옥수수 전분에서 추출한 폴리락트산(PLA)은 환경에서 분해됩니다. 일반 플라스틱과 달리 PLA의 에스테르 결합이 미생물의 효소에 의해 가수분해되는 과정을 설명해주세요.

Question

옥수수 전분에서 추출한 폴리락트산(PLA)은 환경에서 분해됩니다. 일반 플라스틱과 달리 PLA의 에스테르 결합이 미생물의 효소에 의해 가수분해되는 과정을 설명해주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

옥수수 전분 등 식물 성분으로 만들어지는 폴리락트산(PLA)은 미생물이 분비하는 효소에 의해 서서히 분해되는 생분해성 고분자입니다. 이 분해 과정은 크게 수분이 고분자 사슬 사이로 침투하여 사슬을 끊어내는 단계와 미생물이 이를 완전히 소화하는 단계로 나뉩니다.

​가장 먼저 고분자 내부로 수분이 흡수되면서 긴 사슬 형태의 PLA가 젖산 단위로 쪼개지는 가수분해가 일어납니다. 이때 미생물에서 분비되는 에스테라아제나 리파아제 같은 효소들이 촉매 역할을 하여 분해 속도를 높입니다. PLA의 기본 구조인 에스테르 결합은 화학적으로 물 분자와 반응하기 쉬운 구조인데 효소가 이 결합 부위에 달라붙어 물과 반응하게 유도함으로써 긴 분자 고리를 끊어냅니다.

​사슬이 끊어져 저분자 화합물인 젖산이나 올리고머로 변하면 미생물은 이를 세포막 안으로 흡수할 수 있게 됩니다. 세포 내부로 들어온 성분들은 미생물의 대사 과정을 거쳐 최종적으로 이산화탄소와 물로 전환됩니다. 이러한 과정은 퇴비화 시설처럼 온도와 습도가 높은 환경에서 더욱 활발하게 일어나며 결과적으로 자연에 유해한 잔류물을 남기지 않고 순환하게 됩니다.