killer yeast라고 불리는 특정 바이러스에 감염된 효모는 독성 단백질인 killer toxin을 분비하여 다른 효모나 곰팡이의 생육을 억제한다. 누룩에서 분리된 Pichia anomala K15는 killer yeast 중 전통주와 관련된 유일한 예이다. 또한, 일부 유산균은 기능성 물질인 GABA와 EPS를 생성하며, 일부 유산균과 효모는 bacteriocin과 killer toxin을 통해 항균 활성을 나타낸다. 앞으로는 프로바이오틱스 활성을 가진 균주들에 대한 추가 효능 평가 및 안전성 검증을 수행하여 균주의 상용화에 대한 연구가 필요하다.
<h3>막걸리 미생물의 Killer toxin 생산 능력.</h3> <p>특정 바이러스에 감염된 효모 종들은 다른 효모나 곰팡이의 생육을 억제할 수 있는 독성 단백질인 killer toxin을 분비하는데, 이러한 효모종들을 killer yeast라고 한다. 지금까지 발견된 killer yeast는 대부분 Saccharomyces cerevisiae에 속하지만, Kluyveromyces spp. 및 Pichia spp. 등의 non-conventional yeast 종에서도 발견된 사례가 있다. 우리나라에서는 다양한 야생 자원으로부터 성공적으로 killer yeast를 분리한 사례들이 보고되고 있고, 전통 발효식품 유래의 killer yeast는 재래식 메주로 부터 분리된 Hansenular capsulata \( \mathrm { S } -13 \) 의 예가 있다. 특히 killer yeast H. capsulata S-13의 경우, random mutagenesis를 통해 killer toxin의 활성을 2 배 이상 증가시킬 수 있었다.</p> <p>전통주 관련 killer yeast에 관한 지금까지의 연구결과는 누룩에서 분리된 Pichia anomala K15가 유일하다. 해당 연구에서는 누룩 유래의 효모종들을 대상으로 non-killer yeast S. cerevisiae에 대한 clear zone 생성 여부 및 그 크기를 스크리닝 함으로써, 가장 높은 항진균 효과를 가지는 \( P \). anomala \( \mathrm { K } 15 \) 를 분리 및 동정할 수 있었다. P. anomala \( \mathrm { K } 15 \) 는 효모 뿐만 아니라 Vibrio parahaemolyticus와 \( S \). Typhimurium 등의 병원성 세균에 대해서도 항균효과가 있는 것이 확인되었다. P. anomala \( \mathrm { K } 15 \) 배양액의 상등액을 protease 처리했을 때 그 항균효과가 불활성화 되는 것을 통해, 단백질 유래의 killer toxin이 항균효과의 주요 메커니즘이라는 것을 확인하였다.</p> <p>이처럼 전통주 유래의 killer yeast는 식품에 즉각 활용가능한 안전한 항균소재가 될 수 있다. 한 예로 발효식품의 부패 및 저장기간의 향상을 위해 이러한 killer yeast들이 활용될 수 있으며, 전통주 발효 과정에서도 killer toxin에 감수성을 가진 오염 요인들의 제거가 가능하기 때문에, 이롤 활용한 전통주 발효 균주를 분리동정하여 에탄올 발효의 특성도 연구되고 있다. 뿐만 아니라, killer toxin이 소화효소에 의해 쉽게 분해될 수 있는 단백질 소재라는 측면에서, 인체 독성이 없는 항균소재로 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.</p> <h1>결론 및 전망</h1> <p>막걸리 유래의 미생물을 기능성 소재로 활용하기 위해 지금까지 수행된 연구는 주로 미생물의 프로바이오틱스 활성과 항균활성의 스크리닝에 초점이 맞춰져 있었다. 그러나 앞으로는 프로바이오틱스 활성을 가진 균주들에 대해서 추가 효능 평가 및 안전성 검증을 수행함으로써 균주의 상용화 방향으로 연구가 진행되어야 할 것이다. 또한 신규 항균소재의 발굴을 위해서, 유기산 효과를 배제한 항균 활성 균주의 high throughput 스크리닝과 항균 메커니즘에 관한 심도있는 연구가 필요하다. 덧붙여 다양한 유용미생물들의 유전자원 확보 및 유전체 분석은 고기능성 유전자의 발굴 및 산업적 활용을 위해 필수적인 기초자료를 제공해 줄 수 있을 것이다. 막걸리는 한국인과 오랜 시간 함께 해 온 발효식품으로 다양한 토착 효모와 유산균의 보고이다. 이러한 막걸리로부터 발굴한 기능성 미생물은 기존에 많이 이용되고 있는 수입 종균보다 한국인의 체질에 잘 맞는, 보다 높은 효율의 프로바이오틱스 효과를 기대할 수 있을 것이며, 또한 발굴한 기능성 미생물이 가지는 항균효과는 식품산업을 포함한 다양한 분야에서 천연 항균제로 사용될 수 있을 것이다. 더 나아가 막걸리 뿐만 아니라 전통 발효식품인 김치, 된장 등 다양한 발효식품에서도 기능성 미생물을 발굴하여 보다 기능성이 강화되고 품질이 쀠어난 고부가가치 발효식품을 개발하는데 활용될 수 있을 것이다. 궁극적으로는 이러한 토착 미생물의 활용을 통해 수입 종균에 대한 의존도를 낮추고 우리나라 식품산업의 세계 경쟁력을 향상시킬 수 있는 계기가 되기를 기대해 본다.</p> <h1>요 약</h1> <p>우리나라는 예전부터 전통적인 방법으로 누룩을 제조하고, 이를 발효제로 막걸리를 만들어 왔다. 막걸리는 여과 또는 살균 과정없이 다양한 미생물을 살아 있는 상태로 섭취하기 때문에 영양학적으로나 기능적인 측면에서 가치가 높다. 최근 많은 연구에서 막걸리로부터 미생물을 분리동정하고 다양한 기능성에 대해 스크리닝한 결과, 높은 프로바이오틱스 활성과 다양한 스펙트럼의 항균활성을 가진 균주들이 선별되었다. 특히 일부 유산균들은 GABA와 EPS 등의 기능성 물질을 생성하기도 했다. 또한, 일부 유산균과 효모의 경우 각각 bacteriocin 및 killer toxin을 통해 항균활성을 나타내는 것으로 여겨진다. 이러한 막걸리 유래 기능성 미생물과 그 대사산물은 기능성 식품 소재나 안전한 식품첨가물 및 다양한 산업분야에서 활용될 수 있을 것이다.</p>