2000년대 초반 이전에 동정된 균주들과 변경이 일어난 이후 보고된 결과들과 차이가 있어 김치발효에서 중요한 역할을 수행하는 유산균들에 대해서는 재 검토가 필요하다. 김치유산균 연구 활성화를 위해서는 중요한 김치유산균들에 대한 게놈 프로젝트 수행과 관련 유산균들만을 체계적으로 관리하는 기관의 설립과 서비스가 필요하며, 김치 품질에 중요한 Weissella속 유산균들에 대한 더 많은 연구가 필요하다.
<h1>앞으로의 연구 과제들</h1> <p>현재 대부분의 김치는 종균을 사용하지 않는 자연발효 방식으로 제조되지만 앞으로는 종균 사용이 점차 시도될 것으로 예상된다. 이는 다양한 맛의 김치를 얻기 위해서는 김치에서 생육시 고유한 맛을 주는 균주들의 사용이 효과적이기 때문이다. 다양한 맛을 내는 김치 제조를 위해 예상되는 제조 과정들은 다음과 같을 것이다. 먼저 소비자들이 선호하는 맛을 지닌 김치의 상세한 대사물 분석을 통해 대사물 프로파일을 얻고 그런 프로파일에 적합한 균주들을 선발한다. 선발 균주(들)을 김치에 접종하고 대사물 생산에 적합한 조건(발효온도와 탄소원)에서 발효를 진행하면서 발효 중 그리고 발효 후 대사물 분석과 관능검사를 통해 기대한 대사물 조성과 맛을 지닌 김치가 얻어졌는지 확인한다. 체계적으로 이런 방법을 사용한다면 소비자의 국적이나 지역 혹은 연령대별로 가장 적합한 맛을 지닌 김치 제조가 가능할 것이다. 이를 위해서는 대사체 분석 기술과 함께 유전체 정보를 활용한 우수 종균 확보 및 배양기술 개발이 필요하다. 종균으로는 기능성 물질 생산이나 유해균 증식 억제 같은 특성을 지닌 균주들이 바람직 할 것이다. 김치발효에서 중요한 역할을 수행하는 유산균들에 대해서는 재 검토가 필요하다. 흔히 가장 중요하다고 알려진 Leu. mesenteroides와 Lb. plantarum이 실제로는 주된 균이 아닐 가능성이 크다는 최근 연구결과들을 보면 그 필요성을 알 수 있다. 과거 보고들에서는 없던 균들이 최근 많이 검출된 이유로 생각할 수 있는 첫째는 이전의 생화학적 특성들(당 이용성, 생육온도, 염내성 등)에 기초한 동정이 정확하지 않았을 가능성이다. 즉, Leu. mesenteroides나 Lb. plantarum으로 동정되었지만 실제로는 다른 속이나 혹은 같은 속의 다른 종이였을 가능성이다. 표현형에 기초한 동정은 정확도가 떨어진다. 이는 유사한 종들간에는 생화학적 특성들이 종종 구별되지 않을 만큼 비슷하여서 정확한 동정이 어렵기 때문이다. 또 미생물들은 변이가 빈번히 일어나고 그 결과 같은 종이 다른 종으로 잘못 판정될 수도 있다. 다른 이유로는 분류체계 변경과 이전에 없던 새로운 속과 종의 등장을 들 수 있다. 1980년대 중반 이후 미생물 분류에서 계통발생학적 원리가 강조되면서 유산균을 포함한 여러 그룹들에서 변화가 있었다. 또 새로운 균들이 분리되어 새로운 종과 속들이 구성되었고 기존 균들도 상당수 다른 속이나 종으로 재배치 되었다. 그 결과 2000년대 초반 이전에 동정된 균주들과 변경이 일어난 이후에 보고된 결과들과 차이가 있을 수 있다.</p> <p>김치에서 분리되어 종균센터에 등록된 유산균들도 2000년대 초반 이전에 기탁된 경우에는 재 동정을 실시할 필요가 있다. 만약 잘못 동정된 것으로 확인될 경우 수정하거나 혹은 이를 공지하여 연구자들이 참고하게 하는 것이 필요하다. 미생물 특성상 어떤 동정법을 사용하더라도 \( 100 \% \) 완벽한 동정이 어려울 수 있기에 여러 다른 원리에 기초한 동정법들을 사용하고 그 결과를 종합적으로 검토하는 소위 "polyphasic classification methods"가 바람직하다. 16S rRNA 유전자 염기서열이나 이것의 제한효소 절단 패턴 외에 가능하다면 세포벽이나 세포막의 화학적 조성, 세포 단백질 profile, 그리고 DNA-DNA hybridization과 같은 방법들의 동시 적용을 통해 동정 결과를 보완하는 것이 바람직하다. 여러 속에서 일부 종들은 16 S rRNA 염기서열이 \( 99 \% \) 이상 일치하기에 생화학적 특성들과 16 S rRNA 염기서열 만으로 종을 결정한다면 동정이 부정확할 위험성이 있다.</p> <p>김치유산균 연구 활성화를 위해서는 중요한 김치유산균들에 대한 게놈 프로젝트 수행이 필요하다. 게놈(genome)은 잘 알려진 대로 해당 미생물의 모든 특성을 결정하는 유전정보들의 집약체로 흔히 생명의 설계도(blue print)로 비유된다. 구미에서는 이미 유산균 주요 속별로 수십 종의 균주들에 대한 게놈프로젝트 수행이 완료되었거나 완료 단계에 있다. 가장 연구가 활발한 Lactobacillus 속의 경우 Lactobacillus acidophilus 와 Lb. plantarum 을 포함하여 22개 균주의 게놈 프로젝트가 완료되었다(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/ lproks.cgi). 이들 균들은 주로 유제품 제조나 probiotic으로 활용되는 종류들이다. 치즈 종균으로 이용되는 Lactococcus lactis 의 경우 5균주의 게놈 프로젝트가 완료되었다. 김치발효 관련 유산균의 경우 2008년 한국생명공학연구원에서 Leuconostoc citreum KM20에 대해서 그리고 최근 서울대 미생물연구소에서 Leuconostoc kimchii IMSNU11154에 대해 수행한 것이 전부이다. 김치발효 관련 유산균 연구 활성화를 위해서는 W. koreensis, W. cibaria, Leu. gasicomitatum, Leu. inhae 등에 대한 게놈 프로젝트가 수행되어야 한다. 이를 통해 얻게될 정보들은 단순히 김치발효에 중요한 유전자들의 확인이나 이들의 확보에 그치지 않는다. 장기적으로 다방면의 연구를 촉진할 것이고 그 결과로 다양한 맛과 기능성을 지닌 김치 제조에 사용될 균주 개발이 촉진될 것이다. 더 나아가 식품용 벡터 개발과 이를 이용한 식용에 안전한 방식으로 유용 유전자들의 발현이 이루어질 경우 이전에는 전혀 예상치 못한 새로운 종류의 김치들도 등장할 것이다. 단 맛을 내는 단백질을 생산하는 유산균이나 경구용 항체를 생산하는 유산균들은 분명 신 개념 건강식품의 등장을 유도할 것이다.</p> <p>김치발효 관련 유산균 연구 활성화에 필요한 요건들 중 하나는 이러한 김치발효 관련 유산균들만을 체계적으로 관리, 보관하는 기관의 설립 혹은 서비스이다. 김치유산균들의 분리, 동정 및 보관 기능을 수행하면서 연구자들로부터 기탁받은 균주들을 확인하고 제반 특성을 조사하며 확인된 균주를 연구자들에게 제공하는 전문 센터나 기관이 있다면 연구에 큰 도움이 될 것이다. 새로 설립되는 세계김치연구소가 앞으로 이런 기능과 역할을 수행해 줄것을 기대해 본다.</p> <p>결론적으로 김치 품질에 중요할 것으로 생각되는 Weissella 속 유산균들에 대한 연구는 현재 크게 미흡하며 앞으로 많은 연구가 수행되어야 한다. 유전체학, 전사체학, 단백질체학, 및 대사체학의 최신 기술들을 활용한 연구들이 이루어진다면 우수한 김치 종균 확보가 가능할 것이고 이는 맛 좋고 안전성과 기능성도 개선된 다양한 김치 제품들의 생산에 기여할 것이다.</p>