과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 세계김치연구소(소장 장해춘)는 김치 발효를 주도하는 유산균이 같은 종에 속하더라도 균주마다 생장 가능한 온도가 다르며, 그 차이를 설명할 수 있는 단서를 제시했다고 22일 밝혔다.
발효 환경에 적합한 김치 종균을 선발하고 발효 품질을 안정적으로 관리하기 위한 기초자료를 마련한 성과다.
연구 대상은 김치 발효 초기에 우점하는 대표적인 김치유산균인 와이셀라 코리엔시스(Weissella koreensis)다. 이 균주는 김치의 풍미 형성에 중요한 역할을 하며, 김치 종균 개발을 위한 주요 연구 대상으로 활용되고 있다. 하지만 같은 종에 속한 균주라도 생장 가능한 온도 범위와 온도 스트레스에 적응하는 능력에는 차이가 있지만, 그 원인이 충분히 밝혀지지 않았다.
이에 세계김치연구소 김태운 박사 연구팀은 김치자원은행에 보존된 와이셀라 코리엔시스 3개 균(KCKM 0130, KCKM P0035, KCKM P0054)을 대상으로 온도별 생장 특성을 비교했다. KCKM은 세계김치연구소 김치자원은행이 균주를 구분하기 위해 사용하는 식별번호다.
연구팀은 이어 범유전체(Pan-genome) 분석과 전사체·단백질체를 결합한 다중오믹스 분석을 수행해 최대 생장 온도에서 나타나는 유전자와 단백질의 발현 양상을 분석했다. 그 결과 와이셀라 코리엔시스의 최대 생장 온도는 서로 다른 것으로 확인됐다. KCKM P0035와 KCKM P0054는 각각 30℃와 28℃까지 생장했지만, KCKM 0130은 33℃에서도 생장했다. 이는 유통 중에 김치가 30℃ 이상 노출되더라도 발효 품질을 유지하는데 기여할 수 있다는 것을 의미한다.
유전체 비교에서는 일부 차이가 확인됐지만, 생장 온도의 차이를 설명할 만한 뚜렷한 차이는 나타나지 않았다. 반면 최대 생장 온도에서는 균주별로 유전자와 단백질의 발현 양상이 뚜렷하게 달랐다. 특히 33°C에서도 생장이 가능한 중온성 균주인 KCKM 0130에서는 arcC, rnj, glmM, xseB, nadE, araA 등 유전자의 발현이 증가했으며, 연구팀은 이들 유전자를 온도 스트레스 대응과 관련된 후보 유전자로 제시했다.
이번 연구는 같은 종의 김치유산균이라도 보유한 유전자 자체보다 온도 변화에 따라 필요한 유전자와 단백질의 발현을 얼마나 효과적으로 조절하느냐가 온도 적응 능력을 결정하는 중요한 요인이 될 수 있음을 보여준다. 이러한 연구 결과는 발효 온도와 제조 목적에 적합한 김치 종균을 선발하고, 김치의 발효 품질을 보다 안정적으로 관리하는 데 활용될 것으로 기대한다.
연구를 이끈 김태운 박사는 “이번 연구는 같은 종의 김치유산균이라도 균주마다 온도 적응 특성이 다를 수 있음을 분자 수준에서 확인했다는 점에서 의미가 있다”며, “앞으로도 다양한 발효 환경에서 균주의 특성을 더욱 정밀하게 구명해 김치 발효 연구의 과학적 기반을 넓혀 나가겠다”고 말했다.
이번 연구 결과는 식품과학기술 분야 국제학술지 '푸드 리서치 인터내셔널'에 게재됐다.
한편, 세계김치연구소는 전국 각지에서 수집한 김치로부터 유산균을 분리·보존하고, 이를 유용 미생물 자원으로 활용하기 위해 김치자원은행을 구축·운영하고 있다. 김치자원은행은 다양한 김치유산균과 관련 유전체 정보를 체계적으로 관리하며, 김치 종균 개발과 산업화 연구를 지원하는 핵심 연구 인프라 역할을 수행하고 있다.
전남광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
