“많이보다 제대로”…hy ‘50년 균주’ 자산이 만드는 K-프로바이오틱스

균주 발굴부터 생산까지 원스톱 구축
한국형 유산균 개발…5100여종 확보
K-프로바이오틱스 세계 시장 정조준

hy 중앙연구소 전경./hy

"프로바이오틱스를 얼마나 많이 넣었느냐보다 '어떤 균주를 담았느냐'가 더 중요합니다."

지난 23일 경기 용인시 hy 중앙연구소. 김주연 hy 신소재개발팀 팀장은 취재진을 맞이하며 이렇게 운을 뗐다. '수십억 마리'라는 함량 경쟁이 치열한 시장에, hy는 균주 하나하나의 기능성과 과학적 검증으로 승부하겠다는 뜻이었다.

1976년 문을 연 hy 중앙연구소는 국내 식품업계 최초의 기업부설 연구소다. 발효유 생산에 필요한 유산균을 해외에서 전량 수입하던 시절, 자체 기술로 균주를 확보하겠다는 목표로 출범했다. 1995년에는 한국형 유산균 'HY8001'을 개발하며 균주 국산화에 성공했다. 이후 30년 넘게 5100여 종의 균주 라이브러리와 126건의 특허를 쌓았다. 이러한 자체 균주 개발로 지금까지 2000억원 이상의 수입 대체 효과를 거뒀다고 한다.

김용태 hy 프로바이오틱스팀 팀장이 지난 23일 '균주 라이브러리' 내부에 보관 중인 균주를 보여주고 있다./이창연 기자

연구소 안내를 맡은 연구원을 따라 들어선 곳은 '프로바이오틱스팀'이 관리하는 '균주 라이브러리'였다. 영하 80도를 유지하는 초저온 냉동고 안에는 김치와 된장 등 전통 발효식품은 물론 모유, 신생아 유래 시료 등에서 분리한 균주가 보관돼 있었다. 이 균주들은 정전이나 화재 등 예상치 못한 상황에 대비해 세 곳의 저장고에 나눠 보관된다고 연구원은 설명했다.

균주는 확보했다고 곧바로 제품이 되지 않는다. 연구진은 위산과 담즙산을 견디는 생존력, 장 점착 능력, 유해균 억제력 등을 단계적으로 검증한 뒤에야 연구 대상으로 선별한다. 이 관문을 통과한 균주만 세포·유전체 분석을 거쳐 제품 개발 후보군에 오른다.

색상 변화에 따른 세포 내 염증 수준을 평가하는 '항염증 실험' 결과./이창연 기자

발굴된 균주는 '신소재개발팀'의 실험대를 거친다. 이날 현장에서는 HY7718 균주를 활용한 항염증 실험이 직접 시연됐다. 면역세포에 인위적으로 염증 반응을 유도한 뒤 형광 시료로 염색해 세포 손상 정도를 눈으로 확인하는 방식이다. 염증이 발생한 세포는 색 변화가 뚜렷하게 나타났지만, 프로바이오틱스를 처리한 세포에서는 해당 반응이 줄어드는 모습을 확인할 수 있었다.

김 팀장은 "프로바이오틱스는 꾸준히 섭취하는 것도 중요하지만 무엇보다 기능성이 검증된 균주를 선택하는 것이 중요하다"며 "균 수보다 어떤 균주인지가 제품 경쟁력을 좌우한다"고 설명했다.

hy 중앙연구소 '파일럿 플랜트'(사진왼쪽)와 유제품팀이 배양액을 압축기에 넣는 모습./이창연 기자

실험실 검증을 마친 균주가 소비자 식탁에 오르기까지는 '유제품팀'의 손길을 한 번 더 거쳐야 한다. 실제 생산 공정을 축소한 파일럿 플랜트에서는 우유와 탈지분유를 혼합한 원료에 균주를 접종해 발효시키고, 균질화 과정을 거쳐 제품화 가능성을 검증한다. 연구실에서 얻은 결과를 공장 생산에 적용하기 전 마지막 시험 무대인 셈이다.

취재진은 발효 직후의 배양액을 직접 시음했다. 별다른 향을 넣지 않은 배양액은 진한 플레인 요거트를 액상으로 마시는 듯 신맛이 강하게 혀끝을 자극했다. 이후 향과 시럽을 넣자 시중에서 판매되는 발효유와 비슷한 맛으로 바뀌었다. 연구 결과가 소비자가 마시는 제품으로 이어지는 과정을 직접 체험할 수 있었다.

최일동 hy 신성장팀 팀장이 지난 23일 대장모사시스템에 대해 설명하고 있다./이창연 기자

이날 취재진의 발길이 가장 오래 머문 곳은 '신성장팀'이 운용하는 '대장 모사 시스템'이었다. 국내 식품업계에서 hy가 유일하게 보유한 이 장비는 한국인의 장내 환경을 기준으로 상행결장, 횡행결장, 하행결장 등 사람의 장 구조를 3단계로 나눠 산도(pH)와 온도, 영양 상태를 그대로 재현했다.

사람마다 식습관이나 유전적 요인으로 장내 미생물 환경이 다르다 보니 프로바이오틱스 효능에도 개인차가 발생할 수밖에 없다. hy는 이 시스템에 실제 분변을 투입해 실시간으로 장내 미생물(마이크로바이옴) 변화를 추적하고 데이터를 축적하고 있다. 장 건강을 넘어 면역, 피부, 체지방 감소 등 전신 기능성으로 연구 영역을 넓히고, 궁극적으로는 개인 맞춤형 프로바이오틱스를 개발하겠다는 구상이다.

최일동 hy 신성장팀 팀장은 "프로바이오틱스 연구는 장 건강을 넘어 면역과 피부, 체지방 감소 등으로 영역이 확대되고 있다"며 "장내 환경을 더욱 정밀하게 이해하는 것이 차세대 기능성 연구의 출발점"이라고 말했다.

이러한 기술력은 성과로 이어졌다. hy 중앙연구소는 균주 발굴부터 생산, 프레시 매니저를 통한 콜드체인 배송까지 이어지는 '완결형 가치사슬'을 구축했다. 이를 통해 기업간거래(B2B) 원료 사업은 지난해 150억원의 매출을 올리며 2020년 대비 4배 이상 성장했다. 논산공장 내 프로바이오틱스 동결건조 시설 완공으로 거래 규모는 더 커질 전망이다. hy 중앙연구소는 이제 내수를 넘어 'K-프로바이오틱스'의 글로벌 스탠다드를 향해 새로운 50년의 청사진을 그리고 있었다.