농산업 폐기물은 폴리페놀, 알칼로이드, 테르펜 등 다양한 생리활성물질(BCs)이 풍부하여 지속 가능한 추출 기술 개발의 필요성이 커지고 있습니다. 기존 추출 방식은 환경에 해롭고 에너지 소모가 많아, 친환경적 대안 모색이 중요합니다.
본 연구는 식물 폐기물에서 BCs를 분리하기 위한 초음파 추출(UAE), 마이크로파 추출(MAE), 초임계 유체 추출(SCF) 등 최신 친환경 추출법과 이온성 액체, 심층 공융 용매(DESs), 초임계 CO2 같은 친환경 용매를 평가합니다. 이러한 현대적 방법들은 수율을 높이고 용매 사용을 줄이며, 열에 약한 성분 보존에 유리합니다.
친환경 용매는 기존 석유 기반 용매의 저독성 대안을 제시하지만, 점도, 물질 전달 한계, 용매 선택성 등의 과제는 여전히 존재합니다. 추출된 BCs는 의약품, 건강 기능 식품, 일반 식품 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다.
결론적으로, 친환경 추출 기술은 지속 가능한 자원 회수를 가능하게 하며, 바이오 순환 경제 패러다임에서 경제적, 환경적, 건강 관련 목표를 통합하는 데 기여합니다.
카드뮴(Cd), 납(Pb), 수은(Hg), 비소(As)와 같은 중금속 오염은 환경 및 농업 분야에서 심각한 문제로 대두되고 있습니다. 산업 폐수, 광업, 농약 등으로 인해 유입되는 중금속은 토양 건강, 작물 생산성, 식품 안전에 부정적인 영향을 미치며, 생태계와 인체 건강에 심각한 위험을 초래합니다. 기존의 정화 방법은 비용이 많이 들고 노동 집약적이며 환경을 파괴할 수 있습니다.
중금속은 식물 세포 항상성을 교란하고, 광합성을 억제하며, 산화 스트레스를 유발하고, 영양분 흡수를 방해하여 수확량 손실을 초래합니다. 이에 대응하여 식물은 항산화 효소 활성화, 금속 수송체 상향 조절, 금속 킬레이트 분자 생성, 스트레스 반응 유전자 및 전사 인자 조절 등 복잡한 분자 메커니즘을 통해 내성을 발달시킵니다.
생물학적 정화는 식물, 미생물 및 이들의 공생 상호작용의 해독 능력을 활용하는 지속 가능하고 친환경적인 대안입니다. 식물 정화, 미생물 보조 정화, 바이오 숯 및 유기물 개량을 포함한 통합 전략은 중금속 오염 토양 복원에 유망한 결과를 보여주었습니다. 분자 생물학 및 합성 생물학의 최근 발전은 과축적 식물 종 및 금속 내성 미생물의 유전 공학을 통해 생물학적 정화 효율을 더욱 향상시켰습니다.
본 연구는 식물에 대한 중금속의 독성 영향을 분석하고, 혁신적인 자연 기반 정화 전략을 강조하며, 확장 가능하고 지속 가능한 환경 정화 잠재력을 제시합니다.
지속 가능한 단백질원에 대한 수요가 증가함에 따라, 기존 단백질의 가공 효율을 높이고 식물 및 조류 유래의 새로운 단백질 대체재를 개발하는 데 관심이 집중되고 있습니다. 다양한 가공 기술 중 pH 변화는 단순성, 저비용, 그리고 단백질 구조와 기능성을 효과적으로 변경하는 능력 때문에 주목받고 있습니다.
그러나 pH 변화 단독으로는 극단적인 산성 또는 알칼리성 조건이 필요하며, 이는 단백질 변성 및 원치 않는 부산물 생성으로 이어질 수 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 총설은 pH 변화와 초음파, 고압 처리, 펄스 전기장, 열처리 등 물리적 가공 기술의 통합을 탐구합니다.
이러한 복합 처리가 단백질의 구조적 전이와 용해도, 유화성, 거품 형성 능력, 열 안정성 등 기능적 특성 개선에 미치는 영향을 조명합니다. 특히, 이 방법은 극단적인 화학적 조건에 대한 의존도를 줄여 산업 응용 분야, 특히 영양 품질과 기능적 특성을 보존하는 데 도움이 되는 온화한 가공 조건이 필요한 식품 제품 개발에서 지속 가능성을 높입니다.
결론적으로, 이 복합 처리 접근법은 유망하고 친환경적인 단백질 변형 전략을 제공하며, 기술 혁신과 지속 가능한 자원 활용을 연결합니다.
