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플라스틱을 음식으로 바꾸는 효모


 (This cookie is made using waste plant materials and plastic and could feed humans everywhere from submarines to spaceships. Credit: SIU Carbondale Communications)

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넘쳐나는 플라스틱 쓰레기를 처리하기 위해 과학자들은 다양한 업사이클링 기술을 개발하고 있습니다. 대표적인 것은 분자 결합을 끊어 더 단순한 석유화학 제품으로 만들거나 대체 연료로 만드는 것입니다.

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남부 일리노이 대학교(SIU) 카본데일 연구팀 (Southern Illinois University (SIU) Carbondale)은 일반적으로 잘 시도되지 않는 새로운 업사이클링 기술을 시도했습니다. 효모를 이용해 플라스틱과 농업 폐기물을 식용 단백질과 맛을 내는 향미 분자(flavoring molecules)로 전환하는 것입니다.

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이 연구는 나사의 지원을 받고 있는데, 극도로 자원이 제한적인 장거리 우주 탐사, 예를 들어 달 기지나 회성 유인 탐사에서 자원을 재활용하는데 큰 도움이 될 수 있습니다. 물론 더 나아가 현재 인간이 직면한 심각한 폐기물 문제와 식량문제를 해결하는데 도움이 될 것입니다.

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연구팀은 8월 23 일부터 27일까지 매코믹 플레이스에서 열린 "생화학 및 화학 생물학 분야 학부 및 대학원 연구" 심포지엄 에서 이 연구 결과를 발표했습니다. 연구팀은 플라스틱을 재활용하여 더 가치 있는 제품을 만드는 기술을 개발하던 중 플라스틱도 탄소이고 음식도 탄소라는 데 착안해 식품을 만드는 데 집중해 연구를 진행했습니다.

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연구팀은 우선 가장 흔한 플라스틱엔 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에 집중했습니다. 흔히 페트병이라고 불리는 플라스틱 용기를 만드는 PET는 탄소가 풍부한 분자를 포함하고 있어 화학적으로 단백질과 같은 물질로 재구성될 수 있습니다. 따라서 실험실에서 화학 반응과 용매를 이용해 여러 단계에 걸쳐 단백질로 바꿀 수 있지만, 더 간단하고 환경 친화적인 해결책은 미생물을 이용하는 것입니다.

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이 대학의 라히루 자야코디(Associate Professor Lahiru Jayakody)와 그의 대학원생 산디야 자야세카라(Sandhya Jayasekara)는 제빵 효모를 포함한 다양한 효모를 프로그래밍하여 플라스틱과 농업 폐기물에 존재하는 분자를 단백질, 비타민 및 향료로 변환하도록 변경했습니다.

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다만 효모가 바로 플라스틱 페기물과 음식물을 분해하면 시간이 오래 걸리기 때문에 전처리 과정으로 PET 플라스틱, 버려진 옥수수 줄기와 잎, 기타 바이오매스를 산화 수열 용해( oxidative hydrothermal dissolution)라는 자체 개발 공정을 통해 처리했습니다. 이는 고온 고압에서 물과 산소를 사용하여 단단한 물질을 미생물이 분해할 수 있는 크기로 분해하는 공정입니다.

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이렇게 처리된 원료에 프로그램된 효모에 넣어 단백질, 지방, 산을 포함한 다양한 새로운 식품 성분으로 변환시킵니다. 마지막으로 이 혼합물에 섬유질, 전분, 감미료를 첨가하고 3D 프린터를 통해 압출하면 단백질이 풍부한 쿠키인 마이크로바이트(µBites)로 만들 수 있습니다. (사진) 물론 바로 식품으로 승인된 것은 아니고 테스트를 위해 관련 기관의 승인을 기다리고 있는 상황입니다.

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연구팀은 마이크로바이트를 좀 더 먹기 좋게 만들기 위해 몇 가지 변형을 시도했습니다. 일부 제빵 효모는 식물 바이오매스에서 바닐라 향을 생산할 수 있고, 다른 균주는 PET에서 추출한 에틸렌 글리콜을 체내에서 비타민 A로 전환할 수 있는 베타카로틴으로 바꿀 수 있습니다. 이는 앞으로 식품 산업에서 사용할 수 있는 첨가제가 될 수 있습니다.

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앞으로 늘어나는 식량 수요와 우주 비행사의 식량 등 특수 상황에서 식량 수요를 감당할 수 있는 신기술이 될 수 있을지 주목됩니다.

참고

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Engineered yeast consortia for converting plastic and biomass-derived compounds into valuable food additives: acs.digitellinc.com/live/37/session/586399

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https://phys.org/news/2026-08-yeasts-pet-plastic-crop-protein.html

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