미생물 기반 단백질(퀘른, 발효 단백질)의 원리와 활용법
최근 대체 단백질 시장이 급성장하면서, 식물성 단백질과 배양육뿐만 아니라 **미생물 기반 단백질(Microbial Protein)**도 주목받고 있다. 대표적인 미생물 단백질로는 **퀘른(Quorn)**과 **발효 단백질(Fermented Protein)**이 있으며, 이는 곰팡이, 세균, 효모 등의 미생물을 활용하여 단백질을 생산하는 방식이다.
미생물 기반 단백질은 높은 단백질 함량을 가지고 있으며, 생산 과정에서 온실가스 배출이 적고, 토지 및 수자원 소비가 낮아 환경 친화적인 단백질 공급원으로 평가된다.
그렇다면, 미생물 단백질은 어떻게 만들어지고, 어떤 방식으로 활용될 수 있을까? 이 글에서는 미생물 기반 단백질의 원리, 퀘른의 특징, 발효 단백질의 활용법, 미래 전망까지 깊이 있게 다뤄보겠다.
1. 미생물 기반 단백질의 원리: 어떻게 단백질을 얻을까?
미생물 기반 단백질은 곰팡이, 세균, 효모 등 다양한 미생물을 활용해 단백질을 대량으로 생산하는 방식이다. 미생물은 자연적으로 단백질을 함유하고 있으며, 이를 대량 배양하여 식품 원료로 활용하는 것이 핵심이다.
미생물 단백질 생산 과정
미생물 선택: 단백질 함량이 높고, 빠르게 증식할 수 있는 미생물을 선정한다. 대표적인 예로 곰팡이류(퓨사리움, Fusarium), 효모(Saccharomyces), 박테리아(메틸로트로프) 등이 사용된다.
배양 과정: 미생물을 최적의 환경에서 배양한다. 이때, **탄소원(설탕, 메탄, 이산화탄소 등)과 질소원(암모늄, 아미노산 등)**을 공급하여 단백질 합성을 촉진한다.
단백질 추출: 배양된 미생물을 건조 및 분리하여 단백질을 추출한다. 이후 가공 과정을 거쳐 식품으로 활용할 수 있도록 만든다.
최종 가공: 추출된 단백질을 활용해 고기 대체품, 단백질 파우더, 기능성 식품 등 다양한 형태로 가공한다.
미생물 기반 단백질의 가장 큰 장점은 빠른 생산 속도와 낮은 환경 부담이다. 전통적인 축산업에서 단백질을 얻으려면 몇 개월~몇 년이 걸리지만, 미생물 단백질은 수일 내에 대량 생산이 가능하다. 또한, 가축을 기르는 과정에서 발생하는 메탄가스 배출, 토지 사용 문제를 해결할 수 있어 친환경적인 단백질 공급원으로 주목받고 있다.
2. 퀘른(Quorn): 곰팡이 단백질 기반 대체육
퀘른(Quorn)은 **퓨사리움 벤네나툼(Fusarium venenatum)**이라는 곰팡이를 이용해 만든 대표적인 미생물 단백질 제품이다. 1980년대 영국에서 개발된 이후, 현재는 40개국 이상에서 판매되고 있으며, 세계에서 가장 널리 사용되는 미생물 단백질 대체육이다.
퀘른의 특징
고단백 식품: 퀘른은 단백질 함량이 높고, 필수 아미노산을 포함하고 있어 육류와 유사한 영양 구성을 갖춘다.
식감과 조직감: 퀘른의 세포 구조는 육류의 근육 조직과 비슷한 섬유질 구조를 가지고 있어, 씹는 느낌이 일반 고기와 유사하다.
저지방, 고식이섬유: 퀘른은 포화지방이 적고, 식이섬유가 풍부하여 건강한 대체육 옵션으로 인기가 많다.
가공 용이성: 다양한 요리에 활용될 수 있으며, 햄버거 패티, 너겟, 미트볼, 소시지 등 다양한 형태로 가공이 가능하다.
퀘른은 비건 및 채식주의자들에게 인기가 많으며, 영국, 미국, 유럽 전역에서 슈퍼마켓 및 패스트푸드 체인에서 판매되고 있다.
하지만, 퀘른은 달걀 단백질을 결합제로 사용하기 때문에 완전한 비건 제품은 아니며, 일부 사람들에게 알레르기 반응을 일으킬 수 있다는 단점이 있다.
3. 발효 단백질(Fermented Protein)의 활용법과 종류
발효 단백질은 미생물 발효 과정을 활용하여 생산된 단백질로, 최근 푸드테크(Food Tech) 기업들에서 활발히 연구하고 있는 분야다. 발효 단백질은 크게 전통 발효 단백질, 정밀 발효 단백질, 가스 발효 단백질로 나뉜다.
1) 전통 발효 단백질
된장, 청국장, 김치 등의 전통 발효 식품에서도 단백질이 생성된다.
곰팡이나 효모가 단백질을 생성하며, 아미노산을 풍부하게 포함하고 있다.
2) 정밀 발효 단백질(Precision Fermentation)
유전자 조작된 미생물을 활용해 특정 단백질(예: 우유 단백질, 계란 단백질 등)을 생산하는 방식이다.
대표적인 사례로는 **퍼펙트 데이(Perfect Day)**가 있으며, 우유 단백질(카제인, 유청)을 미생물 발효로 생산해 유제품 대체품을 만들고 있다.
기존 유제품과 동일한 영양소를 포함하지만, 동물 사육 없이 생산이 가능하다.
3) 가스 발효 단백질(Gas Fermentation)
메탄, 이산화탄소 등을 탄소원으로 활용하여 단백질을 합성하는 방식이다.
대표적인 기업으로는 **솔레인(Solein)**이 있으며, 공기 중 이산화탄소를 활용해 단백질을 생산하는 기술을 개발 중이다.
발효 단백질은 기후 변화 대응, 지속 가능성 확보, 동물성 단백질 대체 등의 장점으로 인해 미래 단백질 공급원으로 주목받고 있다.
4. 미생물 단백질의 미래 전망: 대체 단백질 시장에서의 역할
미생물 기반 단백질은 향후 대체 단백질 시장에서 중요한 역할을 하게 될 것으로 예상된다.
환경 친화적 단백질 공급원
미생물 단백질은 가축 사육에 비해 온실가스 배출량이 90% 이상 적고, 물 사용량도 획기적으로 낮다.
지속 가능한 식품 생산이 필요한 시대에 중요한 대안이 될 수 있다.
가격 경쟁력 향상
초기에는 생산 비용이 높았지만, 기술 발전과 대량 생산 체계가 확립되면서 전통 육류와 비슷한 가격으로 낮아질 가능성이 크다.
푸드테크 산업 성장
퀘른, 퍼펙트 데이, 솔레인 등 다양한 기업들이 미생물 단백질을 활용한 제품을 출시하면서, 대체 단백질 시장이 더욱 확장될 것이다.
결론적으로, 미생물 기반 단백질은 환경적, 영양적, 경제적 측면에서 기존 육류를 대체할 강력한 후보이며, 향후 대체 단백질 시장에서 핵심적인 역할을 하게 될 것이다.