전남대학교 융합식품바이오공학과 식품시스템공학실험실 (Food System Engineering Laboratory)을 소개합니다. 저희 연구실은 오픈한 지 1년이 조금 넘는 신생랩으로 김수정 교수님 지도 아래 현재 7명의 학생 (박사과정 2명, 석사과정 4명, 학석통합과정 1명)이 소속되어 있습니다. 저희 연구실은 미생물의 대사경로를 조절하여 고부가가치 식품/화장품/화학소재를 생산하는 연구와 식품 내 위해요소를 신속/간편 검출할 수 있는 바이오센서 개발에 관한 연구를 수행하고 있습니다.

그림1. 김태옥(박사과정), 강소이(석사과정), 정채림(석사과정), 김수정(지도교수), 김소림(석사과정), 정강현(석사과정), 박병렬(학석사과정), 김영열(박사과정).

1. 연구실 분위기

저희 연구실은 긍정 에너지가 넘치는 곳입니다. 구성원 간에 늘 소통하고 어울리며, 서로를 지식과 실험 방법을 공유하며 함께 성장하고 있습니다. 교수님과 구성원들 간에도 자유롭게 소통하고 서로의 의견을 적극적으로 연구실 운영에 반영하고 있습니다. 연구 분야는 학생의 관심 분야를 최우선으로 고려하여 설정하고 있어 학생 스스로 동기를 부여하여 연구에 몰두할 수 있는 환경이 조성되어 있습니다.

2. 특징

우리 연구실 구성원들은 합성생물학이라는 큰 틀 안에서 각자 조금씩은 다른 분야의 연구를 수행 중입니다. 독립적으로 각자의 연구를 수행하지만 실험실 구성원 내에서의 활발한 소통을 통해 서로의 어려움을 공유하고 함께 고민하여 해결해 나가고 있습니다. 매주 각자의 연구가 어떻게 진행되고 있는지 보고하는 progress report를 통해 본인의 실험을 체계적으로 정리하고, 현 상황에서의 문제점이 무엇인지 파악한 후에 해결방안에 대해 스스로 고민해 볼 수 있는 시간을 갖습니다. 또한, 저널클럽을 통해서 서로의 연구 분야에 대한 논문을 접하고 새로운 지식을 탐구하고 이해하는 시간을 갖고 있습니다. 이렇게 모든 구성원들이 각자의 연구에 집중하고 독립적으로 수행하는 동시에 적극적으로 참여하고 소통하여 문제를 해결할 수 있다는 것이 우리 연구실의 자랑이자 특징입니다.

3. 연구

우리 연구실은 식품 분야에 미생물을 활용할 수 있는 연구를 수행하고 있으며, 연구실의 주제를 간략하게 소개하고자 합니다.

첫 번째 연구 주제는 대사공학적으로 설계된 효모를 활용한 고부가가치 식품/화장품/에너지 소재를 생산하는 것입니다. 현재 우리 연구실에서는 해조류 유래 기능성 식품/화장품 소재의 효모 기반 생물공학적 생산 플랫폼을 구축하고 있습니다. 또한 역대사공학을 활용하여 효모 균체 다당류 고생산 미래형 효모 균주를 개발하고 있으며, 이를 향후 식품 소재로 활용할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다.

그림 2. Smart Microbial ell factories.
 

두 번째 연구 주제는 식품 내 위해요소를 신속하고 간편하게 검출할 수 있는 시스템을 개발하는 것입니다. 특히 전남에서 생산되는 김의 비소 함량 데이터베이스 구축 및 중금속 분석 연구를 수행하여 식품 내 안전성을 확보하는 연구를 수행 중입니다. 이를 통하여 중금속을 신속하고 간편하게 검출할 수 있는 바이오센서를 개발하여 가공 공정에서 중금속 함량 분석 및 관리를 용이하게 할 수 있는 시스템 구축을 목표로 하고 있습니다.

그림 3. Monitoring Hazards in Foods. 

마지막으로 안전하고 기능성을 갖춘 유산균을 선별하는 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위하여 전통 식품 내 항생제 내성이 없는 유산균의 선발과 유산균 유래 기능성 펩타이드의 분리 및 생물공학적 생산 공정 시스템을 연구하고 있습니다.

4. 맺음말

저희 식품시스템공학 실험실(FSEL)은 생물공학적으로 설계된 미생물을 이용한 세포공장을 구축하여 환경 및 산업 등 다양한 분야에 적용시키기 위한 유용 물질들을 효과적으로 대량 생산할 수 있으며, 식품 위해물을 신속하고 간편하게 검출하기 위한 미생물 기반 바이오센서 개발, 식품소재로 이용되는 유산균의 안전성 평가 등 다양한 분야의 연구를 진행하고 있습니다. 또한 FSEL은 항상 아낌없이 주는 나무처럼 열정적으로 지도해 주시는 교수님과 함께 서로의 장점들을 모으고 협력하면서 시너지 효과를 내는 대학원생들로 구성되어 있습니다. 저희는 즐거운 분위기에서 각자 맡은 바 최선을 다해 연구하고 있으며 앞으로도 최선을 다해 연구할 것입니다.

5. 연구실 대표 논문

• TY Kim, HS Park, SK Kim, SJ Kim* and YC Park*, Production of (–)-α-bisabolol in metabolically engineered Saccharomyces cerevisiae, Journal of Biotechnology 340, 10, 13-21 (2021)

• HS Lim, SK Kim, SG Woo, TH Kim, SJ Yeom, W Yong, YJ Ko, SJ Kim*, SG Lee* and DH Lee*, (–)-α-Bisabolol production in engineered Escherichia coli expressing a novel (–)-α-bisabolol synthase from the globe artichoke, Cynara cardunculus var. scolymus, Journal of Agricultural and Food Chemistry 69, 30, 8492-8503 (2021)

• BS Lee, OH Ban, WY Bang, SA Chae, S Oh, Chanmi Park, Minjee Lee, SJ Kim, J Yang* and YH Jung*, Safety assessment of Lactobacillus reuteri IDCC 3701 based on phenotypic and genomic analysis, Annals of Microbiology 71:10 1-6 (2021)

• BS Lee, OH Ban, WY Bang, SA Chae, S Oh, C Park, M Lee, SJ Kim, J Yang*, YH Jung*, Anti-inflammatory potential of Lactiplantibacillus plantarum IDCC 3501 and its safety evaluation, Brazilian Journal of Microbiology 71:10 (2021)