우유를 "짜는" 것이 아니라 식물에서 "수확하는" 미래

흰 우유가 태어나는 장소라고 하면, 많은 사람들이 목장이나 젖소를 떠올릴 것이다. 그러나 미래에는 그 대답에 "밭"이 추가될지도 모른다.

히브리 대학을 중심으로 한 연구팀은 식물의 씨앗에 우유를 구성하는 중요한 단백질 중 하나인 β-카제인을 만들게 하는 실험에 성공했다. 게다가 연구자가 주목한 것은 단순히 목적의 단백질이 검출되었다는 결과뿐만 아니라, β-카제인이 당초 예정했던 세포 내의 보관 장소에 들어가지 않고, 씨앗의 기름방울과 밀접하게 결합된, 지금까지 상정되지 않았던 구조로 축적되었다는 점이다.

연구자에게는 "목표대로 운반되지 않았다"는 결과였다. 그러나 그 실패처럼 보였던 현상이, 식물에 복잡한 동물 유래 단백질을 저장하게 하는 지름길이 될 가능성을 시사했다.

이번 성과는, 매장에 진열된 아몬드 밀크나 오트 밀크의 개량판이 아니다. 식물의 맛이나 성분으로 우유를 흉내 내는 것이 아니라, 우유에 실제로 포함된 단백질 그 자체를 식물 세포에 제조하게 하려는 연구다. 이 차이는 대체 우유나 식물성 치즈의 미래를 생각하는 데 매우 크다.

왜 β-카제인이 중요한가

우유에는 수분, 지방, 당, 미네랄, 비타민, 여러 단백질이 포함되어 있다. 그중에서도 카제인은 영양원일 뿐만 아니라 유제품다운 질감을 만드는 중요한 역할을 한다.

특히 치즈에서는 카제인이 모여 지방이나 수분을 감싸는 구조를 형성함으로써, 굳는 방식, 탄력, 부드러움, 입안에서 녹는 느낌 등이 생긴다. 식물성 치즈가 종종 "녹기 어렵다", "늘어나지 않는다", "기름지다"고 평가되는 배경에는, 진짜 유제품과 같은 카제인 구조를 가지고 있지 않다는 점이 있다.

현재의 식물성 식품은 전분, 식물유, 증점제, 콩이나 견과류의 단백질 등을 조합하여 유제품에 가까운 식감을 재현하고 있다. 기술은 진보하고 있지만, 가열했을 때의 늘어남이나 응고, 발효 시의 행동까지 우유와 동일하게 하는 것은 어렵다.

식물에서 β-카제인을 안정적으로 추출할 수 있게 되면, 식물성 원료만으로는 재현하기 어려웠던 기능을 식품에 추가할 가능성이 있다. 미래의 용도는 음료에 국한되지 않는다. 치즈, 요구르트, 프로틴 식품, 유아용 영양 식품, 의료·고령자용 식품 등, 폭넓은 분야가 후보가 된다.

단, 이번 연구는 "식물에서 우유가 완성되었다"는 이야기가 아니다. 생산된 것은 우유를 구성하는 한 종류의 단백질이며, 식품으로서의 맛, 향, 소화성, 안전성, 가공 적성이 확인된 것도 아니다.

연구 성과의 가치는 완성품이 아니라, 식물 내에서 유단백질을 만들고, 파괴하지 않고 저장하는 구조에 새로운 실마리를 얻은 점에 있다.

씨앗을 작은 바이오 공장으로 바꾸다

연구팀이 이용한 것은 식물 연구에서 널리 사용되는 애기장대다. 작고, 세대 교체가 빠르고, 유전자의 작용을 조사하기 쉬운 점에서 식물판 모델 생물로 알려져 있다.

연구자들은 소의 β-카제인을 만들기 위한 유전 정보를 식물에 도입하고, 더 나아가 식물의 기름방울 표면에 존재하는 올레오신이라는 단백질의 일부를 결합시켰다.

올레오신은 씨앗이 가진 기름방울을 안정시키는 역할을 한다. 목적의 단백질을 기름방울과 관련지을 수 있다면, 씨앗 내에서 안정적으로 축적시키고, 수확 후의 분리와 정제도 용이해질 것으로 기대되었다.

또한, 합성한 단백질을 세포 내 어디로 운반할지를 바꾸기 위해, 여러 "배송지"가 시도되었다. 소포체, 엽록체, 액포 등, 단백질을 접고, 수정하고, 보관하는 세포 내 구획을 목표로 한 것이다.

그중에서 β-카제인의 축적이 확인된 것은 액포로 보내도록 설계된 계통이었다. 그러나 전자현미경으로 자세히 보니, β-카제인은 액포 안에 존재하지 않았다. 대신 세포질에 나타난 구형의 고밀도 구조에 모여, 그 주변에는 다수의 작은 기름방울이 존재했다.

항체와 금 입자를 사용하여 장소를 특정하는 면역 금 표지에서도, 그 응집체에 β-카제인과 기름방울 관련 단백질이 모두 확인되었다.

연구팀은 융합 단백질이 기름방울의 구조를 변화시키면서, 자연계의 카제인 미셀을 연상시키는 단백질과 기름의 집합체를 형성했을 가능성을 시사하고 있다.

즉, 식물은 연구자가 지정한 창고에 짐을 운반하지 않았다. 대신 스스로 다른 창고와 같은 구조를 만들어, 이질적인 단백질을 수용한 것이다.

"예상 외"가 가치를 가지는 이유

재조합 단백질을 식물에 만들게 할 경우, 만들게 하는 것과 같은 만큼 중요한 것이 세포 내에서 파괴하지 않고 보존하는 것이다.

세포에는 불필요하거나 이상하다고 판단한 단백질을 분해하는 구조가 있다. 대량으로 생산할 수 있어도, 곧바로 분해되면 수량은 오르지 않는다. 또한, 단백질이 세포의 작용을 방해하면, 식물의 성장이나 씨앗 형성 자체가 악화된다.

이번에 가장 양호했던 계통에서는, 재조합 β-카제인이 씨앗의 가용성 단백질 전체의 약 1.26%를 차지했다. 과거의 식물에 의한 카제인 생산 연구와 비교하여, 경쟁력 있는 수준이라고 연구팀은 평가하고 있다.

더 나아가, 이 계통의 발아율은 91%로, 적어도 발아 능력은 유지되고 있었다.

예상 외의 응집체는 식물 세포가 외래 단백질을 격리하고, 스스로에 대한 손상을 억제하면서 보존하는 구조일 가능성이 있다. 형성 조건을 해명할 수 있다면, β-카제인뿐만 아니라, 식품용 효소, 백신 원료, 항체, 영양 단백질 등, 다른 고부가가치 성분에도 응용할 수 있을지도 모른다.

식물을 생산 설비로 사용하는 "식물 분자 농업"은, 거대한 발효조에만 의존하지 않고, 씨를 뿌리고, 키우고, 수확하는 기존의 농업 인프라를 이용할 수 있는 점이 매력이다.

건조 씨앗은 보존하기 쉽고, 생산 지역을 분산할 수 있는 가능성도 있다. 전력이나 설비 투자가 필요한 정밀 발효와는 다른 공급 모델을 구축할 수 있을지도 모른다.

실용화 후보는 건조 지역에도 강한 홍화

애기장대는 연구에는 편리하지만, 상업 생산에 적합한 작물은 아니다. 따라서 다음 단계에서는 수량이 많고, 재배·수확·압유의 구조가 갖춰진 작물로의 전환이 필요하다.

대학 측의 발표에 따르면, 연구자들은 이미 홍화에 유단백질 유전자를 도입하는 단계로 나아가고 있다.

홍화는 씨앗에서 기름을 얻는 작물로, 더위나 건조에 비교적 강해, 건조 지역에서도 재배 후보가 될 수 있다. 유료 씨앗으로서 기존의 가공 설비를 이용할 수 있는 가능성도 있으며, 기름과 고부가가치 단백질을 동시에 생산하는 구상도 생각할 수 있다.

여기서 중요한 것은, 식물 유래의 단백질이 아니라, 식물을 제조 장치로 사용하여 소 유래와 동일한 배열을 가진 단백질을 만드는 점이다. "식물성"과 "유제품 유래"의 경계가 원료가 아니라 제조 방법에 의해 복잡해진다.

미래에 홍화 밭에서 유단백질이 수확되게 된다면, 낙농과 식물 농업은 단순한 경쟁 관계가 아닐지도 모른다.

기존의 우유는 음용이나 지역 브랜드, 고품질 치즈에 사용되고, 식물 생산 단백질은 가공 식품이나 영양 소재로 향하는 등, 용도별로 분업이 진행될 가능성도 있다.

SNS에서는 "미래감"에 대한 놀라움, 다만 직접적인 반응은 아직 적다

이 연구를 소개한 Phys.org 기사는 2026년 7월 19일에 공개된 지 얼마 되지 않았다. 확인할 수 있는 범위의 SNS 반응은 아직 제한적이다.

기사 페이지에서는 43건의 공유가 표시되는 한편, 공개 댓글은 제로였다. LinkedIn의 게시물도 확인 시점에서는 소수의 반응에 그쳤고, Hacker News에의 게시물도 몇 포인트 규모였다.

한편, Threads나 Facebook에서는 "씨앗이 소의 β-카제인을 생산했다", "노렸던 액포가 아니라 기름방울 근처에 축적됐다"는 연구의 의외성을 전면에 내세운 게시물이 공유되고 있다.

Instagram에서는 식물이 식품 기술의 "다음 한 수"를 두었다는 미래 지향적인 보여주기도 보였다.

현 단계에서는 찬반이 격렬하게 대립하고 있다기보다는, "식물이 진짜 유단백질을 만든다"는 말의 강함이 선행하고 있다. 놀라움, 호기심, SF 같은 미래감이 초기 반응의 중심이라고 할 수 있다.

다만, 이 연구 그 자체에 대한 댓글이 적다고 해서, 사회적인 논점이 적은 것은 아니다.

발효에 의해 만들어진 동물 불사용 유단백질을 둘러싼 과거의 SNS 게시물을 보면, 소비자의 반응은 크게 네 가지로 나뉜다.

환경과 동물 복지에 대한 기대

첫째는 동물 복지나 환경 부하의 관점에서 환영하는 목소리다.

소를 사육하지 않고, 맛이나 식감이 진짜에 가까운 유제품을 먹을 수 있다면 시도해보고 싶다는 기대가 있다. 동물 불사용 유단백질을 사용한 아이스크림이나 음료에 대해 "일반 식물성 제품보다 유제품 같다", "새로운 상품을 시도하고 싶다"고 평가하는 게시물도 보인다.

식물 분자 농업에 대해서도 농지나 물, 온실가스의 절감으로 이어질 것이라는 기대가 모일 가능성이 있다.

다만, 식물로 만들면 반드시 환경 부하가 낮아지는 것은 아니다. 비료, 농기, 건조, 운송, 추출, 정제 등을 포함한 전 과정에서 평가할 필요가 있다.

"동물 불사용"과 "유제품 불사용"의 혼동

둘째는, 말의 이해하기 어려움에 대한 당혹감이다.

"동물 불사용", "유제품 불사용", "식물성", "비건", "유단백질 포함"은 같은 의미가 아니다.

소를 사용하지 않고 제조되더라도, 완성된 분자가 유단백질이라면, 성분으로서는 유제품에 가깝다. 윤리적 이유로 유제품을 피하는 사람에게는 받아들여질 수 있어도, 유단백질 알레르기가 있는 사람에게는 위험할 수 있다.

과거의 SNS 상에서도 "동물을 사용하지 않았는데 왜 유제품 알레르겐인가", "비건용인가, 유제품인가 알 수 없다"는 혼란이 반복되어 왔다.

이 기술이 식품화될 경우, 매력적인 캐치프레이즈뿐만 아니라, 무엇을 포함하고 누가 피할 필요가 있는지를 명확히 전달하는 표시가 필수적이다.

유전자 조작에 대한 경계

셋째는 유전자 조작이나 "인공적인 식품"에 대한 경계이다.

식물이 만들었다고 해도, 유전자를 도입하여 생산시키는 이상, 소비자는 안전성 평가, 재배 관리, 다른 작물과의 교잡 방지, 표시의 투명성을 요구할 것이다.

식품으로서 문제가 없다는 것을 과학적으로 보여주는 것만으로는 반드시 충분하지 않다. 어떤 유전자를 사용하고, 어디에서 키우고, 어떻게 정제하며, 최종 제품에 식물의 DNA나 다른 성분이 남는지를 알기 쉽게 설명할 필요가 있다.

식물 분자 농업에서는, 일반 식용 작물과의 혼입을 방지하는 생산 관리도 중요해진다. 재배 장소, 수확기, 운송 용기, 보관 시설, 가공 설비까지 포함한 봉쇄의 구조가 요구될 것이다.

가격과 입수 가능성에 대한 현실적인 의문

넷째는 가격과 입수 가능성