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식품 산업에 도입되고 있는 여러 기술 (Cross-Industry Technology Transfer)

21세기 과학기술의 동향(trend)은 고도의 electronics 기술을 근간으로 하여 micro- 또는 nano-technology(미세 기술), IT(정보 기술), BT(생명공학기술) 위주가 될 것이며, 학문적 측면에서는 여러 학문 분야를 포괄하는 다중 학습적(multi-discipline) 또는 학문간 학습(inter-discipline)의 시대가 될 것으로 예상된다. 이러한 학문적 배경이 빠르게 산업기술에 적용되며 feedback 될 것도 예상된다. 따라서 앞으로 기술 융합 경향(fusion technology trend)이 두드러지고, 일부에서는 상당 부분 이미 기술융합이 이루어지고 있어 이에 적절하게 대응하는 전문가 집단의 기술 경쟁력이 매우 중요해질 전망이다. 식품산업에 있어서도 이러한 기술 동향은 예외일 수 없으며, 최근 들어 식품산업 자체의 기술에 다른 외부 기술들이 접목되면서 식품산업에 적용되는 기술의 영역이 계속적으로 넓어지고 있다. 이를 이용한 제품 개발도 활발히 이루어지고 있다. 현재 식품산업과 접목되고 있는 이종 기술들은 전체적인 산업기술 동향과 크게 다르지 않다. micro- 또는 nano- 기술, 바이오 기술, 정보기술의 접합이 활발하게 진행되고 있으며, 이외에도 전기 기술, 방사선 기술, 자기장 기술, 초고압 기술 등이 공정내지는 제품 생산에 적용되고 있다. 본 글에서는 식품 기술에 도입되고 있는 몇 가지 다른 기술들의 활용과 그 적용에 대해 살펴보도록 하겠다.
    Nanotechnology (나노 기술) 나노 기술은 현재 전 과학 분야에서 가장 주목받고 있는 기술이다. 향후 나노 기술은 거의 모든 산업분야에 영향을 미칠 것으로 보이며, 각 산업에서는 나노기술을 이용한 제품의 개발을 위해 많은 투자를 하고 있다. 식품산업에서의 나노기술 도입은 현재 미미한 수준이지만 그 가능성에 대한 연구와 적용을 위한 준비는 발빠르게 진행되고 있다. 식품에서 가장 빠르게 접근하고 있는 나노기술은 나노 입자화 기술을 이용한 제품 응용이다. 최근 들어 나노 캡슐(nanosphere)을 이용한 요구르트와 일반 식품 소재의 입자를 나노 크기로 분쇄하여 분산성을 높이고 체내 흡수력을 향상시킨 음료 제품 등이 등장하고 있으며, 현재는 기능성 물질을 나노화하여 소재화 하는 분야가 빠르게 전개되고 있다. 최근 개발된 나노 식품 소재나 식품 관련 산업에 적용된 나노 제품의 예를 들면, 다이어트 식품 (녹차잎, 실크펩타이드), 항균냉장고 (은나노입자), 인삼가공식품, PET bottle (나노 촉매용 투명 디라미네이션 PET), 기능성 음료/식품, 면역 증강제/조절제 (게르마늄, 미네랄 나노분체), 천연 향료, 금/은 나노 콜로이드 등이 있다. 나노 기술은 향후 식품 포장 (packaging), 생산 (production), 안전 (safety), 공정 (processing), 저장 (preservation) 등에도 널리 적용이 가능할 것으로 예상되며, 또한 식품의 유통, 추적이나 제조 장치 등에도 적용이 가능할 것으로 예측되고 있다. 그림 1.에는 나노 기술이 적용될 수 있는 식품 예상 분야를 나타냈다. 그림 1. 나노 기술의 식품 응용 예상 분야 Biotechnology (바이오 기술) 최근 일본, 미국, 한국 등에서는 2020년 내지는 2030년의 과학 기술 예측을 통해 예상되는 미래기술이 무엇인지에 대한 조사를 실시, 발표했다. 이중 식품분야를 살펴보면 형질전환 가축, 내병성 작물, 개인 맞춤형 기능 식품, 질병 예방 채소, 캡슐형 식품, 알레르기 비유발 축산 식품, 동물세포 이용 생리활성 물질 생산, 설탕 대체 인공감미료 등이 리스트에 올랐다. 언급된 대부분의 예상기술 내지 제품들은 기존의 식품 (농수축산) 산업에 바이오 기술이 접목됨으로써 실현될 수 있는 것들이다. 실제로 현재 이 예상 기술 중 상당부분은 바이오 기술이 도입되어 기능성 고기능 작물(저탄수화물 감자, 질병내성 옥수수, 당뇨병 예방 쌀 등)이 이미 상품화되었고 시장이 형성되어가고 있다. 또한 앞으로의 식품은 기능성을 갖는 식품들, 예를 들어 항산화식품, 고혈압 예방식품, 노화 억제, 치매 억제 식품, 면역 조절 식품 등이 등장할 것으로 예상하고 있으며, 이를 위한 소재의 발굴이나 효능 검증 등에 다양한 바이오 기술들이 접목되어 진행되고 있다. 그림 2는 바이오 기술이 접목되면서 향후 단계적으로 예상되는 제품군과 필요한 기술을 나타낸 것이다.
     1단계 (~2006년)2단계 (~2010년)3단계 (~2020년)
    필요기술- HTS 수준의 in vitro, in vivo assay
    - 인체내 활성 발현 기작 규명
    - 생물 전환 기술 및 생물 공정 기술
    - 화학적, 효소적 수식 기술 및 합성 기술
    - High Separation
    - 유효성/위해성의 전임상, 임상 평가 기술
    - 맞춤형 개발
    - 활성물질 구조 해석 기술
    - 식용생물 자원 라이브러리 구축
    - HTS 수준의 in vitro, in vivo assay
    - in vivo multi 및 matrix적 검색
    - Novel assay system
    - 인체내 활성 발현 기작 규명
    - 초정밀 분리/정제 기술
    - 화학적, 효소적 합성 기술, 수식기술
    - 고분자 활성영역 규명 및 생산
    - Multifunctional 제품 개발
    - 소재의 다용도화
    - 자원의 분자 육종 기술
    - 유용성분 전달 기술
    - 활성물질 표적 조절 기술
    - 의약품 대체 기능성 식품화 기술
    - Nutrigenomics
    - High throughput genomics tool
    - Real-time PCR analysis
    - High-density microarray analysis
    - Metabolomics, Proteomics
    - Transcrpitomics
    안전기술비열 살균 기술 (고압 기술, 고전압 기술, Irradiation), 오염물질 detection, Biosensor, Physical - Tag, Digital Tag
    예상 제품군- 항산화제품, 변비개선식품
    - 비만방지식품, 두뇌영양식품
    - 노화억제식품, 면역조절
    - 기존식품소재대체물질개발
    - 골관절질환개선식품
    - 당뇨예방, 뇌졸중예방개선
    - 치매예방, 암예방, 면역조절
    - 해양자원신소재물질 개발
    - 질병예방야채, 개인형 맞춤 식품
    - 심해미생물 생리활성물질 이용
    - 알레르기비유발 축산 식품
    - 생리활성물질의 디자인
    그림 2. 바이오 기술이 접목된 식품의 전개 방향 정보 기술 (Information Technology) 많은 사람들이 요즘은 ‘IT 시대’라는 말을 많이 하고 듣고 또 느끼고 있을 것이다. ‘1인 1 PC 시대’란 말도 옛이야기가 되었으며, 1인 1 홈피의 시대가 되었으며, 정보의 홍수를 넘어 정보의 혼돈이라는 말까지 나오고 있다. 최근에는 핸드폰으로 각종 정보를 찾고 받을 수 있으며, 원하는 곳이라면 어디서든지 수많은 정보를 얻을 수 있을 만큼 정보 기술이 발전되었다. 식품업계에도 이미 정보기술이 도입되어 유통 분야에서 물건의 배달이나 재고 관리 등에 활용되고 있다. 향후에는 식품에 사용되는 농수축산물이 생산되어 식품업계에 넘어오는 순간부터 생산 이력, 유통 과정, 제품화 이후의 유통 과정에 대한 정보, 판매, 소비자의 손까지 가는 마지막까지의 모든 과정이 정보화되어 식품의 품질, 유통 및 안전에까지 확대 적용될 것으로 예상된다. 또한 궁극적으로는 바이오 기술과 정보기술의 접목을 통해 계속해서 밝혀지는 유전 정보를 정보화하여 개개인에게 맞는 식품을 제공할 수 있는 수준에까지 이를 것으로 예상되고 있다. 기타 기술 나노기술, 바이오기술, 정보기술 이외에 식품 산업에 적용되고 있는 다른 산업기술로는 전기 기술(electricity technology), 방사선 기술(radiation technology), 초음파 기술(Ultrasound technology), 고압 기술 (high pressure technology), 자기장 기술(magnetic field technology) 등이 있다. 이러한 기술들은 대부분 식품의 품질을 덜 손상시키면서 저장성을 확보하기 위해 도입되었다. 전기 기술의 경우 고전압을 이용한 액상, 반고상 식품의 살균, 전기 저항열을 이용한 급속 가열에 의한 살균, 플라즈마나 빛을 이용한 고상 식품의 표면 살균, 식품 용기 및 기구의 살균 등에 도입되어 그 응용범위가 유용 물질의 추출, 전분의 성질 변환을 통한 새로운 물성의 부여 등으로 확대되었다. 또한 방사선 기술의 경우 방사선을 이용한 식품 및 식품 원료의 안전성 확보를 위한 기술에 적용을 시작하여 최근에는 바이오 기술과 나노 기술과 융합되어 고부가 가치의 기능성 신소재 개발, 식품내 유해물질의 제거 및 저감화, allergy 저감화, 돌연변이 신품종 개발, Hormesis(호메시스:미량의 유익), 농업 환경 개선등 농업 생명 공학적 이용, 암진단 및 치료제, 영양 성분 전달을 위한 고분자 물질의 개발, 그리고 우주화 시대를 맞이한 우주 식품의 개발로 응용 범위가 확대되고 있다. 이 이외에도 초음파 기술, 자기장 기술, 고압 기술도 식품의 저장성 향상에 적용을 시작으로 해서 유용 성분의 추출, 유용 미생물의 돌연변이 유발, 식품 물성의 변화, 발효 생산 기술등에 대한 적용 및 연구를 시작하고 있다.
이상에서 식품 산업에 도입되고 있는 몇 가지 다른 산업기술을 간단하게 언급하고 살펴보았지만, 이는 단순한 기술간의 연결이 아니라 산업간의 연결까지도 이어질 것으로 보는 전망도 있다. 이미 제약업과 식품업이 공동으로 제품개발 및 연구(General Mills-Protein Technology Inc., Novartis-Quaker Oat)를 하여 의약품과 가까운 효능을 이야기 하는 식품이 등장하고 있으며, 최근에는 식품업과 화장품 업체가 공동으로 연구를 시작 (코카콜라-시세이도, 네슬레-로레알)하여 cosmetic foods라는 새로운 분야의 창출을 시도하고 있다. 사실 이러한 기술 융합, 산업 융합의 이면에는 정체되어 있는 시장 성장, 기업 성장의 돌파구를 찾기 위한 또 다른 전략이라는 측면이 있겠지만, 소비자의 편리성, 즐거움, 건강 지향이라는 요구를 반영하는 경향으로서 향후 식품 산업뿐만 아니라 다른 산업에서도 타 산업의 기술의 융합이나 제품의 융합등 수많은 융합 기술 및 융합 제품이 등장할 것으로 보인다. 따라서 연구자들은 기존의 자기 산업내의 기술 뿐만 아니라 타 산업의 유용한 기술을 종사하고 있는 산업 속에 적용될 수 있는 기술들을 잘 살펴보고 새로운 기회를 찾아내야 할 것으로 보인다.
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