언제부터인가 우리는 ‘화석연료의 고갈’ ‘지구온난화’ ‘저탄소 녹색성장’과 같은 단어들을 주위에서 자주 듣게 되었다. 어느 날 갑자기 석유 생산이 중단 된다면 어떤 일이 벌어질까? 대부분의 교통수단이 멈출 것이며, 전기생산량의 상당 부분도 줄어들게 될 것이다. 교통수단과 전기가 절대적으로 부족한 상황은 문명화된 현대사회를 살아가는 우리로서는 감당하기 어려운 문제 일 것이다.

미생물자원을 이용하여 인류에게 닥친 문제를 극복하기 위한 연구들 중 에너지 문제를 극복하기 위해 현재 가장 각광받고 있는 분야 의 하나인 Single Cell Oil에 대해서 이야기 해보자.
Single Cell Oil보다 먼저 연구가 이루어졌던 분야 중에 Single Cell Protein(단세포 단백질)에 대한 연구가 있는데, 저렴한 비용으로 단백질을 생산하여 기아 문제를 해결하고, 미래의 식량문제를 대비하기 위한 연구이다. 이 분야에서의 주 연구대상은 효모나 클로렐라(Chlorella)였다. 클로렐라는 50% 이상의 단백질 뿐만 아니라 여러 가지 비타민과 미네랄이 풍부하여 건강보조식품으로 가공되어 판매되고 있기 때문에 우리에게 친숙하다. 이 클로렐라는 생물분류상 Algae(미세조류)에 속하는데, 광합성을 통해 에너지를 생산, 저장하기 때문에 햇빛과 이산화탄소의 공급만으로도 생산이 가능하다. 어항에 끼는 푸른 이끼인 녹색의 식물성 플랑크톤이 Algae에 속한다.
Algae 중에서는 광합성으로 얻은 에너지를 유지의 형태로 저장 할 수 있는 것들이 있는데, 총 균체량의 40% 정도까지 유지로 저장될 수 있다. 이렇게 생산된 유지는 추출과 가공을 거쳐 석유를 대체 할 수 있는 바이오디젤(Biodiesel)로 전환 시킬 수 있어서 화석연료의 고갈을 대비 할 수 있는 유용한 생물자원이 되고 있다.

<바이오디젤 생산을 위해 배양된 Algae가 파이프라인을 통해 옮겨지는 모습>

3세대 바이오 연료로 불리는 Algae로부터 생산되는 바이오디젤은 사탕수수나 옥수수 등을 이용하여 생산되는 1세대 바이오 연료나 목재, 작물의 비가식부 등의 셀룰로오스를 분해한 뒤 에탄올 발효를 통해서 얻는 2세대 바이오 연료에 비해서 생산비와 수율면에서 유리하기 때문에 미래 대체 에너지로 각광받고 있다. 바이오디젤의 생산비용을 더 낮춰서 석유의 생산단가보다 저렴하게 바이오디젤을 생산할 수 있도록 하기 위해서 세계 각국에서 연구를 진행 중에 있기 때문에 상용화가 되는데 그리 오랜 시간이 걸리지 않을 것으로 보인다. Single Cell Oil을 이용하는 분야는 바이오디젤 이외에도 유아식 조제분유에 첨가되는 DHA와 같은 기능성 지방산 생산에도 이용되고 있을 뿐만 아니라, 식물성 유지의 대체품으로도 이용 될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

우리 주위의 어느 곳에나 존재하는 미생물들은 식중독이나 전염병 같은 각종 질병을 일으키기도 하고, 여러 가지 독소를 생산하기도 하며, 항생제 내성균주의 확산 같은 여러 가지 문제들로 인류를 위협하기도 하지만, 여러 가지 발효식품, 유전공학을 통한 유용 물질 생산, 대체 에너지 생산 등에 이용할 수 있는 인간에게 유익한 존재이기도 하다. 이러한 미생물들은 어떻게 인간이 사용하느냐에 따라서 인간을 파멸 시킬 수도 있고, 밝은 미래를 가져다 줄 수도 있을 것이다.
앞으로 인류가 또 다른 큰 문제에 직면했을 때 그 해결책을 또다시 미생물을 통해서 얻어 낼 수 있을 확률은 매우 높다. 이를 위해서는 거시적이고 모험적인 기초연구에 대한 정부의 투자가 필요하며, 눈앞에 보이는 경제적 성과를 얻는 연구결과에만 환호를 보내는 우리 자신들도 되돌아 볼 필요가 있을 것이다.

iPhone 에서 작성된 글입니다.


본문은 대구가톨릭대학신문에 김치유산균이 투고한 글임을 밝힙니다.
기사원문은 아래 링크를 통해서 보실 수 있습니다.

기사원문보러가기
Posted by 김치유산균

미생물의 마술 -발효

막걸리와 유산균

재작년부터 불기 시작한 우리술 막걸리의 열풍이 2년이 지난 현재까지도 뜨겁다. 이러한 막걸리에 대한 폭발적인 반응은 막걸리가 유산균이 풍부해서 건강에 유익한 술이라고 알려지게 된 것이 가장 큰 이유 중에 하나인데, 일부 인터넷에 떠도는 이야기들 중에는 ‘막걸리 1병의 유산균과 요구르트 100병의 유산균이 맞먹는다’라는 막걸리 예찬론이 퍼지기도 하였다. 오늘은 막걸리의 유산균에 대해서 살펴볼까 한다.

막걸리도 술이기 때문에 막걸리의 발효에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 효모이다. 그러나 효모는 막걸리의 원료로 사용되는 쌀, 밀 등의 전분질 원료를 이용하여 알코올을 만들어 낼 수 없는데, 효모는 포도당이나 설탕과 같은 작은 크기의 탄수화물들만 이용할 수 있기 때문이다. 우리조상들은 누룩을 사용한 병행복발효를 통해 이 문제를 해결했는데, 이는 전분의 당화와 알코올 발효가 동시에 진행되도록 하는 방법이다. 누룩에는 효모와 유산균, 그리고 전분을 분해할 수 있는 국균이라 불리는 곰팡이가 포함되어 있다. 발효과정에서 국균에 의해 전분은 포도당으로 분해되고, 이 포도당을 이용하여 효모는 알코올을 만들어 낸다. 그렇다면 유산균의 역할은 무엇일까? 일반적으로 포도주나 일본청주(사케)의 양조에서 유산균은 유해균으로 여겨지는데, 술을 쉬게 해 품질을 떨어뜨리는 원인이기 때문이다. 막걸리의 양조에서는 유산균을 유해균으로 여기지는 않으나 유통기한이 길지 못한 이유가 된다.


정말 막걸리에 요구르트 100병에 해당하는 수의 유산균들이 들어있을까? 국순당에서 판매하고 있는 ‘우국생’을 기준으로 살펴보면 출고시에는 한 병에 약 300만 마리 정도가 존재하여 요구르트에 비해 훨씬 적은수의 유산균이 존재하나, 10℃에서 음용 한계 시점인 30일이 경과하였을 때는 약 250억 마리까지 증가 할 수 있어 일반 발효유 38병, 농후 발효유 약 2병 정도에 해당되는 수가 존재 할 수 있다. 농후 발효유 중에는 한 병에 400억 마리 이상의 유산균이 포함된 제품도 있기 때문에 막걸리에 요구르트보다 훨씬 많은 유산균이 존재한다는 주장은 타당성이 없어 보인다. 그러나 다른 주류보다는 훨씬 많은 수의 유산균이 들어있기 때문에 다른 술보다는 우리 장에 유익한 기능을 할 것으로 기대 할 수 있을 것이다.


막걸리에 존재하는 유산균들은 요구르트에 존재하는 유산균들과 어떤 차이가 있을까? 분자생물학적 방법으로 충남대학교 한남수 교수팀이 분석한 결과에 따르면 검출된 유산균 모두 락토바실러스(Lactobacillus)속이었다. 요구르트 발효에서는 빠른 발효를 위해 유산만을 만들어내는 유산균을 주로 사용하는 반면, 막걸리에서는 발효과정에서 젖산뿐만 아니라 이산화탄소를 생성하는 유산균이 많았다. 이러한 차이점 때문에 막걸리는 특유의 톡 쏘는 청량감을 가진다.


막걸리에 들어있는 유산균들이 특별히 다른 유산발효식품에 존재하는 유산균보다 건강에 유익하다는 증거는 없다. 실험적으로 증명이 필요하겠지만, 필자의 개인적인 추측으로는 막걸리의 유산균들이 다른 유산균들보다는 알코올에 대한 저항성이 클 것이라고 예상해 볼 수 있다. 그렇다면 막걸리의 유산균들이 우리 장에 잘 정착한다면 과음을 하더라도 장에서 오랫동안 유지 될 수 있을지도 모를 것이다. 막걸리 산업에 뛰어든 대기업들은 과장된 정보에 기대 막걸리의 열풍을 이어가려 하지 말고, 이런 분야의 연구에 투자하는 것이 더 중요할 것이다.




본문은 대구가톨릭대학신문에 김치유산균이 투고한 글임을 밝힙니다.
기사원문은 아래 링크를 통해서 보실 수 있습니다.

기사원문보러가기 




위의 내용은 컬럼으로 학교 신문에 나온 내용이고, 막걸리의 유산균수에 대해서 국순당 우국순의 유산균과 효모 숫자에 대한 고시내용을 바탕으로 좀 상세하게 풀어보면 아래에서 알 수 있듯이 유산균수는 출고 당시(0일)에 3.50E+03 CFU/ml 즉, mL당 3500 마리 정도의 유산균이 있다고 보고하고 있고, 따라서 750 ml의 용량을 고려하면 한병에 2,625,000 마리 정도이니 좀 많게 봐도 300만 마리 정도에 불과하다. 
음용한계 시점인 30일이 경과하였을 때도 10℃에서 냉장 유통하였을 때, 3.30E+07 CFU/ml 즉, mL당 3천3백만 마리 정도이므로 한병에 24750000000 (약 250억 마리) 정도이다. 그러나, 사실 5℃에서 냉장 유통하는 경우가 더 많기 때문에 음용한계 시기에 도달하더라도 5백25만 마리 (5℃: 7,000 CFU/ml, 750 ml)에서 약 250억 마리 사이라고 할 수 있다. 그러나 음용한계 시기에 도달한 막걸리는 그 품질이 떨어지기 때문에 주로 음용하게 되는 출고 후 2주 내에는 훨씬 적은 수의 유산균이 존재할 것이다. 또한 비교 대상인 요구르트의 경우도 위의 컬럼에서 계산한 양은 법규상 최소기준에 해당하는 일반 발효유(mL당 천만마리 이상), 농후발효유(mL당 1억마리 이상)의 유산균 수를 기준으로 계산 한 것이므로 실제보다는 적게 계산되었을 것이다. 

따라서 실제 막걸리 한병의 유산균양은 요구르트 한병보다 적은 경우가 훨씬 더 많을 것으로 생각된다. 제가 이러한 컬럼을 쓴 것은 우리술 막걸리를 깍아내리기 위한 것이 아니라, 사실에 근거하지 않은 근거없는 소문들이 너무 나돌고 있기 때문이다. 아직 우리술 막걸리에 존재하는 유산균들에 대한 연구는 요구르트에 사용되는 낙농유산균들 보다 연구역사가 짧은 김치유산균보다도 부족하기 때문에 우리가 아직 모르는 건강에 유익하다는 증거들을 앞으로 찾아 낼 수 있을 가능성이 높다. 막걸리를 제조 판매하는 기업들이 그리고 여러 식품미생물학자들이 이 부분에 좀 더 연구를 하여 건강 증진에 도움에 되는 막걸리 유산균의 작용을 찾는 것이 막걸리 산업을 더 발전시키는 데 도움이 될 것이라고 본다. 


    <국순당 홈페이지 자료>


Posted by 김치유산균


잘못했다는 말 한마디를 하기 싫어서 대성(김갑수 분)의 무수한 회초리를 끝까지 버티며 종아리가 상처투성이가 된 은조(문근영 분)는 늦은 밤 발효실에서 술항아리를 끌어안고 ‘술 익는 소리’를 들으며 마음의 안정을 찾고 있다.


지난 봄 안방극장을 뜨겁게 달구었던 ‘신데렐라 언니’라는 드라마에서 필자가 가장 관심 있게 보았던 장면이다. 술이 익는 과정 즉, 발효가 되는 과정에서 ‘술 익는 소리’를 실제로 들을 수 있는데, 이는 사카로마이세스 세레비지에(
Saccharomyces cerevisiae)라는 이름의 효모가 당을 이용하여 알코올을 생성하는 과정에서 이산화탄소를 생성하기 때문에 나는 소리이다. 한분자의 포도당을 이용하여 효모는 2분자의 알코올과 2분자의 이산화탄소를 생성하며, 이 과정에서 ATP라는 생체 저장 에너지 2분자를 얻는다. 인간은 효모의 발효과정을 통해 수천 년 동안 마셔온 술을 얻지만 효모는 단지 자신이 생활하는데 필요한 에너지를 얻기 위해 이러한 반응을 진행할 뿐이다. 실제로 효모는 포도당과 같이 자신이 이용할 수 있는 당이 충분히 존재하더라도 산소가 풍부한 상황에서는 알코올을 생성하지 않는다. 산소가 풍부하면 알코올 발효를 통해서 얻는 에너지보다 더 많은 에너지를 TCA 사이클이라는 대사경로를 통해서 얻을 수 있기 때문이다. 효모가 알코올을 만들어 내는 것은 산소가 없는 조건에서 에너지 생산과정을 유지시키기 위한 어쩔 수 없는 선택인 것이다. 따라서 술을 만드는 양조과정에서 산소를 차단시키는 것은 아주 중요한 일이다. 발효에 사용되는 당도 아주 중요한데, 효모는 길이가 짧은 당인 포도당, 과당, 설탕 등을 사용하여 알코올 발효를 할 수 있으나 길이가 긴 전분과 같은 것은 이용할 수 없다. 전분이 주재료인 곡류를 사용하여 알코올 발효를 하기 위해서는 국균이라고 불리는 아스파질러스 오리제(Aspergillus oryzae)라는 곰팡이를 이용하여 전분을 길이가 짧은 당으로 분해시킨 다음 효모를 이용하여 알코올 발효를 진행하게 된다. 선풍적인 인기를 끌고 있는 우리의 전통주 막걸리도 복발효라 불리는 두 단계의 발효과정을 거쳐서 생산된다.

Professor Martin Tangey, Director of Edinburgh Napier University Biofuel Research Centre, holds a glass of whisky during a media viewing in Edinburgh, Scotland August 17, 2010. The University, which has filed a patent for a new super butanol biofuel made from whiskey by-products, 'pot ale' - a liquid taken from the copper stills, and 'draff' which is the spent grain, claims the bio-fuel gives 30% more output power than ethanol. REUTERS/David Moir (BRITAIN - Tags: ENERGY SCI TECH ENVIRONMENT BUSINESS)


효모에 의한 알코올 발효는 전통적인 알코올 음료를 생산하는 양조산업 뿐만 아니라 지구 온난화 문제로 인해 각광받고 있는 바이오 에탄올 생산에도 이용되고 있다. 세계 최대의 바이오 에탄올 생산국가인 브라질은 2009년에만 사탕수수를 이용하여 250억 리터 이상의 바이오 에탄올을 생산하여 자동차 연료에 혼합하여 사용하고 있다. 최근 들어서 사탕수수나 옥수수와 같은 작물을 이용한 바이오 에탄올 생산이 세계 곡물시장의 가격 상승을 불러와 기아문제를 가중시키고 있다는 지적이 있어, 해조류, 목재, 작물의 비가식부로부터 바이오 에탄올을 생산하는 기술을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 인간에게 즐거움을 주는 음료인 술을 제공하던 역할에서 문명사회를 유지시켜 줄 새로운 연료를 제공하는 에너지 생산자로서 효모의 위상이 변모하고 있는 것이다. 미래사회에서 효모가 또 다른 새로운 역할을 담당하게 될지 기대해 봐야 되지 않을까?





본문은 대구가톨릭대학신문에 김치유산균이 투고한 글임을 밝힙니다.
원문보러가기
Posted by 김치유산균


티스토리 툴바