국립부경대, 미세조류 생산성 높이는 광배양 기술 개발

적색광 효과 과학적 입증
후코잔틴·오메가3 동시 향상
차세대 배양 플랫폼 제시

국립부경대학교 신현호 교수(수산생명과학부 양식응용생명과학전공). 신 교수 연구팀은 한국생명공학연구원과 공동으로 미세조류의 성장과 기능성 소재 생산성을 동시에 높이는 광배양 기술을 개발했다.(사진=국립부경대 제공)

미세조류에서 기능성 바이오소재를 더 많이 생산할 수 있는 광배양 기술이 개발돼 건강기능식품과 양식산업 등 바이오산업 활용 가능성을 높였다.

국립부경대학교는 신현호 교수 연구팀이 한국생명공학연구원(KRIBB) 이준 박사 연구팀과 공동으로 빛의 파장을 활용해 미세조류의 성장과 기능성 소재 생산성을 동시에 높이는 배양 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 해양 미세조류 '티소크리시스 루테아(Tisochrysis lutea)'를 대상으로 백색광, 적색광, 청색광 환경에서 배양 실험을 진행한 결과, 적색광 조건에서 세포 생산성과 기능성 물질 생성이 가장 뛰어난 것으로 확인했다.

적색광에서 배양한 미세조류는 백색광보다 세포 생산성이 약 1.5배, 청색광보다 약 1.4배 높았다. 항산화 물질인 후코잔틴은 최대 1.62%, 총 지방산은 최대 14.6% 증가했으며, DHA를 포함한 오메가-3 지방산 생산성도 가장 우수한 것으로 나타났다.

연구팀은 이번 연구에서 이미지 기반 단일세포 분석기술을 접목해 배양 과정의 세포 형태와 집단 구조까지 정밀 분석했다. 적색광 환경에서는 세포 응집이 크게 줄고 전체 세포의 약 97% 이상이 균일한 단일세포 상태를 유지하는 것으로 확인돼 대량 배양과 수확 효율 향상에도 도움이 될 수 있음을 제시했다.

또 식물호르몬보다 빛의 파장이 미세조류 성장과 기능성 물질 생산을 결정하는 핵심 요인이라는 점도 확인했다. 연구팀은 이를 통해 기능성 바이오소재 생산을 위한 광환경 최적화 전략을 제시했다.

신현호 교수는 "빛의 파장이 미세조류 성장과 세포 구조, 기능성 소재 생산까지 함께 조절할 수 있음을 확인했다"며 "이미지 기반 단일세포 분석기술을 활용한 새로운 배양 평가 플랫폼을 제시했다는 점에서도 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 바이오매스·바이오공정 분야 국제학술지 'Bioresource Technology'(JCR 상위 3%, IF 9)에 게재됐다.

부산=김성욱 기자