바이오인

핵심내용

세계 최초 알레르기 저감 밀 ‘오프리’ 개발
- 알레르기원 제거로 차별화… 해외시장 진출 기대 -

□ 농촌진흥청(청장 라승용)은 전북대학교, 미국 농무성(USDA-ARS)과 협업해 세계 최초로 유전자 변형(GMO)이 아닌 인공교배를 통해 알레르기 유발 물질이 제거된 밀 ‘오프리’를 개발해 국내외 특허를 출원했다고 밝혔다.

 ○ ‘오프리(O-free)’는 국내 품종 ‘금강’과 ‘올그루’의 인공교배로 탄생했다. ‘오프리’에는 알레르기를 일으키는 물질의 하나인 ‘오메가-5-글리아딘’과 셀리악병의 원인인 ‘저분자 글루테닌’, ‘감마글리아딘’, ‘알파 아밀라아제 인히비터’가 없는 것으로 분석됐다.

 ○ 단백질 분석과 혈청 반응 실험 결과, 알레르기 반응이 나타나지 않았고 빵이나 쿠키로 만들었을 때 가공 적성 또한 일반 밀과 차이가 없었다.

□ 지금까지 연구 기관이나 관련 업계에서는 밀 알레르기 환자를 위해 알레르기 유발 물질이 없거나 적게 포함된 식품을 개발해왔다. 그러나 최근 들어 유전자 변형과 물리·화학적 제거에 대한 안전성 문제가 제기되고 있다.

 ○ 밀을 주로 먹는 서양인의 5%가 셀리악병 환자이며, 미국 전체 인구 중 6%는 밀 알레르기 환자로 알려져 있다.

 ○ 서울과 수도권에 사는 주부 1000명을 대상으로 한 설문 조사에서 9.9%가 ‘밀 가공제품을 먹고 속이 더부룩하거나 소화가 잘 되지 않았다’고 응답한 것으로 나타났다.

 ○ 전 세계 글루텐프리 제품 시장은 연간 12조 원 규모로, 이번에 개발한 Non-GMO 밀 ‘오프리’는 해외 시장 진출 및 수출 효과가 클 것으로 전망된다.

□ 국내외에 특허권으로 보호를 받는 ‘오프리’는 일반 밀과의 혼입 방지를 위해 특별 관리가 필요해 계약재배로 보급할 계획이다.

 ○ 현재 농촌진흥청은 ‘오프리’를 자체 증식 중이다. 앞으로 생산자단체나 밀가루 가공 업계와 연계해 재배 단지를 조성해 원료곡을 안정적으로 확보할 수 있도록 노력할 것이다.

□ 농촌진흥청 국립식량과학원 김두호 원장은 “기존의 일반 밀과 차별화된 특성을 갖는 ‘오프리’ 개발로, 국산 밀 산업이 더욱 활성화되고 소비를 촉진해 자급률을 높이는 데도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 말했다.

상세내용

■ 특허 기술 평가서 요약(농업기술실용화 재단)

○ 평가대상: 밀 알레르기 경감용 밀 계통 오프리
  ※ 출원번호: 10-2016-0075793, 국제출원번호 PCT/KR2016/008957
○ 평가기관: 농업기술실용화재단  
○ 평가자: 송윤찬 변리사 등 5명
○ 평가보고일: 2016년 12월
○ 평가결과 요약
  - 밀 알레르기를 경감시킬 수 있는 밀 품종, 밀가루 및 가공식품을 제조하는 방법은 현재 국내·외에서 수요가 높아지고 있는 글루텐 프리 식품에 적합한 기술로서 산업상 이용가능성이 우수할 것으로 판단
  - 글루텐 프리 식품 시장이 지속적으로 성장하고 있고, 본 기술이 독창성을 가지고 있어 기존 품종과는 차별화된 밀, 밀가루, 가공식품을 생산할 수 있을 것으로 판단
  - 국내보다는 해외 시장에서 시장성이 보다 높은 것으로 분석되어, 개별국 진입을 요청한 미국, 유럽 및 중국에 대한 권리확보가 필요
  - (파급효과) 세계적으로 밀을 주식으로 하는 국가들에 원천 기술 및 종자 수출이 가능하고, 국내 밀 품종의 수요 다양화를 통한 국내밀 재배면적 확보, 밀 산업의 지속적 발전, 국제적 밀 품종 개발기술의 선점, 수출용 종자 개발의 가능성을 보여 주는 기술로 국·내외적으로 파급효과가 클 것으로 평가

■ 밀 알레르기병(셀리악병)에 관한 설명

○ 정의: 소장에서 일어나는 알레르기 질환으로, 장내의 영양분 흡수를 저해하는 글루텐에 대한 과민반응이 일어남으로써 증세가 나타난다.
○ 주요 특성
  - 모든 연령대에서 나타날 수 있으나 대부분 소아청소년기에 발병
  - 발병률은 0.5∼1% 정도로 추정되며 계속 증가하는 경향임
  - 셀리악병은 특별한 유전자가 있는 사람이 주로 병에 걸림
  - 셀리악병 환자의 95%는 ‘HLA-DQ2’ 유전자를 가지고 있음
  - 백인의 30∼40%는 ‘HLA-DQ2’ 유전자를 갖지만 동양인·흑인은 극히 적음
  - 증상: 설사, 체중감소, 복부팽만, 피부 발진, 빈혈 등 발생
○ 환자: 밀을 주로 섭취하는 서양인의 5%가 셀리악병 환자이며, 90%가 음식 알레르기를 가져 글루텐 프리 식품에 관심이 많음
○ 글루텐 프리 식품 규정: 유럽연합(EU)은 글루텐 무(無)함유에서 20ppm까지, 저(低) 글루텐 식품은 20∼100ppm으로 규정
○ 미국 글루텐 프리 식품 시장 규모: 2014년 기준 미국에서 105억 달러 규모로 성장했으며, 2016년 156억 달러로 48% 성장할 전망

■ 묻고 답하기

Q1. 국내 밀 알레르기 환자가 적은데, 개발하게 된 이유는?
 
 ○ 국내 소비자를 대상으로 설문조사 결과 ‘밀 가공제품을 구매 또는 섭취하지 않은 이유는?’에 대해 ‘속이 더부룩하고, 소화가 잘 안 되어서’라는 답변이 9.9%를 차지하였습니다.*  이러한 결과는 밀을 주식으로 하는 서양인에게서만 나타나는 증상이 아님을 입증하는 결과이며, 특히 노약자나 환자분들에게도 단백질 공급원으로서 밀 가공제품을 보다 안전하게 제공해야 한다는 것을 보여 주었습니다.
 ○ 또한 수입 밀과의 경쟁에서 우위를 차지하기 위해서는 차별화된 품종 개발을 통한 부가가치가 향상된 제품 개발이 필요한데, 이를 해결하고 나아가 국산 밀 산업 활성화를 위해서 개발하게 되었습니다.
* ‘맥류제품의 소비자 선호도 분석’(2006) (발간등록 번호 : 11-1390634-000019-01)

Q2. 유전자를 조작하지 않고, 인공교배로 개발이 가능했던 이유는?
 
 ○ ‘오프리’는 국내 품종 중 가장 많이 재배되고 있는 ‘금강’과 수량이 많고 쓰러짐에 강한‘올그루’를 인공교배하여 만들어졌습니다.
 ○ 인공교배 후 세대가 진전되면서 염색체 내 알레르기를 일으키는 물질이 소멸된 것으로 판단되며, 실제 1번 염색체의 짧은 부위에서 결손된 것을 확인하였습니다. 이는 연구자들이 알레르기 저감 유전체의 오랜 기간 추적을 통한 집념의 결과라고 자부합니다.

Q3. 농촌진흥청 외 다른 연구 기관과는 구체적으로 어떻게 협력하였는지?
 
 ○ 알레르기 저감 밀 ‘오프리’식물체의 선발과 육성은 국립식량과학원에서 이루어졌으며, 밀 알레르기 저장단백질 결손 및 염색체 돌연변이 부위 확인은 국립농업과학원과 협업 연구를 통하여 구명하였습니다.
 ○ 특히 항체 및 WDEIA 환자의 혈청을 이용한 분자면역실험은 미국 농무성 농업연구청 (USDA-ARS) Dr. Susan Altenbach 그룹에서 실시하였으며, 환자 혈청은 프랑스 국립농학연구원 (INRA)의 Dr. Sandra Denery-Papini 그룹에서 제공하였습니다.
 ○ 단백체 기술을 이용한 밀 알레르기 저장 단백질 4가지 결손 확인

Q4. 알레르기 유발 물질이 결손 되어도 가공적성에는 영향이 없는지?
 
 ○ 빵, 면 그리고 과자와 같은 밀의 가공적성은 글루텐 단백질에 의해 결정됩니다. 밀반죽에서 글루텐은 거대분자 복합체 (gluten macro-polymer complex)를 구성하여 점탄성을 부여합니다.   
 ○ 따라서 알레르기와 관련된 일부 글루텐 단백질이 결손되었다고 해서 밀 반죽의 가공적성에는 영향을 주지는 않습니다. 이러한 내용은 실제로 빵을 만들어 증명하였고, 2017년 세계적인 저널인 학술지인‘Journal of Cereal Science’*에도 발표하였습니다.
* Characterization of a wheat mutant missing low-molecular-weight glutenin subunits encoded by the B-genome. 2017. 73:158-164

Q5. 오프리의 가치는 어느 정도 되고, 세계 시장 진출은 어떻게 진행할지?
 
 ○ 2014년 글루텐 프리 식품 시장은 약 12조원 규모로 알레르기 저감 밀 시장의 가능성도 매우 크다고 생각됩니다. 따라서 우리가 개발한 ‘오프리’는 글루텐프리 시장 선점이 가능할 것으로 전망하고 있습니다.
 ○ 현재 ‘오프리’의 세계 시장 진출을 위해 주요 밀 생산국 및 수입국인 미국, 중국과 유럽에 국제특허 출원을 완료하였습니다.

Q6. 오프리를 품종으로 만들지 않고, 특허로 진행한 이유는?
 
 ○‘오프리’는 유전자변환(GMO)이 아닌 인공교배에 의한 알레르기 유발 단백질의 일부가 제거된 세계 최초의 성과로 그 가치를 국내외에 선점하고 보호받기 위하여 식물특허로 진행되었습니다.
 ○ 또한, 재배 도중이나 수확 후 유통·가공 과정 중에 일반 밀과 섞여 신뢰성을 잃을 수 있으므로 일반 품종보다 특별한 관리가 필요합니다. 특히 일반 밀의 혼합은 알레르기 환자에게 치명적일 수 있어 정밀한 관리가 요구되고 있습니다. 

Q7. 오프리의 개선점과 향후 연구계획은?
 
 ○ ‘오프리’는 수량성이 다소 낮고, 일부 병해충에 대한 저항성이 낮은 단점이 있습니다. 농가의 소득향상과 안정적 원료 공급을 위해 ‘오프리’와 같이 알레르기 유발 물질이 없으면서, 수량성 등 농업적 특성이 우수한 품종을 연구 개발할 계획입니다.
 ○ 또한 알레르기 저감 밀‘오프리’에 대한 균일한 품질의 안정적 공급을 위한 재배매뉴얼 개발과 산업체와 연계하여 해외 수출용 환자식이나 영유아식에 맞는 가공제품개발을 단계적으로 추진해 나갈 계획입니다.

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.