루테인을 포도당으로 만든다고? KAIST가 밝힌 생명공학의 새로운 길
카이스트 이상엽 교수팀이 개발한 루테인 대량생산 기술이 주목받고 있습니다.
기존의 식물 추출 방식에서 벗어나 미생물을 활용한 친환경적 방법으로, 생산 속도와 효율 모두를 획기적으로 개선했습니다.
이 기술은 단순한 생명공학의 발전을 넘어 고부가가치 천연물 시장의 판도를 바꿀 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 루테인의 정의부터 기술의 핵심, 산업적 의미까지 함께 살펴보겠습니다.
루테인이란 무엇이며, 왜 중요한가
루테인은 눈 건강에 탁월한 효과를 가진 대표적인 카로티노이드 계열 천연 색소입니다.
황반색소 밀도를 유지해 시력을 보호하며, 노화로 인한 안질환 예방에도
도움이 되는 기능성 성분으로 알려져 있습니다. 시금치, 케일, 금잔화 등에
함유되어 있지만 식이섭취만으로는 충분한 양을 확보하기 어렵습니다.
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기존 생산 방식의 한계와 문제점
기존에는 금잔화에서 루테인을 추출했지만, 이 방식은 경작지 확보, 재배 시간(약 200일), 낮은 생산 효율 등의 문제를 안고 있었습니다.
게다가 기존의 미생물 생산 기술은 부산물 발생량이 많고, 루테인의 축적
량에도 한계가 있었기 때문에 상용화가 어려웠습니다.
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카이스트의 전자 채널링 기반 생산 기술
이상엽 교수팀은 루테인 생산의 효율성을 높이기 위해 전자 채널링 전략을 도입했습니다.
효소들을 스캐폴드 단백질 구조에 정렬해 반응속도를 높이고
기질과 전자의 효율적 공급이 가능하도록 설계했습니다. 이로 인해 루테인의
대사 경로가 최적화되며, 빠르고 안정적인 생산이 가능해졌습니다.
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코리네박테리움 글루타미쿰의 역할
이번 기술의 핵심은 GRAS로 분류되는 안전 미생물, 코리네박테리움 글루타미쿰을
활용했다는 점입니다.
이 균주는 기존에 글루탐산과 라이신 생산에 사용된
바 있으며, 내독소가 없어 식품 및 의약품 원료로 적합합니다.
구분 특성
안전성 GRAS 등재로 식품용 사용 가능
생리적 장점 내독소 없음, 고밀도 배양 가능
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실제 생산성과 기술적 성과
해당 기술을 통해 54시간 만에 1.78g/L의 루테인을 생산하는 데 성공했습니다.
이는 시간당 32.88mg/L의 생산성을 의미하며, 식물 기반 생산 방식과
비교해 현저히 빠르고 효율적인 수치입니다.
항목 수치
총 생산량 1.78g/L
시간당 생산성 32.88mg/L
총 생산 시간 54시간
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친환경성과 경제적 효용성
기존의 추출형 루테인 생산은 환경 비용이 높았습니다. 하지만 KAIST 기술은
포도당만을 탄소원으로 사용하여 환경 부담을 줄였고, 대규모 발효가
가능한 미생물 시스템을 활용함으로써 경제성과 지속 가능성 모두를
확보했습니다.
이 기술은 특히 고령화 사회에서 루테인 수요 증가에 대응할 수 있는 산업적 대안으로 떠오르고 있습니다.
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기술사업화와 상용화 추진
이상엽 교수는 본 기술을 교원창업기업 ㈜실리코바이오를 통해 사업화할 계획입니다.
이 기업은 이미 다양한 생명소재 기술의 사업화를 추진해왔으며,
루테인을 시작으로 다른 고부가가치 천연물 생산 기술로도 확장할
가능성이 높습니다.
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향후 전망: 천연물 시장의 새로운 패러다임
이번 연구는 단지 루테인의 생산 효율을 높인 데 그치지 않습니다.
전자 채널링 전략과 GRAS 균주의 조합은 다양한 천연물 생산에 적용될 수 있는 범용 플랫폼 기술입니다.
향후 지아잔틴, 아스타잔틴,
리코펜 등 다양한 기능성 물질의 미생물 생산도 가시화될 것으로
전망되며, 이는 식품, 의약품, 기능성 화장품 시장 전반에 큰 영향을
미칠 수 있습니다.
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