항암성분 케일 대량 생산, 스마트팜 시스템 개발

[아이뉴스24 김문기 기자] 인공광형 식물공장은 외부환경과 차단된 공간에서 환경조절을 통해 식물을 재배하는 시스템으로 노지와 달리 식물의 생육환경을 최적화할 수 있어 균일하고 안정적으로 식물을 생산할 수 있다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스마트팜솔루션(SFS) 융합연구단 노주원 박사팀은 산업화 유망 기능성식물의 표준화된 원료를 대량 생산하기 위한 스마트 식물공장 시스템 개발을 목표로 지난 2014년부터 KIST 기관고유사업으로 선행연구를 시작으로 2015년부터는 국가과학기술연구회(이사장 원광연)의 지원을 받아 KIST 융합연구단 사업으로 수행해왔다.

최근 연구진은 인공광형 식물공장에서 케일의 생육은 저해하지 않으면서 케일 뿌리의 항암성분을 증대시키는 재배기술을 최초로 개발했다고 21일 발표했다.

케일은 녹즙과 같은 건강기능식품이나 쌈채소로 즐겨 먹는 대표적인 십자화과 식물인 케일, 브로콜리, 양배추 등 중 하나로써 글루코시놀레이트(glucosinolate) 라는 식물의 2차대사산물을 다량 함유하고 있으며, 이들이 생체 내에서 효소작용에 의해 분해될 때 생성되는 이소티오시아네이트(isothiocyanate) 는 해충이나 병충해에 대한 저항력을 높이는 동시에 사람의 건강증진, 특히 항암효과가 높은 성분으로 알려져 있다.

KIST 노주원 박사팀은 항암효과가 높다고 알려져 있는 케일의 특정 항암성분이 식물공장 내 생육환경 조절에 따라 어떻게 변하는가에 대한 고찰을 통해 항암 성분이 유효적으로 증가되는 최적 양액조건을 찾았다.

연구진은 외부 기후환경의 영향을 받지 않고 안정적으로 식물생산이 가능한 인공광형 식물공장에서 케일을 8주차까지 재배하였을 때 기존 노지생산 케일보다 특정 글루코시놀레이트 함량이 높았다. 특히 셀레나이트와 염화나트륨(소금)을 배합한 양액조건에서 항암성분인 아이소티오시아네이트가 케일의 뿌리에서 대조군으로 사용한 일반양액에서 보다 평균 2.4배 증가한다는 것을 밝혀냈다.

잎 추출물보다 뿌리 추출물에 의해 생체 내 항산화 지표(Nrf2)와 관련 작용기전이 더 활성화 된다는 것을 확인해 식물공장 수경재배를 통하여 뿌리도 함께 산업적으로 활용할 수 있다는 가능성을 보여줬다.

노 박사는 “본 연구결과는 인공광형 식물공장을 활용한 기능성천연물을 균일 안정 생산하는 것은 물론이고 특정 기능성분을 증대하는 재배기술을 개발하여 천연물 식의약품 산업의 원료수급 안정 및 원료표준화에 기여할 것으로 기대한다.”며, “전 세계적으로 인공광형 식물공장 분야의 관심이 높아지고 있음에도 불구하고, 아직 도입 단계인 국내 인공광형 식물공장 산업분야에 새로운 고기능성 원료 생산플랫폼을 제시함으로써 국내 식물공장의 산업화를 선도할 수 있을 것이라 전망한다.”고 말했다.

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