생명연, 오메가3·후코잔틴 증진 원리 규명

[충청뉴스 이성현 기자] 건강기능식품과 친환경 수산양식의 핵심 소재인 오메가3 지방산과 항산화 물질 ‘후코잔틴’을 미세조류로부터 더욱 효율적으로 얻어낼 수 있는 최적의 배양 조건과 그 과학적 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

한국생명공학연구원은 생물자원센터 이준 박사 연구팀이 해양 미세조류인 ‘티소크리시스 루테아(Tisochrysis lutea)’를 대상으로 연구한 결과 붉은빛(적색 LED)이 오메가3 지방산과 후코잔틴 생산을 극대화하는 핵심 요인임을 규명했다고 30일 밝혔다.

미세조류는 눈에 보이지 않을 정도로 작지만 오메가3와 같은 고부가가치 물질을 생산하는 차세대 생물자원이다. 그동안 빛의 색이 미세조류에 영향을 미친다는 사실은 어렴풋이 알려져 있었으나 어떤 세포 상태일 때 유용 성분이 더 많이 나오는지 등 구체적인 메커니즘은 베일에 싸여 있었다.

연구팀은 흰빛, 붉은빛, 푸른빛 환경에서 미세조류를 배양하며 식물호르몬 처리 여부에 따른 성장도와 유용 물질 함량을 비교 분석했다.

그 결과 미세조류의 증식과 기능성 성분 축적에는 인위적인 식물호르몬보다 '빛의 색'이 훨씬 더 결정적인 영향을 미치는 것으로 확인됐다.

특히 붉은빛 환경에서 자란 미세조류는 세포 수가 가장 가파르게 증가했다.

세포 생산성을 기준으로 비교했을 때 붉은빛은 흰빛보다 약 1.5배, 푸른빛보다는 약 1.4배 높은 생산 효율을 기록했다. 미래 바이오소재로 주목받는 후코잔틴과 오메가3 지방산의 총함량 역시 붉은빛 조건에서 압도적으로 높게 나타났다.

이번 연구가 기존 연구들과 차별화되는 가장 큰 특징은 단순히 결과론적인 생산량만 비교한 것이 아니라 첨단 현미경 영상 분석 기술로 세포 하나하나의 '구조적 상태'를 정밀하게 추적했다는 점이다.

연구팀은 붉은빛 환경에서 미세조류들이 서로 뭉치지 않고 작고 균일한 '단일 세포 상태'를 안정적으로 유지하며 증식한다는 사실을 시각적으로 증명했다. 세포들이 고르게 퍼져 자라다 보니 배양액 전체에 빛이 구석구석 효율적으로 전달됐고 이것이 곧 폭발적인 성장과 유용 성분 합성으로 이어졌다.

반면 흰빛이나 푸른빛 환경에서는 세포들이 서로 뭉쳐 덩어리를 이루거나, 세포 분열 단계에 머물러 있는 비정상적 비율이 상대적으로 높았다. 빛의 색이 단순히 미세조류의 덩치를 키우는 것을 넘어, 세포가 자라는 방식과 유용 물질을 만드는 방향성까지 세포 단위에서 정밀하게 제어하고 있었던 셈이다.

이번 연구는 생명연 생물자원센터가 확보하고 있는 미세조류 자원의 특성을 정밀하게 분석해 고부가가치 바이오소재 개발의 길을 열었다는 평가를 받는다. 세포가 뭉치지 않고 균일하게 자라는 특성은 향후 산업용 대량 배양 체계나 수확 공정에서도 비용을 크게 절감할 수 있는 강력한 장점이 된다.

이준 박사는 "이번 성과는 빛의 스펙트럼 조절이 미세조류의 세포 구조와 기능성 물질 분배를 결정하는 핵심 열쇠임을 과학적으로 입증한 것"이라며 "향후 건강기능식품은 물론 친환경 양식용 사료, 바이오 에너지 등 대량 생산 공정에 적용해 오메가3와 후코잔틴의 생산 단가를 낮추고 효율을 극대화하는 데 크게 기여하겠다"고 설명했다.