[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술연구원(KIST)은 스마트팜융합연구센터 노주원 박사팀이 조명 설비를 인공 빛으로 활용하는 인공광형 식물공장(스마트팜)에서 케일 재배 시 배양액에 칼륨을 칼슘으로 대체해 식물의 생육에는 영향을 주지 않고 저칼륨 케일을 생산하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.

칼륨은 사람과 식물에 있어 중요한 필수 미네랄이며 우리 몸에서는 항상성을 유지하는데 역할과 함께 신경 신호 등 생리 반응과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다.

그러나 신장 기능이 원활하지 않은 만성 신부전증 등 혈액 투석이 필요한 환자의 경우 칼륨 배설 능력의 저하로 고칼륨혈증이 발생하기 쉬우므로 칼륨 섭취량을 제한해야 한다.

그렇지만 칼륨이 풍부한 과일과 채소의 섭취를 제한하면 삶의 질과 건강관리의 어려움이 있으므로 칼륨 함량을 낮추기 위한 대체식품이 필요한 실정이다.

또 그동안의 인공광형 식물공장을 이용한 저칼륨 채소 재배 방법은 배양액 조성에서 칼륨을 나트륨으로 대체하는 방식을 주로 사용하였으나 이 경우 채소의 나트륨 함량이 증가하므로 신장질환 환자에 적용하는 데 한계가 있었다.

KIST 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 케일 수확 전 2주간 칼륨을 칼슘으로 대체해 배양액의 칼륨 농도를 조절하고 나트륨의 함량이 증가하지 않는 저칼륨 케일 생산법을 개발했다.

연구과정을 보면 배양액 조성에 칼륨 대신 우리나라의 대다수 사람들이 권장량보다 적게 섭취하고 있는 무기질인 칼슘을 넣는 방법을 활용했다.

이후 케일이 본래 가지고 있는 항암성분인 글루코시놀레이트 함량을 증진시킬 수 있는 방법도 함께 개발해 파종 후 49일 동안 식물공장에서 재배한 케일에서 고칼륨 조건 대비 총 글루코시놀레이트 함량이 44% 증가하는 것을 확인했다.

이 연구결과에 의하면 우리 몸속에서 분해돼 실질적으로 항암효과를 나타내는 성분인 글루코브라시신(Glucobassicin)은 약 2.1배, 글루코나스터틴(Gluconasturtiin)은 약 2.4배가 저칼륨 조건에서 증가했다.

KIST 노주원 박사는 “본 연구를 통하여 신장 기능에 어려움이 있어 칼륨 섭취가 제한되는 사람들도 고칼륨혈증에 대한 걱정없이 케일을 섭취할 수 있어 건강한 삶의 질 개선에 도움이 될 것으로 기대된다”라며 “향후 병원의 환자용 식단 및 가정에서 손쉽게 재배해서 먹을 수 있는 가정용 저칼륨 채소재배기에도 응용하여 산업화하는 방안을 모색할 계획”이라고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 첨단GW바이오사업으로 수행됐으며 농식품 분야 국제학술지 푸드 케미스트리(Food Chemistry) 최신호에 게재됐다.