세계김치연구소가 김치 발효를 주도하는 유산균이 같은 종이라도 균주마다 생장 가능한 온도가 다르며, 그 차이를 결정하는 분자 수준의 단서를 규명했다.

22일 세계김치연구소에 따르면 김태운 박사 연구팀은 김치 발효 초기 우점균인 와이셀라 코리엔시스(Weissella koreensis)를 대상으로 균주별 온도 적응 특성을 분석했다.

와이셀라 코리엔시스는 김치의 풍미 형성에 중요한 역할을 하는 대표적인 김치유산균으로, 김치 종균 개발을 위한 핵심 연구 대상으로 꼽힌다. 그러나 같은 종에 속한 균주라도 생장 가능한 온도 범위와 온도 스트레스에 적응하는 능력이 서로 다른 이유는 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 김치자원은행에 보존된 와이셀라 코리엔시스 3개 균주(KCKM 0130, KCKM P0035, KCKM P0054)를 대상으로 온도별 생장 특성을 비교한 뒤 범유전체(Pan-genome) 분석과 전사체·단백질체를 결합한 다중오믹스 분석을 실시해 최대 생장 온도에서의 유전자와 단백질 발현 양상을 조사했다.

분석 결과 균주마다 최대 생장 온도에 차이가 있는 것으로 나타났다. KCKM P0035와 KCKM P0054는 각각 30도와 28도까지 생장한 반면 KCKM 0130은 33도에서도 생장이 가능했다.

연구팀은 이 같은 특성이 김치가 유통 과정에서 30도 이상의 환경에 노출되더라도 발효 품질을 유지하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 보고 있다.

유전체를 비교한 결과에서는 생장 온도 차이를 설명할 만한 뚜렷한 차이가 확인되지 않았다. 반면 최대 생장 온도에서는 균주별로 유전자와 단백질의 발현 양상이 크게 달랐다.

특히 33도에서도 생장이 가능한 KCKM 0130에서는 arcC, rnj, glmM, xseB, nadE, araA 등의 유전자 발현이 증가한 것으로 나타났다. 연구팀은 이들 유전자가 온도 스트레스에 대응하는 후보 유전자일 가능성을 제시했다.

이번 연구는 같은 종의 김치유산균이라도 보유한 유전자 자체보다 온도 변화에 맞춰 필요한 유전자와 단백질의 발현을 얼마나 효과적으로 조절하느냐가 온도 적응 능력을 결정하는 핵심 요인이 될 수 있음을 보여줬다는 점에서 의미가 있다.

연구 결과는 발효 온도와 제조 목적에 적합한 김치 종균을 선발하고 김치 발효 품질을 보다 안정적으로 관리하는 데 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

김태운 박사는 “같은 종의 김치유산균이라도 균주마다 온도 적응 특성이 다를 수 있음을 분자 수준에서 확인했다”며 “앞으로도 다양한 발효 환경에서 균주의 특성을 정밀하게 규명해 김치 발효 연구의 과학적 기반을 확대해 나가겠다”고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 식품과학기술 분야 국제학술지 ‘Food Research International’에 게재됐다. 세계김치연구소는 전국 각지에서 수집한 김치로부터 분리한 유산균을 보존·관리하는 김치자원은행을 운영하며 김치 종균 개발과 산업화 연구를 지원하고 있다.