플라스틱에서 식탁으로: µBites 혁명

방금 재활용통에 버린 페트병이 단백질이 풍부한 쿠키로 변할 수 있다면? 이것이 바로 남일리노이대학교 카본데일 연구팀이 달성한 성과입니다. 그들이 만든 µBites(마이크로바이트라고 읽음)는 폐PET 플라스틱과 농업 폐기물로 3D 프린팅한 쿠키이며, 식품 생산과 플라스틱 오염에 대한 우리의 인식을 완전히 바꿀 수 있습니다.

이 프로젝트는 2026년 8월 24일 시카고에서 열린 미국화학학회(ACS) 가을 회의에서 발표되었으며, 합성생물학, CRISPR 유전자 편집, 적층 제조의 놀라운 융합을 대표합니다. 실험실 테스트 결과 이 쿠키는 섭취 가능하며, 연구팀은 몇 년 내에 대중에게 공개할 수 있기를 희망하고 있습니다.

CRISPR 편집 효모가 플라스틱을 식품으로 변환하는 원리

µBites의 과학적 원리는 32단계 공정에서 시작됩니다. 열, 압력, 산소, 물을 이용해 PET 플라스틱(음료수병 소재)을 기본 분자 성분으로 분해합니다. 하지만 진정한 혁신은 그 다음 단계에 있습니다.

대학원생 산디야 자야세카라는 CRISPR 유전자 편집 기술을 활용해 여러 효모 균주를 프로그래밍하여, 분해된 플라스틱에서 나온 탄소 풍부한 분자들을 식용 성분으로 전환했습니다. 변형된 효모는 이제 다음을 생산합니다:

• 단백질 풍부한 바이오매스 — 쿠키의 주요 영양 성분
• 바닐린 — 쿠키에 바닐라 풍미와 향을 부여하는 화합물
• 베타카로틴 — 당근에 포함된 영양소로, 체내에서 비타민A로 전환되어 쿠키에 황금빛 색상을 부여

연구팀은 효모 유래 바이오매스에 섬유질, 전분, 감미료를 혼합해 반죽 같은 물질을 만들고, 이를 3D 프린터로 압출하여 쿠키 모양으로 성형한 뒤 전자레인지로 조리합니다. 제3자 실험실 검사 결과 µBites 쿠키는 독성 화학물질, 중금속, 알레르겐, 식중독균이 없는 것으로 확인되었습니다.

“미생물은 매우 영리합니다,”라고 수석 연구자 라히루 자코디 박사는 말합니다. “그래서 우리는 미생물의 특성을 활용해 우리가 만든 문제를 해결하고 있습니다.”

NASA 심우주 식량 도전에서 탄생

µBites 프로젝트는 역사상 가장 야심 찬 식품 과학 대회 중 하나에서 시작되었습니다. 2021년 NASA와 캐나다 우주국은 달, 화성 및 그 너머의 장기 우주 임무에서 우주비행사에게 식량을 공급할 수 있는 혁신을 찾기 위해 ‘심우주 식량 도전’을 시작했습니다.

남일리노이대학교 팀은 38개 선정 팀 중 하나로 25,000달러의 1단계 보조금을 획득했습니다. 폐기물을 공학 미생물을 이용해 영양 식품으로 전환한다는 그들의 개념은 이중적 잠재력으로 심사위원들의 주목을 받았습니다. 극한 환경에서 식량 부족을 해결하면서 동시에 플라스틱 폐기물 문제도 해결할 수 있기 때문입니다.

초기 보조금 획득 이후 프로젝트는 추가 자금을 확보하며 역량을 크게 확장했습니다.최초의 µBites는 기본 단백질 쿠키만 생산할 수 있었지만, 바닐린과 베타카로틴 생산 능력이 추가된 최신 버전은 제품의 매력과 영양 완성도에서 큰 도약을 이루었습니다.

3D 프린팅의 핵심 역할

3D 프린팅은 µBites 생산 공정에서 핵심적인 역할을 합니다. 효모 유래 바이오매스와 전통 식재료를 혼합하면 기존 식품 가공 장비로는 처리할 수 없는 점도 높은 반죽이형성됩니다. 3D 프린터는 이 물질을 정밀하게 압출하여 일관된 쿠키 모양으로 성형함으로써 이 문제를 완벽하게 해결합니다.

이 응용 분야는 적층 제조의 간과된 강점을 부각시킵니다. 기계로 처리할 수 없는 재료를 가공하는 능력입니다. 3D 프린팅이 금속과 폴리머의 복잡한 기하학적 형태로 제조업을 혁신했듯이, 식품용 3D 프린팅은 새로운 식감과 성분의 가능성을 열어줍니다. 이는 기존 금형이나 압출기로는 불가능한 것들입니다.

식품 3D 프린팅은 꾸준히 성장하고 있습니다. Natural Machines, Procusini, Cocoa Press 같은 회사들이 초콜릿, 파스타 등의 식품용 프린터를 개발하고 있습니다. µBites 프로젝트는 이 기술을 완전히 새로운 영역으로밀어넣고 있습니다. 전통적으로 식용으로 여겨지지 않았던 재료로 음식을 프린팅하는 것입니다.

두 가지 글로벌 위기를 동시에 해결

µBites 연구는 결정적인 시기에 등장했습니다. 유엔에 따르면 2050년까지 전 세계 식량 수요는 35~56% 증가할 것으로 예상되며, 현재 세계 인구의 약 30%가 기아 위험에 처해 있습니다.한편, 플라스틱 오염은 전 세계 온실가스 배출량의 약 3.4%를 차지하며, 실제로 재활용되는 플라스틱은 극히 일부에 불과합니다.

µBites 방법은 이 두 문제를 동시에 해결합니다. 플라스틱 폐기물을 식용 단백질로 전환함으로써 오염을 줄이면서 새로운 식량 원천을 창출합니다. 연구팀은 여러응용 시나리오를 구상하고 있습니다:

• 심우주 임무 — 장기 항해 중 폐기물을 식량으로 전환
• 잠수함 및 군사 작전 — 밀폐 환경에서 자급자족 식량 생산
• 재해 지역 — 공급망이단절된 상황에서의 긴급 식량 생산
• 극지 환경 — 북극, 남극 및 기타 식량 접근이 제한된 지역

팀은 특허 출원을 완료했으며, 인체 시식 테스트를 위한잔여 규제 승인을 기다리고 있습니다.

µBites의다음 단계

안전성데이터는 고무적이지만, µBites는 아직 대중에게 공개되지 않았습니다. 공식 시식 테스트를 수행하려면 기관의 승인이 필요합니다. 한 연구자는 “재해 지역에서 먹을 것이 아무것도 없다면 먹겠지만, 진열대에서 오레오 대신 이걸 집어들지는 확실하지 않다”고솔직히 말했습니다.

연구팀은 또한 공학 미생물을이용해 쿠키의 나머지 성분인 전분, 섬유질, 감미료를 생산하는방법도 연구하고 있습니다.성공하면 전체 생산 과정이 자급자족이 되어, 플라스틱 폐기물, 농업 부산물, 공학 효모 배양액만을투입물로 하는 완전한 미생물 주도 식품 생산 체계가 실현됩니다.

µBites 프로젝트는 합성생물학과 3D 프린팅의 융합이 어떻게단일 기술로는 불가능한 솔루션을 만들어내는지 보여줍니다. 3D 프린팅이전통적 제조업에서 식품, 의료등 영역으로 계속 확장됨에 따라, µBites 같은프로젝트는 이 기술의 가장혁신적인 응용이 바로 우리가 아직상상하지 못한 것들일 수 있음을 보여줍니다.

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