효소는 생체촉매(biocatalyst)로서 생체 내에서 일어나는 모든 화학반응에 관여하는 것으로 'enzyme'이라는 용어는 'in yeast'라는 뜻으로 1877년부터 정식으로 사용하기 시작했다.

미생물은 일반적으로 어느 종류의 효소를 다량 생성·축적하는 경향이 있으므로 미생물에 의한 특정 효소의 생산을 목적으로 하는 경우에는 먼저 목적 효소를 생산하는 미생물의 검색이 필요하다.

과학자들은 다양한 화학반응을 실행할 수 있는 효소를 찾으려고 부단히 노력하고 있다. 효소는 보통의 촉매보다 더 효과적이고, 원하는 생성물을 더 특이적으로 생성시키고, 부가적으로 처리해야 할 부산물을 거의 형성시키지 않기 때문이다. 특히 효소를 이용한 반응은 유독성 용매를 사용하지 않기 때문에 폐기물의 양을 줄일 수도 있다. 이것이 녹색화학의 출발선상일 것이다.

기업들은 극한 미생물에 존재하는 특별한 효소의 특징을 연구하기 위해 거액을 투자하고 있다. 극한 미생물이란 일반적인 생물들은 살 수 없는 악조건에서 사는 미생물을 말한다. 과학자들은 보통의 효소를 극한 미생물의 효소로 대체하기를 원한다.

다양한 공업적 측면에서 화학반응은 높은 온도와 압력 하에서 진행된다. 효소는 이 과정들을 꽤 낮은 온도와 압력에서 일어나도록 한다. 따라서 이 반응 과정에 적당한 효소를 이용하면 에너지와 고가 장비 구입비를 절약할 수 있다.

효소를 사용하는 다른 분야는 오염을 제거하는 것이다. 예를 들어 매우 안정한 오염물질인 PCB(polychlorinated biphenyl)는 1200℃에서 소각된다. PCB 혹은 이런 독성 오염물질을 분해할 수 있는 잠재력을 가진 미생물이 분리되었다.

한 때는 비생분해성 세제, ABS(alkylbenzenesulfonate)가 많이 이용되었다. 그러나, 비누 거품이 하수처리장에 쌓여가기 시작했고, 강 혹은 어떤 지역에서는 마시는 물에도 나타났다. 즉 ABS분자는 하수처리장의 미생물에 의해 쉽게 분해되지 않아 심각한 문제가 야기되었다.

그래서 직선형 탄소사슬을 갖는 것으로 LAS(linear alkylsulfonate)라고 칭하는 생분해성 세제가 등장했다. 미생물은 LAS분자의 탄소원자들을 한 번에 2개씩 분해하는 효소를 생산하여 LAS분자를 분해할 수 있다.

과학의 발전은 경이롭다. 비누의 단점을 극복하기 위해 합성세제가 등장했다. 환경문제를 해결하기 위해 비생분해성 ABS세제는 생분해성 LAS세제로 대체되었다. 여기서도 난제의 해결에 효소가 유유히 등장했다. 이런 분해반응은 술과 관련하여 건강과 밀접한 관계가 있다. 술을 조금만 마셔도 괴로워하는 이들은 알코올이 1차 분해된 뒤 생성되는 아세트알데하이드라는 독성물질을 분해하는 인체내 효소인 아세트알데하이드 탈수소효소(acetaldehyde dehydrogenase)가 제 역할을 하지 못하는 경우가 대부분이다. <제주대학교 화학과 교수>