요약:
점점 더 심각해지는 플라스틱 오염과 잠재적인 식품 안전 문제에 직면한 Southern Illinois University Carbondale의 과학 연구팀은 획기적인 연구 결과를 달성했습니다. 연구진은 유전자 조작 효모를 이용해 버려진 플라스틱병과 농업폐기물을 단백질, 지방, 비타민 등 영양분이 함유된 식용 원료로 성공적으로 전환했고, 3D 프린팅 기술을 활용해 'μBites'라는 고단백 비스킷을 만들었다.
이러한 혁신은 폐플라스틱의 고부가가치 활용을 위한 새로운 길을 열었을 뿐만 아니라 자원이 부족한 환경에서 미래의 심우주 탐사 및 식량 공급을 위한 최첨단 솔루션을 제공합니다.
이 기술은 플라스틱을 식품에 직접 첨가하거나 비스킷으로 가공하는 것이 아니라 생화학적 변형을 통해 요소의 재조합을 달성한다는 점을 명확히 할 필요가 있습니다. 플라스틱 병 및 기타 포장재의 주성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 그 자체로 풍부한 탄소 성분을 함유하고 있습니다. 연구팀은 먼저 '산화열수용해' 기술을 이용해 PET 플라스틱, 폐옥수수짚 등 농림업 폐기물을 고온·고압 조건에서 미생물이 활용할 수 있는 저분자 화합물로 분해한 뒤, 이를 유전자 조작 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 등 미생물에 공급했다.
특수 변형 효모는 소형 식품 가공 공장과 같은 역할을 하며 폐기물에서 이러한 탄소원을 흡수하여 단백질, 지방산, 유기산과 같은 영양소로 재합성할 수 있습니다. 또한, 연구진은 특정 기능을 갖는 효모 균주를 더욱 개발해 플라스틱에서 추출한 에틸렌글리콜을 사용해 베타카로틴(인체 내에서 비타민 A로 전환 가능)을 합성하고, 심지어 식물 폐기물을 이용해 천연 바닐라 향료 화합물을 직접 합성함으로써 최종 식품의 맛과 영양가를 획기적으로 향상시킬 수 있게 됐다.
과학 연구팀은 효모에서 추출한 영양분을 얻은 후, 이를 적당량의 식이섬유, 전분, 감미료와 혼합하고 3D 프린팅 기술을 활용해 고단백 비스킷 'μBites'를 만들었다. 안전성 평가 데이터에 따르면 생체변환을 통해 만들어진 비스킷은 소비 안전 기준을 충족하는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 공식적인 인간 미각 테스트를 위해 관련 기관의 승인을 아직 기다리고 있지만, 피험자를 대상으로 한 초기 향 평가 결과는 상당히 긍정적이었으며, 대다수의 참가자는 자원이 부족하거나 극한의 환경에서도 이 새로운 음식을 먹을 의지를 밝혔습니다.
이 연구는 또한 미국 항공우주국(NASA)의 '딥 스페이스 푸드 챌린지(Deep Space Food Challenge)'와 국립과학재단(National Science Foundation)으로부터 자금 지원을 받았습니다. 연구원들은 이 미생물 기반 식품 전환 시스템이 지구상의 재난 지역의 플라스틱 오염 위기와 긴급 구조 요구에 대응할 수 있을 뿐만 아니라 잠수함, 극지 과학 연구 기지, 심지어 미래의 달과 화성 기지와 같은 폐쇄된 극한 환경에도 배치될 수 있다고 말했습니다. 연구팀은 앞으로 몇 년간 계속해서 공정을 개선해 미생물이 전분, 섬유질 등 더 많은 기본 성분을 직접 합성할 수 있도록 하고, 이 기술을 조속히 대량 소비 및 실용화 단계에 진입할 수 있도록 추진할 계획이다.
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