카이스트 루테인 생산 성공(+기존 루테인과 차이점)

카이스트 루테인 생산 성공(+기존 루테인과 차이점)｜눈 건강 필수 성분, 이제는 식물이 아닌 미생물에서 생산된다!

국내 과학계에 또 하나의 세계 최초 기술이 등장했습니다.
KAIST(한국과학기술원) 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 대표적인 눈 건강 기능성 성분인 루테인(Lutein)을 미생물로 고효율 생산하는 기술 개발에 성공하고, 상용화에 본격 돌입한 것입니다.

기존의 루테인 생산 방식과는 근본적으로 다른, ‘미생물 대사공학’ 기반의 친환경 바이오 생산 방식은 대량 생산, 생산 단가 절감, 환경 친화성까지 모두 갖춘 차세대 기술로 평가받고 있습니다.

---

루테인이란? 눈 건강에 필수적인 성분

루테인은 망막의 중심부인 황반에 존재하는 항산화 색소로,
✔️ 블루라이트 차단
✔️ 황반변성 예방
✔️ 시력 노화 방지
✔️ 눈 피로 완화
등 다양한 효과를 발휘해 눈 건강에 매우 중요한 성분으로 잘 알려져 있습니다.

최근 고령화와 디지털 기기 사용 증가로 루테인 수요가 빠르게 증가하면서,
건강기능식품, 안약, 음료, 뷰티 제품 등 다양한 분야에서 필수 원료로 사용되고 있습니다.

---

기존 루테인 생산 방식과 한계

기존 루테인은 주로 마리골드 꽃, 시금치, 미세조류에서 추출하는 방식으로 생산됐습니다.
하지만 이 방식은 다음과 같은 문제점을 안고 있습니다.

기존	생산 방식주요 문제점
식물 재배 기반	계절·기후·토양 등 자연 환경에 의존
추출 공정	다량의 유기용매 및 폐기물 발생
생산 단가	수율이 낮고 단가가 높음
생산 속도	추출·정제에 시간 소요, 대량 생산에 부적합

 

결과적으로, 높은 원가 + 낮은 생산성 + 환경 오염 우려가 복합적으로 존재하며, 지속 가능한 공급 방식으로는 한계가 있었습니다.

---

KAIST의 미생물 기반 루테인 생산 기술

이번에 KAIST 연구진이 개발한 루테인 생산 방식은 기존과 전혀 다릅니다.
핵심은 바로 ‘미생물 대사공학 기술’을 통해 루테인을 생합성한다는 점입니다.

세계 최초, GRAS 균주 기반 생산 성공

연구팀은 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)이라는 GRAS(Generally Recognized As Safe, 안전균주) 미생물을 활용해 루테인을 효율적으로 대량 생산할 수 있는 균주 개발에 성공했습니다.

이 미생물은 식품 산업 등에서 널리 쓰이는 안전성이 검증된 균주로, 아미노산, 비타민, 유기산 등 다양한 산업용 소재 생산에도 사용됩니다.

관련 기사 보러가기

---

핵심 기술 요소

KAIST 연구진이 기존 방식의 병목을 해결하기 위해 도입한 기술은 다음과 같습니다.

1. 전자 채널링 기술

루테인 합성 대사경로에서 효소 간 전자 흐름을 최적화해 병목을 해소하고 효율을 극대화한 기술입니다.

2. 단백질 스캐폴드 시스템

루테인 합성에 필요한 효소들을 최적의 구조로 정렬해 반응 물질과 전자의 농도를 높이고 대사 흐름을 가속화합니다.

3. 포도당 기반 친환경 생산

루테인 생산 원료로 포도당(설탕처럼 흔한 당)을 사용해 농작물 재배가 불필요하고, 탄소중립에 기여할 수 있는 친환경 공정을 실현했습니다.

---

생산 효율도 획기적으로 향상

연구진은 새로 개발된 균주를 통해 54시간 만에 1.78g/ℓ의 루테인 생산에 성공했습니다.

이는 시간당 32.88㎎/ℓ의 생산성으로, 기존 식물 기반 방식보다 최소 2배 이상 빠른 속도와 높은 수율을 자랑합니다.

• 기존 방식: 마리골드 수확 → 건조·추출·정제
• KAIST 방식: 포도당 + 미생물 배양만으로 생산

즉, 자연 재배 없이 실험실에서 직접 루테인을 제조할 수 있게 된 것입니다.

---

실리코바이오 통해 상용화 착수

KAIST는 본 기술을 이상엽 교수의 교원창업기업 ‘㈜실리코바이오(Silicobiome)’를 통해 상용화할 계획입니다.

✅ 저비용 생산
✅ 친환경 공정
✅ 대량 생산 가능성

이 3가지를 모두 갖춘 이번 기술은
건강기능식품 산업뿐 아니라 제약·화장품·음료·사료 등 다양한 산업군에서 패러다임 전환을 이끌 것으로 기대되고 있습니다.

---

세계적 권위 학술지에도 등재

이번 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘Nature Synthesis(네이처 신시시스)’ 2025년 7월 4일자에 게재됐습니다.

• 논문명: "Gram-per-litre scale production of lutein by engineered Corynebacterium"
• 제1저자: 은현민 박사과정생, 신디 박사

이는 세계적으로 인정받은 미생물 기반 루테인 생산의 최초 사례임을 의미합니다.

---

연구진의 코멘트

은현민 박사과정생

“이번 연구는 미생물 기반 루테인 생산의 병목 문제를 해결하고, 산업화 가능한 친환경 공정을 확립한 데 의미가 있습니다.”

이상엽 특훈교수

“미생물 대사공학은 고부가가치 천연물 생산의 미래입니다.
지속 가능한 바이오경제 실현을 위해 계속 연구를 이어가겠습니다.”

---

결론: 식물 기반에서 미생물 기반으로

비교 항목	기존 루테인	KAIST 루테인
생산 방식	식물 추출	미생물 대사공학
원료	마리골드 등	포도당
생산 속도	느림 (수확-추출)	빠름 (54시간)
친환경성	낮음 (농약·폐기물)	높음 (탄소중립 공정)
단가	높음	낮음
대량 생산성	어려움	용이함

 

이번 기술은 단순한 루테인 생산을 넘어서 전 세계 바이오 산업의 생산 방식 전환점이 될 수 있습니다.

 

함께 보기 좋은 글

국내 여름 여행지 당일치기 추천 TOP5 I 경상남도

 

민생회복 소비쿠폰 정보 '국민비서' 안내(+알림 신청 방법)

 

재난지원금 신청조건, 방법, 지급시기

 

2025 소상공인 재난지원금 신청방법 총정리