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KAIST, 일곱 빛깔 무지개 천연 색소 만드는 미생물 균주 개발

송고시간2021-06-08 13:00

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한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 특훈교수와 양동수·박선영 박사 연구팀이 일곱 빛깔 무지개색 천연 색소를 생산하는 미생물 균주를 개발했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 빨강·주황·노랑 카로티노이드(동식물에 분포된 노란·붉은 색소)와 이를 확장한 7가지 무지개색을 생산할 수 있는 대장균을 배양하는 데 성공했다.

비올라세인 유도체(박테리아에서 발견되는 청보라색 색소) 계열의 '프로비올라세인'(초록)과 '프로디옥시비올라세인'(파랑), '비올라세인'(남색), '디옥시비올라세인'(보라)을 생산하는 대장균까지 개발함으로써 일곱 빛깔 무지개 색소를 모두 생산할 수 있게 됐다.

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초록·남색 색소 생산은 처음…공정 효율 높이고 비용은 낮춰

연구팀이 개발한 일곱 빛깔 무지개 천연 색소
연구팀이 개발한 일곱 빛깔 무지개 천연 색소

[KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 특훈교수와 양동수·박선영 박사 연구팀이 일곱 빛깔 무지개색 천연 색소를 생산하는 미생물 균주를 개발했다고 8일 밝혔다.

식품·화장품 등에 널리 쓰이는 색소는 대부분 석유 화합물 기반 합성 물질로 만들어져 먹거나 피부에 흡수될 경우 건강에 해로울 수 있다.

그뿐만 아니라 합성 색소로 옷감을 염색하면서 발생하는 폐수가 전체 산업용 폐수의 20%에 달하는 등 환경 오염에도 악영향을 미친다.

이 때문에 미생물을 이용해 천연 색소를 생산하려는 연구가 활발히 진행되고 있지만 값비싼 생산 공정과 낮은 수율로 실용화가 어려웠다.

특히 미생물을 이용한 초록·남색 천연색소 생산은 보고된 바 없다.

연구팀은 빨강·주황·노랑 카로티노이드(동식물에 분포된 노란·붉은 색소)와 이를 확장한 7가지 무지개색을 생산할 수 있는 대장균을 배양하는 데 성공했다.

왼쪽부터 양동수·박선영 박사
왼쪽부터 양동수·박선영 박사

[KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

미생물의 복잡한 대사 회로를 조작하는 시스템 대사공학 기술을 이용해 카로티노이드 계열 색소인 '아스타잔틴'(빨강), '베타카로틴'(주황), '제아잔틴'(노랑)을 생산해 냈다.

비올라세인 유도체(박테리아에서 발견되는 청보라색 색소) 계열의 '프로비올라세인'(초록)과 '프로디옥시비올라세인'(파랑), '비올라세인'(남색), '디옥시비올라세인'(보라)을 생산하는 대장균까지 개발함으로써 일곱 빛깔 무지개 색소를 모두 생산할 수 있게 됐다.

미생물 내에 존재하는 소수성(疎水性·물을 배척하는 성질) 색소는 세포 밖으로 배출되지 않고 세포 안에 쌓이지만, 세포 수용력에 한계가 있어 소수성 색소를 일정한 양 이상으로는 생산하기 어려웠다.

연구팀은 세포 모양을 바꾸거나 세포 내 소낭을 만들어 미생물 밖으로 소수성 색소를 분비하는 방법으로 색소를 높은 효율로 생산하는 데 성공했다.

산업 공정의 부산물로 나오는 저렴한 바이오매스인 글리세롤을 에너지원으로 사용해 천연 색소를 생산하는 대장균 균주를 개발한 것으로, 생산 비용을 낮춰 미생물 기반 천연색소 생산 공정의 산업화 가능성을 높였다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 지난달 25일 자 온라인판에 표지논문으로 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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