미생물로 딸기우유·립스틱에 쓰이는 '붉은 색소' 생산

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 식용으로 쓰이는 붉은색 천연색소인 ‘카르민산’을 생산하는 미생물 균주를 개발했다고 9일 밝혔다.

카르민산은 붉은색 천연색소로 딸기우유, 사탕 등의 식품과 매니큐어, 립스틱 등 화장품 분야에서 널리 쓰인다. 주로 연지벌레를 추출해 만드는데 페루 등 한정된 지역에서만 재배할 수 있고, 추출 과정에서 복잡한 과정을 거쳐야 한다.

포도당으로부터 카르민산 생합성 경로 개요도.(자료=KAIST)

또 연지벌레에서 발생하는 단백질 오염물질에 따라 알레르기 반응을 유발할 수 있다. 다수 프랜차이즈 업체는 카르민산 사용을 중단하고, 대체 식용색소를 활용하고 있다. 연지벌레를 사용하지 않고, 카르민산을 만들어야 했지만 카르민산의 생합성 경로가 알려지지 않았고, 곰팡이를 제외한 다른 미생물에서 카르민산을 생산하지 못했다.

연구팀은 포도당으로부터 카르민산을 생산하는 대장균 균주 개발 연구를 수행했다. 그 결과, 폐목재, 잡초 등 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스의 주원료인 포도당을 단일 탄소원으로 사용해 카르민산을 생산하는 대장균 균주를 처음 개발했다.

연구팀이 개발한 대사공학·가상 시뮬레이션 기반 효소 개량 전략은 생산경로가 알려지지 않은 다른 천연물 생산에도 쓸 수 있다. 실제 카르민산 뿐만 아니라 알로에로부터 생산할 수 있었던 미백제인 알로에신도 만들었다.

이상엽 특훈교수는 “연지벌레를 사용하지 않는 카르민산 생산 공정을 개발했다”며 “앞으로 의학적이나 영양학적으로 중요한 천연물을 높은 효율로 생산할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 국제 학술지 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 지난 2일자 온라인에 게재됐다.