온(glutathione) 등을 들 수 있다¹⁾²⁾ .

Cys는 미백효과 등 유용한 기능을 갖고 있어서 화장품에 배합되는 형태로 이용함으로써 세계 시장(53억 엔(한화 약 530억원))이 급속히 확대됐고 생산량은 2000년에 1,500톤이었으나 현재는 5,000톤까지 성장 하고 있다. Cys의 제조방법은 현재 비용측면에서 유리한 인모(人毛, 사람 머리카락)로부터의 화학적 추출법의 비율이 높다. 그러나 제조공정에서 산(酸) 용제를 사용함으로써 안전과 환경부하 측면에서 배려를 중시하는 소비자 의식의 시대적 변화에 따라 생산성이 향상된 미생물에 의한 저비용의 발효생산법으로 바뀌고 있다.

2013년 일본의 아지노모토(주)는 Wacker사(독일)에 이어 세계에서 두번째로 미생물 발효생산법에 의한 Cys의 산업적 생산에 성공했다. 또한 오래 전부터 실현되고 있던 다른 아미노산류의 발효생산과 비교하면황 자원인 티오황산염이 비싸기 때문에 Cys의 제조비 용은 지금도 높은 편이다. 따라서 보다 저렴한 황산염의 효율적인 활용기술의 개발은 여전히 중요하다고 할수 있다. 한편, 황 화합물에서 가장 기본적인 Cys의 발효생산기술이 실용화된 현재는 이것을 기반기술로 하는 새롭고 다양한 차세대의 황 함유 분자소재의 발효 생산 기술개발의 시대로 돌입하고 있다고 생각된다.

大津厳生(오오츠 이와오, Iwao Ohtsu), 河野祐介(가와노 유스케, Yusuke Kawano)

佐藤康治(사토 야스하루, Yasuharu Satoh), 大利 徹(다이리 도오루, Tohru Dairi)

※ 이 기사는 프레그런스저널코리아에 수록된 기사입니다. 이 기사의 전체 내용은 프레그런스저널코리아 2018년 8월호에서 확인하실 수 있습니다.