Polystyrene microplastics biodegradation by gut bacterial Enterobacter hormaechei from mealworms under anaerobic conditions: Anaerobic oxidation and depolymerization

□ 폴리스타이렌 계열의 플라스틱 및 미세플라스틱을 무산소 조건에서 생분해할 수 있는 신규미생물의 특성 규명

o 서울대학교 농업생명과학대학 농생명공학부 동물생명공학전공 김영훈 교수 연구팀은 7월 19일 환경과학 분야의 국제적인 저명학술지인 ‘Journal of Hazardous Materials’(IF=13.6, ENVIRONMENTAL SCIENCES 카테고리 10/274, 상위 3.5%, Q1)에 농축산 자원인 밀웜과 청국장에서 분리한 미생물의 폴리스타이렌 계열 플라스틱 생분해 능력을 평가한 연구내용을 게재했다.

o 폴리스타이렌은, 식품 포장재, 해양 부표 등에 전 세계적으로 이용되는 합성 플라스틱이다. 폴리스타이렌 계열 플라스틱은 충격에 취약해 쉽게 부서지지만, 화학적으로는 매우 안정된 분자구조로 되어 있어, 잘게 부서질 뿐 미생물에 의한 생분해는 매우 어려운 물질이다. 이 때문에 해양과 토양의 미세플라스틱 오염 유발하는 주요 원인 플라스틱 중 하나이다. 따라서, 폴리스타이렌 계열의 플라스틱을 생분해할 수 있는 미생물 자원을 확보하는 것은 필수적이다.

o 연구팀은 학계에서 처음으로 산소조건뿐만 아니라 무산소 조건에서도 폴리스타이렌 계열 플라스틱분해가 가능한 엔테로박터 호마에체이(Enterobacter hormaechei) LG3 균주를 밀웜 장관에서 발견했다.

o 새롭게 분리된 LG3 균주의 경우 호기조건 뿐만 아니라 혐기조건에서도 효과적으로 수중 속의 미세플라스틱 표면에 달라붙어 미세플라스틱을 침전시키는 것을 확인했다. 미세플라스틱의 경우 작은 크기 때문에 폐수처리 과정에서 효과적으로 침전 및 여과를 못 하므로 많은 미세플라스틱이 해양으로 유입되는데, 김영훈 교수 연구팀이 확보한 LG3 균주는 수중 폴리스타이렌 미세플라스틱을 효과적 생분해시킬 뿐만 아니라, 침전시키는 기능을 수행할 수 있음을 확인했다.

o 또한, 연구팀은 한국 전통 발효음식인 청국장에서 분리된 아밀로리쿼페시엔스(Bacillus amyloliquefaciens) SCGB1 균주 또한, 효과적으로 폴리스타이렌 계열의 플라스틱을 산소조건에서 분해할 수 있음을 본 연구를 통해 증명하였다. 연구팀은“폴리스타이렌이 가지는 구조적 안정성 때문에, 이를 분해할 수 있는 미생물은 매우 희귀한데, 우리나라 전통 발효음식인 청국장에서도 플라스틱분해 미생물을 분리할 수 있었다는 것은 매우 흥미로운 결과”라고 밝혔다.

o 수많은 미세플라스틱이 해양 및 육지 생태계를 위협하고 있어 연구팀은 “무산소 조건은 일반적인 동물의 장 환경 조건과 유사하며, 이러한 무산소 조건에서 플라스틱분해 미생물이 미세플라스틱을 만났을 때, 미생물은 미세플라스틱을 분해하면서 어떠한 대사물질을 만들고, 또한, 플라스틱을 분해하는 과정에서 미생물의 생리학적 성질은 어떻게 변하는지 구명한 본 연구는 앞으로 미세플라스틱 위해성을 줄이는 연구의 중요한 초석이 될 것으로 기대되어 진다.”라고 말했다.