[현장]5100여종 균주에 쌓인 50년 노하우…hy, 다음 반세기 나아간다

[용인=뉴시스]김상윤 기자 = "지금까지 50년이 기술의 독립과 고도화의 시간이었다면 앞으로의 50년은 축적한 데이터와 경쟁력을 바탕으로 글로벌 스탠다드로 나아가는 시간이 될 것입니다."

23일 경기 용인시 hy중앙연구소에서 열린 'hy 프로바이오틱스 클래스'에서 배윤강 연구기획팀 차장은 연구소의 지난 50년과 앞으로의 방향을 이같이 설명했다.

올해 설립 50주년을 맞은 hy중앙연구소는 1976년 식품업계에서 연구개발이 보편화되지 않았던 시기에 출범했다. 1995년에는 자체 균주 HY8001 개발에 성공하며 수입 균주 의존도를 낮추고 독자적인 안전성·기능성 검증 체계를 구축하는 전환점을 맞았다.

현재 hy중앙연구소는 5100여 종의 균주 라이브러리와 124건의 특허를 보유하고 있다. 자체 개발 유산균은 22종이며, 회사가 추산한 누적 수입 대체 효과는 약 2000억원이다. 이날 투어는 균주 발굴부터 기능성 검증, 제품화와 미래 연구로 이어지는 과정을 따라 진행됐다.

첫 번째로 찾은 곳은 미생물 분리실이었다. 김용태 프로바이오틱스팀 팀장은 인삼 뿌리와 배지를 앞에 두고 균주 발굴 과정을 설명했다.

연구진은 인삼 뿌리와 김치 등 식용 원료, 영유아 분변 등에서 후보 미생물을 확보한다. 이를 배지에서 키우면 둥근 집락인 '콜로니'가 형성되고, 자동화 장비가 콜로니를 하나씩 분리한다. 이후 특성을 분석해 HY7017과 같은 고유 균주번호를 부여한다. 인삼 뿌리에서 분리한 HY7017은 면역 기능성 연구를 거쳐 제품화로 이어지고 있다. 

김 팀장은 "기능성도 굉장히 중요하지만 식품에서는 안전성이 훨씬 더 중요하다"고 강조했다. 연구진은 적혈구 용혈 특성과 독성·병원성 유전자 보유 여부 등을 유전체 수준에서 살핀 뒤 안전성이 확인된 균주만 후속 연구로 넘긴다.

분리한 균주는 영하 50도로 유지되는 라이브러리에 보관한다. 중앙연구소와 연구소 지하, 평택 프로바이오틱스 공장 등 세 곳에 분산해 정전이나 화재 등에 대비하며 연구용 균주는 10~20년간 보존한다.

발굴한 균주의 기능을 검증하는 신소재개발팀에서는 프로바이오틱스의 항염증 효과를 확인하는 실험에 직접 참여해볼 수 있었다. 장갑을 끼고 마이크로피펫으로 네 개의 튜브에 반응 시약을 넣은 뒤, 시료를 섞는 '볼텍서'에 갖다 대자 투명했던 액체가 서로 다른 색을 띠기 시작했다.

아무런 자극을 주지 않은 시료는 색이 거의 나타나지 않았지만 염증을 유도한 시료는 붉게 변했다. 반면 프로바이오틱스를 함께 처리한 시료에서는 붉은빛이 뚜렷하게 옅어졌다. 김주연 신소재개발팀장은 프로바이오틱스가 면역세포의 과도한 산화질소 생성을 줄였다는 의미라고 설명했다.

연구진은 이 같은 실험으로 5100여 종의 균주 가운데 항염증 효과를 보이는 후보를 우선 선별한 뒤 추가 세포·동물실험과 인체적용시험으로 연구를 확장한다.

기능성을 확인한 균주는 소비자가 먹을 수 있는 제품으로 구현하는 단계로 향했다. 유제품팀의 파일럿 플랜트실에 들어서자 탱크와 배관이 연결된 설비가 큰 소리를 내며 돌아가고 있었다.

최지훈 유제품팀 책임연구원은 "(공장) 설비들을 미니어처 버전으로 완전히 축약해 놓은 것"이라며 "제품 생산 전 연구소에서 먼저 시험하고 손익과 대량 생산 가능성을 검토한다"고 말했다. 연구실에서 개발한 배합과 공정이 실제 공장의 대량 생산 단계에서도 같은 품질로 구현되는지를 확인하는 공간이다.

발효를 마친 배양액은 균질 공정을 거쳐 부드러운 질감을 만든다. 살아 있는 유산균을 유지해야 하는 배양액은 살균하지 않고, 별도로 섞는 시럽을 살균해 유통 안정성을 확보한다.

제품의 마지막 인상을 결정하는 과정은 향을 입히는 '부향'이다. 연구실 한쪽에는 딸기와 매실, 패션프루트, 리치, 망고 등 다양한 향료가 놓여 있었다. 같은 과일이라도 구현하려는 풍미에 따라 향료의 종류와 배합 비율이 달라진다.

이날 취재진은 플레인 배양액에 선택한 농축액과 향료를 넣어 직접 발효유를 만들었다. 실제 제품 개발에서는 목표 가격과 당도, 원가 등을 고려해 배합을 반복 조정하고 소비기한 동안 균수와 맛, 향이 안정적으로 유지되는지도 확인한다.

마지막으로 찾은 신성장팀은 연구의 '확장'을 담당하는 곳이다. 최일동 신성장팀장은 "확장은 연구하는 사람의 소임이자 철학"이라며 프로바이오틱스가 장 건강을 넘어 체지방과 피부, 면역 등 어느 영역까지 기능을 넓힐 수 있는지를 연구한다고 말했다.

최근 업계 화두는 '마이크로바이옴'이다. 같은 프로바이오틱스를 섭취하더라도 나이와 성별, 건강 상태, 생활 습관에 따라 결과가 달라질 수 있어 개별 균주의 기능뿐 아니라 장내 미생물 생태계 전체의 변화를 함께 살펴야 한다는 설명이다.

연구실에 들어서자 분변을 발효하는 과정에서 발생한 특유의 냄새가 코끝을 자극했다. 안쪽에는 액체가 담긴 투명한 용기 세 개가 배관으로 연결된 장치 두 세트가 자리 잡고 있었다. 사람의 상행결장과 횡행결장, 하행결장을 구현한 '대장 모사 시스템'이다.

최 팀장은 "사람의 대장을 바깥에 옮겨놓았다고 보면 된다"고 설명했다. 한쪽 장치에는 기능성을 확인할 프로바이오틱스를 주입하고 다른 한쪽은 비교군으로 둔 뒤 장내 미생물 구성과 미생물이 만들어내는 대사물질의 변화를 분석한다.

실험 중에는 빛을 차단하고 산도와 온도, 영양 상태를 실제 대장과 유사하게 유지한다. 연구진은 여러 한국인의 분변 시료를 혼합해 국내 소비자의 장내 환경에 가까운 조건을 구현하고 있다. hy는 이 장치를 식품업계 최초이자 유일한 대장 모사 설비로 파악하고 있다.

이날 둘러본 중앙연구소 곳곳에는 균주 발굴부터 기능성 검증, 제품화와 마이크로바이옴 연구까지 지난 50년간 축적한 기술과 데이터가 녹아 있었다. hy는 이를 기반으로 프로바이오틱스 연구의 범위를 넓히며 새로운 성장 가능성을 모색하고 있다.

배 차장은 "앞으로의 50년은 축적해온 데이터와 경쟁력을 바탕으로 글로벌 스탠다드로 나아가는 시간이 될 것"이라며 "최초의 정신과 최대의 성과, 유일의 가치를 바탕으로 K-프로바이오틱스의 기준을 세워가겠다"고 말했다.


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