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* 김치자조금관리위원회는 24일 ICC제주국제컨벤션센터에서 열린 한국식품영양과학회 국제학술대회에서 ‘김치의 발효과학(Fermentation Science of Kimchi)’ 주제 세션을 운영했다.
식품영양과학회 국제학술대회서 김치 발효 관련 최신 연구결과 발표
식품저널 나명옥 기자 2024. 10. 25
김치의 발효 정도가 높을수록 장내 유익균이 활성화되는 등 김치 발효 관련 다양한 최신 연구결과가 발표됐다.
김치자조금관리위원회는 ‘Advances in Farm to Table Technologies f Human Health(건강을 위한 농장에서 식탁까지의 첨단기술 혁신)’를 주제로 ICC제주국제컨벤션센터에서 열린 한국식품영양과학회 국제학술대회(23~25일)에서 24일 ‘김치의 발효과학(Fermentation Science of Kimchi)’ 주제 세션을 운영했다.
# 김치 발효의 복잡성: 김치의 미생물과 대사산물 프로필에 영향을 미치는 요인
이번 세션에서 손홍석 고려대 교수는 김치의 미생물과 대사산물 구성에 영향을 미치는 요인을 발표했다.
손 교수는 지역 및 재료에 따른 미생물 군집과 대사체를 조사한 결과, 지역별로 수집된 김치의 미생물 군집은 지역에 따라 그룹화되는 것을 확인했으며 기후적, 배추 종별로 어떻게 김치의 미생물 군집과 대사체를 바꾸는지 조사했다.
조사 결과, 품종이 달라도 같은 시기에 재배한 배추 간에는 유사한 패턴을 보였으며, 계절별로는 다른 패턴을 보였다. 이에, 손 교수는 “같은 김치 제조 레시피여도 사용하는 배추의 계절에 따라 발효 중 미생물 및 대사산물에서의 패턴이 달라지게 할 수 있다”고 말했다.
손 교수는 또, “부재료 첨가 또는 제외 시 주요 유산균의 비율이 달라짐을 확인했다”면서, “원료뿐만 아니라 원료가 만드는 환경에 의해 미생물 균총 및 대사산물이 상이해 지는 것으로 추정된다”고 말했다.
손 교수는 발효기간에 따른 미생물 군집 패턴 및 대사체 연구와 관련해서는 “500일까지 발효된 김치 내에서도 유산균, 효모의 미생물 군집 패턴과 대사체가 지속적으로 변화하며, 1000일까지 관찰했을 때 군집 비율이 한번 줄어들었던 유산균이 다시 발현하는 등 계속 변화했다”고 말했다.
손 교수는 “결론적으로 김치 발효에 영향을 미치는 요인이 너무 많지만, 김치 품질을 예측하는 것은 가능할 것”이라고 말했다.
# 김치 발효가 장내 미생물 생리활성 조절에 미치는 영향
이보경 동아대 교수는 김치의 발효가 장내 미생물의 생리활성에 미치는 영향에 대한 연구결과를 발표했다.
이 교수는 “노화가 진행되면서 Bifidobacterium 같은 유익균이 감소하고, 이러한 장내 미생물 불균형은 뇌, 폐, 간, 피부 등 전체적인 신체 활동에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다”면서, “건강한 장내 환경을 만들기 위해 식단을 조절하거나 분변이식방법(fecal microbiota transplantation), 프로바이오틱스, 프리바이오틱스, 신바이오틱스를 섭취하고 있다”고 말했다.
프로바이오틱스와 관련, 이 교수는 “인삼 싹에서 유산균을 분리해 시험관 내(in vitro) 실험을 수행했으며, 해당 유산균들 중 장 부착능과 항균 작용이 우수하거나, 알츠하이머 관련 염증인자를 감소시키는 균주, 비만 완화 균주를 확인했다”고 말했다.
이 교수는 “최적의 프로바이오틱스는 프로바이오틱스와 프리바이오틱스, 프로바이오틱스의 대사체가 포함된 포스트바이오틱스(postbiotics)가 합쳐진 형태이며, 식물성 발효식품(plant-based fermented food)이 이에 해당한다”고 말했다. 이 교수는 특히, 식물성 발효식품 중 대표적으로 김치를 언급하며, “발효단계별 김치 동결건조 분말을 실험마우스에 투여했을 때 발효가 진행된 김치를 투여한 마우스의 장내에서 유익균의 균총이 증가하고 유해균이 감소했다”고 밝혔다.
이 교수는 또, 김치 발효가 장내 미생물 활성에 미치는 영향에 대한 연구와 관련, “발효 정도가 높을수록 대표적인 장내 유익균인 B. longum의 활성이 높아져 생장이 빨라졌다”고 밝혔다. 즉, 발효된 김치를 먹을수록 장내 유익균의 정착과 생장이 빨라질 수 있다는 설명이다. 발효된 김치로 만든 미생물 배지에 적응시킨 유익균이 유해균에 더 큰 항균력을 보였으며 항산화능도 높아졌다.
이 교수는 “발효 김치의 소비, 건강한 장내 생태계 형성 및 인체 건강에 미치는 영향에 대한 인과관계에 관련된 연구들이 수행될 필요가 있다”고 말했다.
# 구강 마이크로바이옴과 식품 유래 프로바이오틱스
김동엽 전북대 교수는 구강 내에서 미생물에 의해 생성되는 바이오필름과 구강 질환에 대해 연구했다.
치아 우식은 다양한 미생물이 공생 및 경쟁하는 조건에서, 특이적으로 당이 지속적으로 노출되는 환경에 노출될 때 결합조직(matrix)을 형성하면서 우식을 일으킨다. 구강 내 미생물 군집(al microbiome)을 이해해야 구강 질환을 예방할 수 있음을 의미한다.
김 교수는 관련 연구로 영유아 치아우식 케이스를 발표하면서, “치아 우식이 심한 영유아에서 S. mutans 균이 높은 수준으로 바이오필름을 형성하고, 이와 더불어 C. albicans가 빈번하게 검출됐다”고 밝혔다.
김 교수는 “프로바이오틱스 중 하나인 Lactobacillus가 C. albicans와 같이 치아 우식 원인균을 저해하는지 조사한 결과, 치아 우식 원인균인 S. mutans 및 C. albicans을 L. rhamnosus와의 조합으로 동시에 처리했을 때 치아 우식이 저해됐다”고 말했다.
김 교수는 또, “김치 유산균으로 치아 우식 원인균들에 대한 바이오필름 형성 저해능을 확인했다”면서, “이는 식품 유래 프로바이오틱스가 치아 우식을 저해할 수 있음을 시사하며, 뿐만 아니라 김치 동결건조 분말로도 바이오필름 형성이 된 것을 확인, 유산균뿐만 아니라 김치 섭취에 따른 치아 우식 예방 효과 기대가 있음을 시사한다”고 말했다.
# 김치 발효과정 중 Leuconostoc(류코노스톡) 종균의 우점을 위한 주요 조건 규명
Leuconostoc 종은 현재 상품 김치에서 종균으로 주요하게 쓰이고 있다. 세계김치연구소 이세희 박사는 김치 발효 과정에서 Leuconostoc 종균이 우점하기 위한 조건에 대해 발표했다.
이 박사는 Leuconostoc 종에 따라 우점능에 차이가 있음을 밝혔다. 각기 다른 Leuconostoc 종을 종균으로 한 김치를 제조한 뒤 미생물 군집을 관찰했으며, 그 중 한 Leuconostoc 신규 종에서 우점능이 떨어지는 종을 확인했다.
이 박사는 “우점능이 떨어진 Leuconostoc 신규 종은 유전체 크기 및 유전자 개수가 기존의 Leuconostoc mesenteroides WIKIM 균주보다 작은 것으로 조사됐다”면서, “이러한 차이가 김치 환경에서의 적응을 어렵게 했고, 결과적으로 우점이 불가능하게 했을 것”이라고 말했다.
이 박사는 또, “Leuconostoc 신규 종은 다양한 당에 대한 대사가 떨어짐에 따라 김치 내 다른 유산균들과 경쟁우위에서 떨어짐을 확인했다”면서, “대사뿐만 아니라 스트레스 환경과 관련된 유전자도 다른 Leuconostoc에 비해 우위가 떨어졌다”고 말했다. 즉, 세포의 스트레스 환경에서 극복되지 않아 우점이 불가능함을 의미한다.
이 박사는 “표준화된 종균을 위해서는 종균이 위의 조건을 충족해야 할 것”이라고 말했다. 김치에는 일반적으로 Leuconostoc 종이 우점하고 있으며, 발효 중 김치의 맛과 관련된 역할을 해 종균으로 사용되고 있다. 이 박사는 “위와 같이 유전적, 대사적 우위를 갖는 특징 때문에 종균으로 사용되는 것으로 보인다”고 말했다.
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