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“황금클로렐라 식품에 적용하면 풍미ㆍ영양 좋아져”식품과학회 학술대회서 ‘기능성식품으로서 미세조류’ 심포지엄
나명옥 기자  |  myungok@foodnews.co.kr
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승인 2020.07.02  16:22:24
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▲ 2일 광주 김대중컨벤션센터에서 개최된 한국식품과학회 국제학술대회에서 미세조류 심포지엄을 듣고 있는 학회 회원들.

미세조류가 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 흡수해 산소와 유기 고분자물질을 생산할 수 있는 생물자원으로서 새로운 가치를 인정받고 있다. 한국식품과학회 2020년 국제학술대회가 열리고 있는 광주 김대중컨벤션센터에서 2일 ‘기능성식품으로서 미세조류’ 심포지엄이 개최됐다. 이날 심포지엄에서는 △미세조류의 기능 및 활용 △광 생물 반응기에서 카로티노이드를 생산하는 미세조류 배양 △최첨단 기술로 미세조류 제품 생산성 제고 △기능성 및 영양 제품에 미세조류의 산업적 적용 등 미세조류에 대한 최신 연구결과를 발표했다. 심포지엄에서 발표된 주요 내용을 요약 소개한다.

   
판철호 박사
한국과학기술연구원
천연물연구소 책임연구원
   
김희식 박사
생명공학연구원 책임연구원
 
   
최윤이 박사
고려대 교수
 
   
전진영 박사
대상 책임연구원
 

미세조류의 기능 및 활용
판철호 박사(한국과학기술연구원 천연물연구소 책임연구원)

미세조류는 인간의 영양 보충을 위한 단백질, 지방산, 섬유질, 2차 대사물 및 풍부한 미네랄 공급원으로서 다양한 건강기능식품 소재로 강력한 잠재력이 있다. 이 연구에서는 미세조류의 프리바이오틱스 효과를 규명하기 위해 식용 미세조류 3종(Chlorella vulgaris, Chlorella protothecoides, Schizochytrium sp.)의 장 마이크로바이옴에 대한 효과를 조사했다.

시험관에서 소화모사를 통해 연구자들은 소화과정에서 흡수되지 않은 미세조류의 영양소가 장 마이크로바이옴에 영향을 줄 수 있을 것으로 생각했다. 장 마이크로바이옴을 이용한 대장모사에서 미세조류 처리 그룹은 프로피오네이트(propionate)의 비율을 유의적으로 증가시킴을 확인했다(대조군: 19.14%, 이눌린: 18.38%, C. vulgaris: 25.80%, C. protothecoides: 25.46%, Schizochytrium sp.: 25.56%). 프로피오네이트는 체중 감소와 병원체 감염 억제에 효과적인 것으로 보고된 단쇄지방산이다.

16S rRNA 유전자 분석과 장 마이크로바이옴 프로파일링으로부터 프로피오네이트 대사에 관여하는 Bacteroides(대조군: 1.91%, 이눌린: 2.61%, C. vulgaris: 14.77%, C. protothecoides: 11.17%, Schizochytrium sp.: 5.51%)와 Dialister(대조군: 0.08%, 이눌린: 2.06%, C. vulgaris: 6.79%, C. protothecoides: 4.45%, Schizochytrium sp.: 4.48%) 미생물의 비율이 상대적으로 높아짐을 확인했다. 이러한 결과는 미세조류의 프로바이오틱스 사용에 대한 과학적 근거로 활용될 수 있을 것이다.

광 생물 반응기에서 카로티노이드를 생산하는 미세조류 배양
김희식 박사(생명공학연구원 책임연구원)

미세조류는 지구온난화 주범인 이산화탄소를 흡수해 산소와 유기 고분자물질을 고효율로 생산할 수 있는 생물자원으로, 인공 배양으로 천연 유용물질 생산부터 환경문제 해결 등을 위해 전 세계적으로 다양하게 활용되고 있으며, 새로운 생물자원으로서 가치를 인정받고 있다. 일부 미세조류는 GRAS로서 건강기능식품이나 화장품 소재 등으로 활용되며, 바이오의약 소재로도 그 활용 범위를 넓혀 가고 있다.

미세조류는 광합성 수생 생물자원으로서 빛을 흡수하고, 빛으로부터 세포를 보호하는 기작 및 대사산물이 발달돼 있으며, 특히 이와 관련된 카로티노이드 색소를 다양하게 생합성하는 것으로 알려져 있다. 그중 루테인은 이미 눈 건강을 위한 건강기능식품 소재로 널리 활용되고 있으나, 아직까지는 산업적으로 미세조류가 아닌 금잔화로부터 루테인을 얻고 있다.

이번 연구에서는 루테인을 미세조류로부터 고효율로 생산할 수 있는 내부광 광 배양기(intra light photobioreactor: IL-PBR)를 개발해 그 생산성을 10배 이상 높였으며, 배양기 규모를 1톤까지 확대했다. 또, 루테인의 새로운 기능인 피부 미백효과를 검증해 그 활용 범위를 크게 넓힐 수 있게 됐다.

최첨단 기술로 미세조류 제품 생산성 제고
최윤이 박사(고려대 교수)

미세조류 바이오매스 활용 기능성 건강식품이나 생리활성 물질 생산은 그 가치가 높아 각광받고 있다. 이중에서도 특히 헤마토코쿠스라는 미세조류 기반의 아스타잔틴 생산은 최근 더욱 주목받고 있다.

아스타잔틴은 카로티노이드의 일종으로 높은 항산화력으로 다양한 생리활성 소재 물질로 활용할 수 있지만, 미세조류 헤마토코쿠스에서 아스타잔틴을 상용화하려면 많은 시간과 노동력 및 장비 재료 등의 투입이 필요해 생산단가가 높은 실정이다. 따라서 아스타잔틴과 같은 미세조류 유래 유용물질 생산의 경제성을 높일 필요가 있다.

이번 발표에서는 이러한 아스타잔틴과 같은 미세조류 유용물질 생산을 조금 더 쉽게 향상시키기 위해 새로운 전략을 모색했다. 우선 미세조류와 상호작용 할 수 있는 박테리아를 활용해 목표하는 아스타잔틴의 생산성을 높일 수 있었다. 또 미세조류 유래 생리활성 물질의 생산을 보다 빨리 유도시키기 위해 미세유체 장치 기반의 기계적인 자극으로 생산성을 높였다.

마지막으로 전기자극 등을 미세조류 세포에 부하함으로써 아스타잔틴의 생산성을 높일 수 있었다. 이러한 다양한 전략은 미세조류 활용의 가능성을 높이기 위한 시도로 고무적이라고 할 수 있으며, 추가 기술 개발을 통해 그 생산을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

기능성 및 영양 제품에 미세조류의 산업적 적용
전진영 박사(대상 책임연구원)

건강과 다이어트, 친환경 라이프스타일로 식물성 식품을 선택하는 소비자가 늘면서 ‘식물기반(Plant-based)’ 식품시장 규모가 커지고 있다. 식물기반 식단에서 강조되는 것은 식물성 단백질이다. 오랫동안 육류가 단백질 공급의 주요 역할을 해왔지만, 건강과 친환경이 주요 소비트렌드로 자리매김하면서 식품분야는 식물성 단백질 시장이 확대되는 추세다. 단백질 총 섭취량만 고려하던 것에서 벗어나 이제는 단백질을 어떤 음식에서 얻을 것인가에 대한 문제가 중요해진 것이다.

대상㈜는 글로벌 식물기반 식품 트렌드에 적합한 소재로 식물성 단백질이 60% 이상 함유돼 있고, 미네랄ㆍ베타글루칸 등 영양성분이 풍부한 ‘황금클로렐라’를 개발했다. 황금 클로렐라는 기존 클로렐라와 다르게 낮은 pH에서 안정적이며, 열을 가해도 물성이 변하지 않아 과자류, 즉석식품류, 음료류, 면류 등에 황금클로렐라를 활용해 영양성분 및 관능, 품질 특성을 알아봤다.

황금클로렐라를 일반식품과 음료에 적용하면 원재료 고유의 맛을 해치지 않고, 인공감미료 첨가 없이 풍미를 상승시킬 수 있으며, 외관상 자연적인 색감 증가로 제품 호감도를 높여줄 수 있는 것이 장점이다. 또 식물성 단백질, 베타글루칸의 공급원으로서 제품의 영양성분을 풍부하게 할 수 있다.

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  #황금클로렐라, # 대상
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