단백질 신소재 발견

계란흰자가 고강도신소재로 재탄생 의료, 식품에 응용
 식탁의 친구인 달걀. 흰자는 투명하고 끈적끈적하지만 삶으면 하얀색에 탄력을 가진 상태로 변한다. 매우 당연한 이 현상을 응용하여 놀랄만한 고강도소재로 개발해온 연구자가 있다. 강도는 실제로 삶은달걀의 150배이상. 의료용소재나 식품으로의 응용이 기대된다.
 중국, 동남대준교수인 노지마 타츠야씨는 단백질과학 연구자이다. 동경공업대특임조교였던 2016년에는 물에 녹는 단백질 분자가 계면활성제를 사용하면 응축되는 현상을 팀에서 발견한 성과를 가지고 있다.
 동년의 가을에는 대학근처에 있는 편의점에서 팔고 있는 계란을 보고 생각했다. '단백질은 원래 계란흰자를 의미하기도 하는데, 단백질 학자로서 이것은 원점으로 돌아간다. 개발한 계면활성제의 기술이 흰자에도 응용이 가능하다면 기술의 보급성도 어필할 수 있다'라고.
 생물의 몸을 구성하는 중요한 성분인 단백질은, 최근 금속이나 세라믹에 이은 차세대재료로서 주목받고 있다. 하지만 미생물이나 세포의 배양에서 생산되기 때문에 시간도 비용도 많이 든다는 점이 단점이다. 여기서 노지마씨는 대량생산으로 저렴하게 손에 넣을 수 있는 식품의 단백질에 주목하였다.
 빠르게 실험에 들어갔다. 흰자에 물을 넣어 섞고, 계면활성제를 더하면 예상대로 계란의 단백질이 응축되었다. 이덩어리에 열을 가하면 하얗고 불투명한 젤상태의 소재가 완성되었다. 노지마씨는 '삶은달걀로 만들 때와 같은 일이 일어났을 뿐이다. 재미없다'라고 느꼈다고 한다.

사진출처 : 유튜브

하지만 이덩어리를 손에 올려놓자 믿을 수 없을정도의 단단함에 놀랐다. 압축할때의 강도를 측정하니 삶은달걀의 150배이상이었다. 전혀 다른 예상외의 일이 일어난 것이다. 자세히 분석한 결과, 단백질분자와 같지만 균일하게 결합되어 있다는 것을 확인하였다.
 단백질은 아미노산이 연결되어 생기는 고분자로 불리는 물질의 하나이다. 보통의 삶은달걀에서는 줄형태의 분자끼리 불일치하여 굳어져 있어, 힘을 가하면 결합이 약한곳에힘이 집중되어 부서진다. 하지만, 계면활성제를 더하면 결합이 일치되어 힘이 특정장소에 집중되지 않게 되고, 강도가 올라가는 것이다.
 노지마씨는 이 덩어리를 주위의 연구자와 학생에게 만져보게 하고 '달걀흰자로 만들어진거다'라고 전하자 놀라는 반응을 즐겼다고 한다. '하지만 저는 소재과학자는 아니기에 논문을 쓰는데 고생했습니다'라고 노지마상은 말한다. 올해 영국과학잡지에 기재된다.
 실제로 이 기술이 실용화되는 것이 기대된다. 알레르기반응등으로 문제가 없는 다른 단백질과 계면활성제를 준비할 필요는 있지만, 이 과제만 클리어 한다면 수술이나 관절연골재생의 소재 등의 의료분야로의 이용이 매우 기대된다. 젤리나 면등 새로운 식감에 이용되는 것 또한 기대되고 있다. 이번실험으로 사용한것은 닭의 계란이지만 '타조의 알과 달걀중 어느쪽 단백질로 만든 젤이 강한지 비교'해보는 것도 재미있을 것이다.
 노지마씨는 '흰자를 가열하면 굳는것은 상식적인 현상이지만, 이것을 분석하여 이해하고 응용할 수 있는 것이 과학이다. 이 연구를 통하여 가까이에 있는 현상과 과학과 이어져있다는 것을 아는 것만으로도 기쁘다'라고 말하였다.