S. Kim, J. Choi, S. Lee, DS. Hwang, G. Shin, J. Park, et al. (2026). Physically programmed vegan leather emulating the mechanical and sensory characteristics of animal leather from once-discarded gluten. Materials horizons, 13(1), 233-242. https://doi.org/10.1039/d5mh01579k

PubMed 41255347

[국문 제목]
폐기된 글루텐을 활용하여 동물 가죽의 기계적 및 감각적 특성을 모방한 물리적으로 프로그램된 비건 가죽

[Abstract]
The production of animal-derived leather raises substantial environmental and ethical concerns, prompting the search for sustainable alternatives. However, most synthetic leathers are not biodegradable and fail to replicate the tactile and mechanical properties of natural hide, while bio-based films often exhibit poor toughness/elongation and hydration sensitivity. Here, we report a chemical toughener-free process that transforms wheat gluten-a widely available but underutilized plant protein-into durable and biodegradable vegan leather. The facile process combines heating and UV exposure to induce depth-gradient protein denaturation of only plant-based ingredients. In the first stage, thermal conditioning promotes uniform distribution of glutenin and gliadin and optimizes hydrogen bonding, enhancing structural integrity. Subsequent brief, high-intensity heating and UV treatment initiate thiol-mediated crosslinking among cysteine residues and oxidized amino acids, forming a molecular network. The resulting material exhibits an exceptionally high toughness of 4.7 MJ m-3 and comparable water resistance to animal leather. The protein-based structure replicates the frictional feel, pliability, and surface micro-texture of natural leather, providing a comparable aesthetic and tactile experience. This material is fully soil-degradable, has a reduced carbon footprint by up to 13-fold compared to animal leather, provides waterless dyeing, and is even edible by insects. Therefore, the vegan leather developed in this study offers a scalable and eco-friendly alternative to conventional leather.

[초록 국문번역]
배경: 동물 유래 가죽 생산은 상당한 환경적 및 윤리적 우려를 제기하여 지속 가능한 대안을 모색하게 만들고 있다. 그러나 대부분의 합성 가죽은 생분해성이 아니며 천연 가죽의 촉각적 및 기계적 특성을 재현하는 데 실패하고, 바이오 기반 필름은 종종 낮은 인성/신장률과 수분 민감성을 보인다. 본 연구에서는 널리 이용 가능하지만 활용도가 낮은 식물성 단백질인 밀 글루텐(wheat gluten)을 내구성이 있고 생분해성인 비건 가죽으로 변환하는 화학적 개질제(chemical toughener)-프리 공정을 보고한다. 이 간편한 공정은 열처리(heating)와 자외선 조사(UV exposure)를 결합하여 식물 기반 성분만을 이용한 깊이 구배 단백질 변성(depth-gradient protein denaturation)을 유도한다. 첫 번째 단계에서 열적 컨디셔닝(thermal conditioning)은 글루테닌(glutenin)과 글리아딘(gliadin)의 균일한 분포를 촉진하고 수소 결합(hydrogen bonding)을 최적화하여 구조적 무결성(structural integrity)을 향상시킨다. 후속적인 짧고 고강도의 열처리 및 자외선 처리는 시스테인 잔기(cysteine residues)와 산화된 아미노산 간의 티올 매개 가교 결합(thiol-mediated crosslinking)을 개시하여 분자 네트워크를 형성한다. 결과로 얻어진 재료는 4.7 MJ m$^{-3}$의 매우 높은 인성을 보이며 동물 가죽과 비교할 만한 내수성(water resistance)을 갖는다. 이 단백질 기반 구조는 자연 가죽의 마찰감, 유연성 및 표면 미세 질감(surface micro-texture)을 재현하여 유사한 심미적 및 촉각적 경험을 제공한다. 이 재료는 완전히 토양 분해성이며, 동물 가죽 대비 최대 13배까지 탄소 발자국(carbon footprint)이 감소하고, 물 없는 염색(waterless dyeing)이 가능하며, 심지어 곤충에게 먹힐 수 있다. 따라서 본 연구에서 개발된 비건 가죽은 기존 가죽에 대한 확장 가능하고 친환경적인 대안을 제공한다.