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합성 생물학 및 식품: 빌딩 블록에서 식품 생산 향상

과학자들은 합성 생물학을 사용하여 더 나은 품질과 지속 가능한 식품을 생산합니다.

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퀀텀런 예측
2022 년 12 월 20 일

인사이트 요약

생물학과 공학을 혼합한 합성생물학은 인구 증가와 환경 문제로 인해 증가하는 전 세계 식량 수요를 충족시키기 위한 핵심 솔루션으로 떠오르고 있습니다. 이 분야는 식품 안전과 영양을 향상시킬 뿐만 아니라 실험실에서 만든 단백질과 영양소를 도입하여 전통적인 농업 관행을 변화시키는 것을 목표로 합니다. 식품 산업을 재편할 수 있는 잠재력을 지닌 합성 생물학은 보다 지속 가능한 농법, 새로운 규제 요구 사항, 소비자 선호도 및 식사 전통의 변화로 이어질 수 있습니다.

합성 생물학 및 식품 맥락

연구자들은 먹이 사슬을 강화하고 확장하기 위해 합성 또는 실험실에서 만든 식용 제품을 개발하고 있습니다. 그러나 학회지에 발표된 연구에 따르면 자연 저널에 따르면 2030년까지 어떤 방식으로든 합성생물학을 소비하거나 사용하게 될 가능성이 높습니다.

Success Farming에 따르면 세계 인구는 2년까지 2050억 명 증가하여 식량 생산에 대한 전 세계 수요가 거의 40% 증가할 것으로 예상됩니다. 먹일 사람이 많아지면 단백질이 더 많이 필요합니다. 그러나 육지의 축소, 탄소 배출 및 해수면 상승, 침식으로 인해 식량 생산이 예상 수요를 따라잡지 못하고 있습니다. 이 문제는 합성 또는 실험실에서 만든 생물학을 적용하여 먹이 사슬을 강화하고 확장함으로써 잠재적으로 해결할 수 있습니다.

합성 생물학은 생물학적 연구와 공학 개념을 결합합니다. 이 분야는 배선 회로를 통해 세포 기능을 제어하고 다양한 생물학적 시스템이 설계되는 방식을 이해하기 위해 정보, 생명 및 사회 과학에서 도출됩니다. 식품 과학과 합성 생물학의 결합은 식품 안전 및 영양에 대한 현재의 문제를 해결하는 효과적인 방법으로 간주될 뿐만 아니라, 이 새로운 과학 분야는 현재의 지속 불가능한 식품 기술 및 관행을 개선하는 데 필수적일 수 있습니다.

합성 생물학은 복제 세포 공장, 다양한 미생물 또는 무세포 생합성 플랫폼을 사용하여 식품 생산을 가능하게 합니다. 이 기술은 자원 전환 효율을 개선하고 전통적인 농업의 단점과 높은 탄소 배출량을 제거할 수 있습니다.

파괴적 영향

2019년 식물성 식품 제조업체 임파서블 푸드(Impossible Foods)는 "피 흘리는" 버거를 출시했습니다. Impossible Foods는 혈액, 특히 철분 함유 헴이 고기 맛을 더 많이 만들고 대두 레그헤모글로빈을 식물성 버거에 첨가하면 향이 강화된다고 믿고 있습니다. 이러한 물질을 쇠고기 패티 대체품인 Impossible Burger에 주입하기 위해 이 회사는 DNA 합성, 유전자 부품 라이브러리 및 자동 유도를 위한 양성 피드백 루프를 사용합니다. Impossible Burger는 생산에 96% 적은 토지와 89% 적은 온실 가스를 필요로 합니다. 이 버거는 전 세계적으로 30,000개 이상의 레스토랑과 15,000개 이상의 식료품점에 있는 회사의 많은 제품 중 하나일 뿐입니다.

한편 스타트업 KnipBio 엔지니어는 잎에서 발견되는 미생물로부터 물고기를 먹습니다. 그들은 물고기 건강에 중요한 카로티노이드를 증가시키기 위해 게놈을 편집하고 성장을 촉진하기 위해 발효를 사용합니다. 그런 다음 미생물을 짧은 기간 동안 극심한 열에 노출하고 건조하고 분쇄합니다. 다른 농업 프로젝트에는 두 배나 많은 견과류를 생산하면서 일반적으로 필요한 것보다 훨씬 적은 물을 사용하여 실내에서 자랄 수 있는 다량의 식물성 기름과 견과류 나무를 생산하는 유기체 합성이 포함됩니다.

그리고 2022년 미국에 기반을 둔 생명공학 회사인 Pivot Bio는 옥수수용 합성 질소 비료를 만들었습니다. 이 제품은 전 세계 에너지의 1~2%를 소비하는 산업적으로 생산된 질소를 사용하는 문제를 해결합니다. 공기에서 질소를 고정하는 박테리아는 생물학적 비료 역할을 할 수 있지만 곡물 작물(옥수수, 밀, 쌀)에서는 생존할 수 없습니다. 해결책으로 Pivot Bio는 옥수수 뿌리와 강하게 결합하는 질소 고정 박테리아를 유전자 변형했습니다.