KAIST “미생물로 ‘계란’ 대체물 생산…식량자원 확보에 기여 기대”

미생물로 계란과 유사한 성질의 대체물을 생산하는 내용의 논문이 발표됐다. 이는 흡사 공장처럼 가축을 사육·생산하는 방식의 국내 축산 환경 문제를 해결하고, 지속가능한 식량 체계를 구축하는 데 기여할 수 있다는 기대감을 갖게 한다.

KAIST는 생물공정연구센터 최경록 연구교수와 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 ‘미생물 유래 친환경 액상 계란 대체물 개발’ 논문을 발표했다고 4일 밝혔다.

최 교수와 이 교수는 미생물 용해물의 가열로 만들어진 젤이, 삶은 계란과 유사한 미시적 구조와 물리적 특성을 갖는다는 것을 확인했다. 또 미생물로 유래된 식용 효소 또는 식물성 재료를 첨가해 다양한 식감을 구현하는 것이 가능하고, 나아가 액체 상태인 용해물로 머랭 쿠키를 굽는 등 미생물 용해물이 난액을 기능적으로 대체할 수 있다는 점을 규명했다.

미생물 용해물의 거품 형성 능력 및 머랭 쿠키 제작 예시 자료. KAIST 제공

그간에도 비동물성 단백질을 기반으로 하는 계란 대체제 개발은 진행돼 왔다. 하지만 계란의 영양을 온전하게 제공하는 동시에 젤화, 거품 형성 등 난액(卵液)이 요리 재료로써 갖는 기능적 특성을 구현할 대체제는 아직까지 개발되지 않은 상황이다.

연구진은 이 같은 상황을 고려해 미생물 바이오매스를 난액 대체제로 개발하는 것을 시도했다. 미생물 바이오매스의 경우 단위 건조 질량당 단백질 함량이 육류와 비견될 수 있다는 점에 주목한 것이다.

인류의 오랜 섭취 경험을 통해 효모, 고초균, 유산균 및 기타 프로바이오틱스 균주 등 다양한 미생물의 안정성이 검증된 점과 고품질의 영양성분을 가졌다는 점도 미생물 바이오매스를 난액 대체재로 개발하는 데 영향을 줬다. 여기에 미생물 바이오매스를 생산할 때 발생하는 이산화탄소 양이 상대적으로 적고, 물과 토지 등 많은 양의 자원이 요구되지 않는 점도 십분 반영됐다.

다만 미생물 배양으로 회수한 반고체 상태의 미생물 바이오매스를 가열했을 때 난액과 달리 액상으로 변하는 것이 관찰되는 것은 연구과정에서 해결해야 할 과제가 됐다.

이에 연구진은 계란찜을 만들기 위해선 먼저 계란의 껍데기(난각·卵殼)를 깨트리고, 난액을 모아야 한다는 사실에 착안, 미생물의 세포 구조 중 난각에 상응하는 세포벽과 세포막을 파쇄해 미생물 용해물을 제조했다. 또 이를 가열할 경우 난액처럼 단백질이 응고돼 젤 형태로 변하는 것을 최종 확인했다. 미생물로 계란과 유사한 성질의 대체물을 생산할 수 있다는 연구결과가 완성된 것이다.

이상엽 특훈교수. KAIST 제공

이상엽 KAIST 특훈교수는 “미생물로 생산한 계란 대체물은 영양적으로도 우수한 성분을 가져 평상시 식량으로 활용되는 것은 물론 미래 장거리 우주여행 식량, 전시 상황 등 긴급 상황 때 비상식량 등으로도 활용하기에도 적합하다”며 “무엇보다 지속 가능한 식량 체계를 확보하는 데 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 석유대체 친환경 화학기술개발사업의 ‘바이오화학산업 선도를 위한 차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발’ 과제와 농촌진흥청이 지원하는 농업미생물사업단의 ‘미생물 대사시스템 제어를 통한 무기물로부터의 단백질 생산 기술 개발’ 과제의 연장선에서 수행됐다.