[비즈월드] 최근 코로나19의 여세가 변이 바이러스로 도리어 확산세가 커지면서 국민 건강에 적신호가 켜졌다. 특히 7일 중앙방역대책본부 발표에 따르면 이날 0시 기준으로 전국의 코로나19 확진자는 6개월만에 최대인 1212명을 기록했다. 이는 지난해 1월 20일 국내에서 코로나19 환자가 처음 발생한 이후 두 번째로 많은 것으로 4차 대유행의 신호탄이 아니냐는 우려까지 나고 있다.

이런 가운데 한 개인 발명가가 천연물을 발효한 효소 유산균을 통해 인체 면역력 향상에 도움을 주는 연구에 매진하고 있어 주목을 받고 있다.

이 발명가는 이미 2건의 관련 특허를 등록받은 강승찬 씨다. 그는 앞서 지난 2016년 10월 10일 ‘황칠나무 유산균 발효액 제조방법 및 이에 의해 제조된 황칠나무 유산균 발효액’이라는 명칭의 특허를 출원(출원번호 제1020160130926호)해 다음 해인 2017년 4월 19일 등록(등록번호 제101729916호)을 받아냈다.

강승찬 발명가는 이어 2017년 5월 15일 ‘유산균을 이용한 천연물 효소의 생산 방법’이라는 명칭의 특허를 출원(출원번호 제1020170060207호)해 같은 해 10월 12일 귀중한 두 번째 특허를 취득(등록번호 제101787643호)했다.

강 발명가는 여기에 만족하지 않고 관련 연구를 계속해 새로운 특허 등록에 도전한 것으로 확인됐다.

비즈월드가 확인한 결과 해당 특허는 지난해 10월 20일 출원(출원번호 제1020200136301호)한 ‘식물 발효액을 이용한 식물 발효물 제조방법(Preparaion of plant fermentation product using plant fermented liquid)’이라는 명칭의 기술이다.

해당 발효액 즉, 효소를 설명하기에 앞서 활성산소와 폴리페놀에 대해 알아봐야 한다.

인간은 산소와 음식으로 섭취한 영양소를 태워 에너지원을 만들어 생명을 유지할 수 있게 한다. 이 과정에서 여분의 산소인 활성산소도 함께 생성되는데, 정상적인 세포를 공격해 손상하고 세포 노화를 유발하는 등 건강에 치명적인 해를 끼친다. 세포 호흡에서 산소는 포도당을 이산화탄소와 물로 완전히 산화시켜 에너지를 생성하는 데 꼭 필요한 존재이다. 

그러나 세포 호흡의 전자 전달계가 진행되는 과정에서 부수적으로 하이드록실 라디칼(HO·)과 과산화물 음이온(O2-) 등과 같은 활성산소(Free Radical)가 발생한다. 

보통 정상적인 산소는 체내에서 약 100초 이상 머무르지만, 활성산소는 불안정해 100만분의 1초∼10억분의 1초 동안 생겼다가 순식간에 없어진다. 

이처럼 활성산소는 눈 깜짝할 사이에 존재하는 물질이지만 반응성이 매우 강해서 세포막을 공격해 세포의 기능을 상실시키고, DNA에 손상을 주는 것으로 알려져 있다. 

즉 활성산소는 세포에서의 신호 전달 체계를 망가뜨리거나 면역력을 저하하기 때문에 당뇨병, 동맥경화, 암 등을 유발하고 세포의 재생을 막기 때문에 노화를 촉진한다. 특히 나이 든 사람의 피부에서 나타나는 검버섯은 활성산소가 작용해 생긴 것이라는 연구 결과도 있다. 

활성산소는 몸속 이곳저곳을 잘 돌아다니기 때문에 혈관부터 관절까지 모든 기관에 질병을 일으킨다. 활성산소가 체내에 장기간 머물게 되면 만성 염증을 유발해 큰 문제가 될 수 있다. 만성 염증은 전신을 돌아다니며 수많은 질병을 일으키는 만병의 근원으로 알려져 있는데 위염, 관절염, 등은 물론 뇌졸중, 동맥경화, 심근경색과 같은 혈관질환과 우울증, 치매, 심지어는 암의 발병률을 높이고 돌연사까지 유발할 수 있다.

여기서 주의 깊게 봐야 하는 것이 폴리페놀이다. 모든 식물은 주위의 환경으로부터 자신을 지키기 위해 자체적으로 생성한 생리활성물질을 가지고 있으며 다양한 색소로 존재하는 폴리페놀이 그것이다. 

폴리페놀은 식물성 화학물질인 피토케미컬의 한 종류이다. 피토케미컬은 식물이 자라면서 외부환경(세균, 해충, 미생물 등)으로부터 자신을 보호하기 위해 만드는 물질로 지금까지 밝혀진 종류만 1만여 종에 이르며 사람의 몸에 들어올 때 강력한 항산화 작용을 통해 건강의 도움이 된다고 알려졌다. 

수많은 피토케미컬 중 가장 강력한 항산화 물질이 바로 폴리페놀이다. 식물 내의 페놀 화합물을 총칭하는 폴리페놀은 항산화 능력으로 체내 활성산소와 만성 염증을 제거해 세포보호, 염증 억제, 노화 방지, 면역력 향상, 항암 등에 효과적이라는 것은 수많은 연구 자료들을 통해 입증됐다. 폴리페놀이 전신 건강에 효과적인 이유는 항산화 작용 때문이며, 항산화는 활성산소를 제거하는 것을 의미한다.

폴리페놀은 식물이 광합성을 할 때 형성되며, 실제량은 탄수화물이나 단백질보다 극히 적다. 폴리페놀은 광합성이 활발한 시기에 최대한 형성된다. 이 시기에 온도가 25℃ 이상 넘어서는데, 이 온도에서는 나쁜 균이나 자신의 효소 등에 의해 폴리페놀을 분해하지 못하므로 자신을 보호할 수 있다. 

그런데 탄수화물이나 단백질과 같이 침샘에서 분비하는 분해효소나 위에서 분비되는 위산에 의해 분해되어 잘 흡수되는 것과 달리 폴리페놀은 소화 흡수가 어렵다. 폴리페놀 분해는 온도와 밀접한 관계에 있는데, 인간의 몸은 36.5℃로 폴리페놀이 분해되기는 높은 온도이고 분해하는 균도 없어, 아무리 좋은 폴리페놀도 흡수할 수 없으므로 대변으로 배설될 뿐이고 결국 장내 균으로 분해되지 않은 폴리페놀을 섭취할 수 없다. 

주목해야 할 중요한 사항은 폴리페놀의 효능은 헤아릴 수 없을 정도로 많지만, 인체 흡수의 문제가 관건이었다.

이번 발명은 강승찬 발명가가 오랜 기간 연구해 온 효소(enzyme, 酵素)와 관련이 있다. 효소는 폴리페놀 흡수 등 생체 내 거의 모든 화학반응을 일으키는 고분자 생물학적 촉매제이다.

효소는 여러 미생물로부터 생기는 유기화합물로 생명의 모든 과정에 관여하는 영양물질이지만 나이가 들수록 감소해 신진대사를 원활하지 않게 되기 때문에 반드시 외부에서 보충해주어야 한다.

효소의 중요성이 강조되면서 덩달아 관련 시장도 커지고 있다. 실제로 전문가들은 현재 국내 효소 시장은 2017년 말 기준 약 8000억원 수준이며 한 해 성장률이 최저 5% 이상으로 전망했다. 해당 예측은 코로나19 이전의 것으로 최근에 면역과 항염 등에 국민적 관심도가 높아지면서 효소 시장은 더욱 커질 전망이다.

반면 그동안 효소를 만들기 위한 식물 발효를 이용한 방법으로는 과일과 설탕을 1대1의 비율로 혼합해 과일청을 만들고, 일정 기간 숙성 후 이스트나 효모균을 투입, 알코올발효를 거친 후 물을 투입하고 초산균을 혼합해 고온에서 일주일가량 발효시켜 발효식초를 완성하는 방법 등이 일반화되어 있다.

여기서 개선해야 할 점은 그동안 식물 발효와 관련된 기술들은 과도하게 당분을 많이 포함하거나, 발효 온도가 높고 발효 시간은 상대적으로 짧아 식물에 함유된 폴리페놀을 분해해 저분자 화하는 데 한계가 있고, 그 결과 식물 발효 물의 체내 흡수력을 증진하기가 어려웠다. 또 각종 식물의 다양한 폴리페놀을 이용해 건강을 개선하기에도 한계가 있었다.

게다가 기존 방식에 의해 만들어진 효소 제품의 경우 당도가 30브릭스 이상으로 효소의 본질적인 효능을 얻기가 힘들었다. 이에 따라서 당뇨 환자들은 그동안 좋은 식물 효소나 건강보조 식품 등을 안심하고 섭취할 수가 없었다. 

이런 문제를 인식하고 오랜 연구 끝에 개발된 강승찬 발명가의 이번 출원 특허는 효소 제조에 최적화를 이뤘다고 해도 과언이 아니다.

해당 특허의 출원서를 보면 각종 식물 재료에 대한 새로운 발효 방법을 제시하고 있다. 유산균을 이용해 식물의 발효액을 얻고, 이 식물 발효액으로 식물 재료를 저온에서 충분히 발효시켜 식물의 폴리페놀을 흡수가 가능한 저분자화 상태로 변화시키는 기술이다. 

저분자화된 효소는 다양한 유효성분을 인체에 신속히 흡수 가능한 상태로 변화시킬 수 있다고 한다.

이 기술에 적용된 효소 제조방법은 황칠나무잎, 인삼, 녹차잎, 갈파래, 다시마, 감태, 흑미, 검은깨 등에 5%의 당(설탕)과 0.1%의 발효균을 넣고 제1 발효액을 만든다. 이어 황칠나무잎, 갱생이모자반, 갈파래, 강황과 자색비트, 감태, 도라지, 검은깨, 인삼 분말, 엉겅퀴, 양파, 금규화 분말, 토복령, 솔순, 산삼정과, 산삼 분말, 흑마늘 등을 서로 교차 투입해 제2의 발효액을 제조한다. 제2의 발효액은 다시 송라 분말, 도라지 분말, 갈파래 분말, 인삼 분말, 녹차 분말, 녹차잎, 흑미밥, 마늘껍질, 다시마 분말 등과 일정 비율로 잘 섞은 후 일정기간 발효해 최종 식물 발효액을 만들게 된다.

이렇게 만들어진 최종 효소를 분석한 결과 마지막 단계에 이르면 유산균이 5%의 당마저 분해해 최종적으로 효소의 당도는 1브릭스 이하라는 결과가 나타나 당뇨 환자들도 안심하고 이용할 수 있는 효소 관련 제품의 개발이 기대되고 있다.

또 증류 시설 거쳐 멸균 처리된 효소는 다양한 분야에 적용할 수 있어 발전 가능성도 무궁무진하다. 

오랜 연구 끝에 누구나 안심하고 섭취할 수 있는 효소를 제조 기술을 찾아낸 강승찬 씨의 폴리페놀의 흡수를 획기적으로 높일 수 있는 특허출원은 코로나와 같은 바이러스를 예방치료하는데 도움을 줄 수 있는 효소의 효과을 극대화하고 저비용으로 단시간에 대량생산이 가능해 효소 시장에 새로운 바람을 일으킬 것으로 예상된다. 

특히 해당 발명에 따른 식물 발효물은 각종 식물이 보유하고 있는 강력한 항산화작용, 방부작용, 항균작용, 항염작용, 촉매작용, 소화작용 등 여러 가지 기능성을 이용할 수 있어 의약품 원료, 화장품 원료, 식품첨가제, 식물활성제, 소독제 등 다양한 분야에 활용될 수 있다고 발명가는 설명했다.

이와 함께 이 발명에 따른 식물 발효액을 이용한 식물 발효물은 인체에 대한 소화흡수가 우수할 뿐만 아니라, 식물 성장에도 도움이 되어 각종 비료나 병충해 대체재로 활용될 수 있으며, 수확한 식물의 저장기간 증대에도 도움을 줄 수 있으며 악취 성분을 제거하는 능력이 탁월해 강력한 방취 효과를 제공하기 때문에 축산 현장의 악취 제거 및 환경 개선에 도움이 될 수 있다라고 덧붙였다.