곤충 장내 미생물로 우리의 삶 더 건강하게
구희연(전남농업기술원 곤충잠업연구소 연구사)
미생물은 우리 눈에는 보이지 않는 진균, 세균, 바이러스, 원생동물, 조류(Algae) 등을 포함한 것으로, 인간에 유익함과 해로움을 동시에 주고 있다. 미생물은 산업적으로 의약, 식품, 에너지, 농업 등 다양한 분야에 응용 활용되고 있다. 산업미생물은 발효공정, 생물전환 등을 통해 발효식품, 건강 기능식품, 프로바이오틱 제품을 비롯한 환경정화, 환경복원, 친환경 건축자재, 기능성 향장품, 음식물 쓰레기 분해 등에 활용하고 있는데, 미생물 자원의 고부가가치를 알고 있는 선진국에서는 미생물의 수집 확보와 보존 경쟁이 치열하게 이뤄지고 있다.
다양한 미생물의 영향은 곤충에도 해당돼 미생물과 공동 진화를 통해 자연생태 시스템을 유지해 가고 있다. 예를 들어 음식물 쓰레기 처리 능력도 뛰어난 동애등에는 장내미생물에 의해 아밀라아제, 셀룰라아제, 리파아제, 프로테아제등의 효소를 분비한다. 식물세포벽을 구성하는 주요 성분중의 하나인 리그닌을 분해하는 곤충의 장내미생물은 흰개미, 톱하늘소, 고추좀잠자리가 있고 목질부 분해효소를 생성하는 것은 무당거미로 알려져 있다. 파실리드딱정벌레는 자기 몸무게의 4배 이상의 나무를 소화 시켜 배설하는데, 목질부를 잘 소화시키는 효소 생성과 함께 장내미생물이 질소를 첨가해 주어 우수한 바이오연료나 바이오생산물로 전환시키는 역할을 하고 있다.
식용 귀뚜라미를 인간이 복용하면 장내 비피도박테리움 아니말리스(Bifidobacterium animalis)를 5.7배 늘어나게 했으며, 플라즈마 TNT-α의 감소를 불러왔다. TNT-α는 우울증이나 암 같은 질병과 연관된 것으로서 이의 감소는 건강의 청신호이다. 비피도박테리움 애니말리스가 장내 기능을 증진하는 좋은 균주로 귀뚜라미 섭취가 장내 건강을 좋게 만들어 준다는 것이다.
곤충 중에는 다양한 효능을 가지고 있는 장내 미생물을 보유하고 있는데, 잣나무넓적잎벌레는 P-hydroxycinnaldehyde 이라는 항생물질을 생성하며, 무당거미는 Bacillus thuringiensis, Serratia proteamaculans라는 장내미생물을 가지고 있는데 단백질 분해효소인 아라자임과 피부각질 제거 효소, 리파아제, 키티나아제를 가지고 있다. 애기뿔소똥구리는 구강균, 식중독균, 여드름균에 효과가 있는 항균펩타이드를 가지고 있다. 장수하늘소에서 분리한 Bacillus amyloliquefaciens KB3는 벼 도열병 등 각종 작물의 병원균을 방제하는 능력이 있으며 식물생육용 자재로도 활용이 가능하며, 식용곤충의 질병을 예방하기 위한 예방제로써도 활용 가능성이 있다. 장내미생물은 꿀벌의 인공사료 개발도 가능하게 한다. 화분매개충인 꿀벌은 최근 급속한 개체수의 감소로 인하여 문제되고 있으며 농업에서 요구도 또한 증가하고 있다. 꿀벌 봉군의 영양적 최적 조건과 맞추어 내병성을 키우고 꿀벌의 방화활동을 극대화 할 수 있는 급여 대용화분의 제조가 필요한데 화분떡의 발효에 응용되는 유산균 (Lactobacillus acidophilus)은 장내 부패균의 억제 및 장내 세균총의 평형을 유지시키므로 이러한 장내미생물을 활용한다면 고품질의 고기능성 꿀벌 사료 개발이 가능하다.
중국의 경우 현재 약 10조원 규모의 곤충시장이 형성, 미국은 귀뚜라미 시장만 연간 1,500억원 규모로 산업적 이용을 하며 북미에는 식용 귀뚜라미를 취급하는 기업이 30개 이상 설립되어 사료와 식용 이용 부가가치 증진을 위한 제품 개발이 필요한 시점이다. 국내 곤충산업의 시장규모는 2011년 1,680억원에서 2018년 2,648억원으로 성장하였으며 2030년에는 6,300억원으로 성장할 것으로 기대된다.
식용곤충 시장은 지금까지 곤충 자체를 건조하거나 곤충 분말을 이용하여 제품을 만들어 판매해 왔다. 앞으로는 곤충 장내 유용미생물을 발굴하고, 키틴, 단백질, 셀룰로오즈 분해 등 다른 미생물과 차별화해 활용한다면 곤충을 보다 더 빠르게 사육이 가능하고, 반려동물, 어류 등에는 질병을 감소시킬 수 있는 기능성 사료소재 개발이 가능할 것이다.
전남농업기술원 곤충잠업연구소는 2020년부터 각종 곤충에 있는 장내미생물을 찾아서 동정하며 해당 미생물의 생물학적 특성, 대사산물 분석, 생리활성을 검정하여 기능성 발효제품, 사료 등을 만들어 산업화 하고자 한다. 곤충 장내 미생물을 기존 소재에 접목시켜, 우리의 삶을 더욱 건강하게 즐길 수 있는 기능성 및 흡수율 증대 등 다양한 활용방안을 찾아야 할 때이다.