카이스트 생명화학공학과 이상엽 교수팀 연구

국내 연구진이 인체에 무해한 대장균으로 일곱 색깔 무지개색 천연색소를 만드는데 성공했다.

카이스트 생명화학공학과 연구팀은 대장균과 같은 미생물 균주를 이용해 ‘빨주노초파남보’ 일곱 빛깔 무지개색의 천연색소를 만드는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 표지논문으로 실렸다.

식품이나 화장품 등 우리가 일상에서 흔하게 접할 수 있는 색소들은 석유 화합물에서 생산되는 것들이다. 석유 화합물 유래 색소들이 일상생활에 다양하게 사용되다보니 건강이나 환경오염에 영향을 미칠 우려가 커지고 있다. 실제로 합성 색소를 이용한 염색 과정에서 발생하는 폐수는 전체 산업용 폐수의 17~20%를 차지한다는 보고도 있다. 이 때문에 건강, 환경오염 문제 때문에 천연색소 생산에 대한 관심이 높아지고 있지만 생산가격이 비싸고 수율이 낮아 산업화하기 어렵다. 빨강, 주황, 노랑, 파랑, 보라 등 천연색소는 낮은 효율로 생산이 가능하지만 초록, 남색의 생산은 아직 없는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 우선 지용성 식품과 옷감 염색에 사용되는 소수성 천연색소에 생산을 위해 대장균의 대사회로를 조작하는 대사공학을 활용했다. 대사공학적으로 조작된 대장균으로 카로티노이드 계열의 아스타잔틴(빨강), 베타카로틴(주황), 제아잔틴(노랑)과 비올라세인 유도체 계열의 프로비올라세인(초록), 프로디옥시비올라세인(파랑), 비올라세인(남색), 디옥시비올라세인(보라)을 생산할 수 있게 됐다.

미생물에서 소수성 색소가 만들어지면 세포 밖으로 배출되지 않고 세포 내부에 축적되는데 세포 수용력에 한계가 있기 때문에 일정량 이상 생산할 수는 없다. 이에 연구팀은 대사공학으로 세포 내 소낭을 만들어 미생물 내부에 소수성 천연색소 축적량을 늘렸다. 또 이들 미생물은 폐목재, 잡초 등 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스에서 얻을 수 있는 포도당이나 글리세롤을 먹이로 한다.

양동수 카이스트 박사는 “대사공학을 이용해 합성 색소를 대체할 수 있는 천연 무지개 색소를 처음으로 생산했다”며 “천연색소를 고효율로 생산할 수 있게 됨으로써 염료 뿐만 의약품, 영양보조제 등 다양한 제품에 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr