미생물의 발효과정을 이용하여 생산되는 여러 발효식품 중 맥주는 맥즙, 홉 그리고 효모의 조화로 생산되는 대표적인 발효식품입니다. 효모는 맥즙에 포함된 당을 소모하여 발효를 진행하며 알코올, 유기산, 그리고 다양한 아로마 화합물이 포함된 맥주를 생산합니다. 양조공정은 초기 인류시기부터 사용한 기술이지만 생물공학적 접근을 바탕으로 한 연구는 아직 초기단계입니다. 따라서 본 실험실은 양조효모에 대하여 transcriptomics, metabolomics와 같은 오믹스 분야를 기반으로 효모별 발효 프로파일(sugar consumption, ethanol and organic acid, aroma compound production)을 규명하고 다양한 스타일의 맥주 생산에 적합한 양조 효모 개량 등의 연구를 수행하고 있습니다.
또한 국내 효모 전문 연구기업인 ㈜바이오크래프트와의 공동연구를 통해 토종 양조효모 발굴 및 품질관리 기술 개발에 초점을 맞추어 다양한 연구를 진행하고 있습니다.
Schematic diagram of brewing science and fermented food analysis (본 연구실 구축 분석 플랫폼)
대사체학(metabolomics)은 유전체학, 전사체학, 단백질체학 다음으로 시스템생물학에 속하는 4세대 오믹스 분야입니다. 세포의 생리적인 상태 및 대사상태가 직접적으로 반영된 대사물질을 GC/MS, LC/MS, NMR 등의 다양한 분석장비를 이용해 확인함으로써 세포의 표현형 및 다양한 생명현상의 원인을 규명하는데 있어서 단서제공에 유용한 학문입니다. 또한 동물, 식물, 미생물뿐 아니라 식품, 농업, 환경 및 독성 모니터링, 의약품에 이르는 광범위한 분야에 적용이 가능합니다.
본 연구실은 2013년 효모의 metabolome sample preparation에 관한 방법론적 연구를 분석화학 부문 최고의 권위지인 Analytical Chemistry (IF=6.98)에 게재하는 성과를 시작으로 박테리아/효모의 외부 스트레스로 인한 대사경로 규명, 신규 대사경로 표적 추적 등의 연구를 수행하고 있습니다.
더 나아가, 대사경로 재설계 타겟 확인에서 그치지 않고 이를 바탕으로 CRISPR 등의 유전체 편집기술을 통한 발효균주 개발에 이르기까지 전통적인 발효산업을 첨단 발효생명공학산업으로 패러다임을 전환하기 위한 기초 및 응용연구를 수행 중입니다.
Food metabolomics: from farm to human (본 연구실 선행결과, Current Opinion in Biotechnology 37:16-23, 2016, IF=9.740)
