세계적으로 채식주의, 즉 부분채식(vegetarian), 완전채식(vegan)선호 인구가 급격히 증가하고 있다. 이유인즉 건강의 문제, 동물복지, 식량자원 확보 등 현실적인 필요성이다.
채식인에 필수적인 영양성분은 단백질로, 동물성보다 식물자원에서 필요량을 확보하는 것이다. 단백질원으로 가장 선호하는 동물고기는 영양성분 뿐만 아니라 식미에서 식물성에 비할 바가 아니다. 그러나 고기를 얻기 위한 동물의 사육 및 도살에서의 문제뿐만 아니라 비용과다와 더 심각한 것은 지구환경 오염이 큰 문제로 대두되고 있다.
또한 육류 1kg을 생산하는데 곡류 5~8kg이 소요되어 점점 식량부족이 세계적인 어려움으로 대두되는 시점에서 육류 소비를 줄여야 한다는 목소리에 힘이 실리고 있다. 육류를 선호하는 측에서는 받아들이기 어려운 기호의 문제로 이를 해결하기 위하여 배양육 등으로 육류와 비슷한 맛과 조직을 내려는 연구가 많이 진행되었고 일부는 상업화되어 제품이 시판되고 있다.
두류의 뿌리혹박테리아에서 생산하는 햄(Heme)의 붉은색은 배약육의 색을 내는데 잘 활용되고 있다. 세포 배양에 의한 대체육 등도 경제성에서 아직 경쟁력을 갖지는 못하고 있으나 계속 연구가 되면 지금보다는 사정이 나아질 것이다. 여러 연구가 시도 되겠지만 육류단백질 대체 원료로 식물기원 단백질이 우선 검토되고 있는데 가장 값싼 자원으로 두류 단백질이 대상이 되고 있다. 그러나 우리나라 사정에서 보면 두류 전체자급률이 10%에서도 미치지 못하고 국산이 수입품에 비하여 가격 경쟁력도 갖추지 못하여 새로운 경제적인 단백질 생산 방법을 검토해야 할 필요가 있다.
단백질원은 국민건강을 위하여 가장 기본이 되는 필수영양원이고 육류형태가 아니더라도 새로운 가격경쟁력이 있고 양질의 단백질원을 확보하는 것은 국가식량 확보라는 거시적 입장에서 대단히 중요하다. 가능성이 있는 대안으로 발효기법을 활용한 미생물 단백질 생산이 있다.
일부 미생물은 건물량으로 50% 이상의 단백질을 함유하고 있으며 기술 개발에 따라서는 목적 지향적 산물 생산이 가능하다. 미생물 발효는 가축이나 농지에서의 단백질 생산보다 여러 가지 이점이 있다. 넓은 농지가 필요없으며 생산 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있다. 또한 시기에 관계없이 일 년 내내 생산이 가능하다. 특히 유전공학 발전으로 미생물의 유전자를 변형시켜 우리가 희망하는 형태의 단백질을 생산할 수 있다. 유단백과 같은 단백질자원을 생산하거나 계란의 흰자와도 유사한 성질의 단백질을 생산할 수도 있다.
미생물 발효를 통하여 당뇨치료제인 인슐린 생산을 하고 있으며 송아지 위에서만 생산되는 우유 단백질 응고제인 키모신(Chymosin)효소를 얻고 있으며 특정미생물은 감미원을 생산하거나 그 외 의도하는 항생제나 비타민 등을 선택적으로 생산하는 기술을 확보하고 있다. 기존의 미생물 육종기술을 활용하면 단백질생산수율을 높이고 양질의 아미노산 구성을 갖도록 하는 형질 개량 미생물육종이 충분히 가능할 것으로 본다.
우리나라는 이미 라이신, 트레오닌 등 각종 아미노산 생산기술이 세계수준을 앞서고 있으며 각종 발효기술은 경쟁력을 갖고 있다. 이런 기술을 바탕으로 미생물의 단백질 생산 능력을 높인 미생물 육종은 학제 간 협력으로 가능할 것으로 보인다.
세계적으로 유수 생명공학 분야 기업들이 이 분야에 이미 투자를 하고 있으며 재계에서 투자 유치에 성공하고 있다. 이미 조류를 이용한 단백질 생산이나 특수기능성물질 생산은 이미 시도되고 있으나 실내 생산, 즉 탱크 내에서 미생물 배양에 의한 단백질 생산은 또 다른 기술집약적 산업으로 성장할 가능성이 높다. 세계적인 기업들이 이 분야에 눈독을 들이고 있으며 2020년 중반에 전 세계 44개 발효회사가 대체 단백질생산에 뛰어들었고 듀폰, 노보자임 등도 발효시스템 구축에 관심을 갖고 있다.
발효기법을 통한 단백질 생산은 기질물질의 확보와 운영비가 경제성을 좌우할 것이나, 우리 주위를 돌아보면 미 이용자원이나 아직 개척 대상이 아닌 폐자원을 활용하는 대안을 검토할 수도 있다. 심지어 공기 중 탄산가스를 탄소원으로 활용하는 방법은 이미 우주여행에서 시도되고 있으며 식물이 무기질소로 태양에너지를 이용하여 단백질을 생산하는 비법을 활용하면 미생물이 새로운 환경에서 값싼 자원을 기반으로 고부가가치 산물을 생산할 수도 있을 것이다.
미래는 꿈꾸는 자에게 기회가 주어지고 그 꿈을 현실화시키는 노력이 뒷받침된다면 충분히 가능성이 있다고 여겨진다. 우선 미생물에 의한 단백질생산 기술이 확보되면 새로운 자원의 활용 방안은 또 다른 연구 분야이다. 당밀을 이용한 유용한 효모생산은 이미 가능성을 제시하고 있다.
