김치 만들다 버려진 무로 플라스틱 만든다고?

김치는 한국의 대표적인 발효식품으로 전 세계인이 찾는 음식이 됐다. 김치를 만들 때는 다양한 재료가 들어간다. 그중 무가 가장 많이 쓰이는데 국내 김치산업에서는 매년 약 13만 2000t의 무가 사용되고 있으며 식품으로 활용되지 않는 부산물이 약 1만 7000t이 발생하는 것으로 추정되고 있다. 이 중 94% 정도가 폐기물로 배출돼 처리 비용이 발생하고 환경 부담도 커지고 있다. 국내 연구진이 김치 제조 과정에서 버려지는 무 껍질 등 부산물을 생분해성 바이오플라스틱으로 활용할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.


한국식품연구원 부설 세계김치연구소 순환유통기술연구단은 김치 부산물을 생분해성 바이오플라스틱으로 활용하고 이런 식품 폐자원에 적합한 생산균주를 데이터로 설계하는 정밀 바이오제조 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 연구 성과는 환경과학 분야 국제 학술지 ‘바이오리소스 테크놀로지’에 실렸다.

연구팀은 무 부산물을 효소로 분해해 만든 당화액을 대장균의 배양 원료로 활용해 자연에서 미생물로 분해되는 친환경 플라스틱 폴리하이드록시부타레이트를 생산했다. 무 부산물 당화액은 폴리하이드록시부타레이트를 만들 때 사용되는 정제 포도당 배지보다 더 유리한 특성을 보여 폐자원이 친환경 바이오플라스틱 생산을 위한 유망 탄소원으로 활용될 가능성을 확인했다.

또 연구팀은 RNA 시퀀싱으로 확보한 유전자 발현 정보와 게놈 규모 대사모델을 통합 분석해 바이오플라스틱 생산을 촉진하는 핵심 대사 경로와 유전자들도 찾아냈다. 연구팀은 이를 반영해 새로 설계한 생산균주를 이용한 결과, 기존 균주보다 바이오플라스틱 축적 능력이 약 78% 증가했고 세균 무게의 72% 정도가 폴리하이드록시부타레이트로 채워질 만큼 높은 생산성을 보였다. 연구팀에 따르면 배양액 1ℓ당 최대 5.75g의 폴리하이드록시부타레이트를 생산해 공정 확대 가능성도 확인했다.

연구를 이끈 양정은 단장은 “이번 연구는 폐자원의 특성을 데이터로 분석해 이에 가장 적합한 생산균주를 설계하는 새로운 바이오제조 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “배추를 비롯한 다양한 김치 원재료와 농식품 부산물에도 같은 기술을 적용할 수 있어 폐자원의 고부가가치 자원화와 순환경제 실현에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다. 양 단장은 “폐자원에 따라 생산균주를 맞춤형으로 설계할 수 있는 기반 기술인 만큼 농식품 부산물의 활용 범위를 크게 넓힐 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

유용하 과학전문기자