김치는 주재료와 부재료를 이용한 우리나라의 대표적인 전통발효식품이며, Leuconostoc, Lactobacillus, Lactococcus, Pediococcus, Weissella 등의 젖산균이 김치의 발효를 주도하며, 이는 맛, 향, 조직감 및 보존성 향상, 유당불내증과 변비 완화, 혈중 콜레스테롤 감소, 골다공증 예방, 항암 및 면역 기능 증진 효과 등을 갖는 것으로 보고되었다. 최근에는 식물유래 바이오매스를 이용하여 젖산을 생산하는 시도가 증가하고 있으며, 본 연구에서는 김치로부터 젖산 생산능이 우수한 젖산균을 분리하고 자일로스를 이용한 젖산 생산 특성을 조사하였다. 결과적으로 자일로스 대사 특성이 우수한 Lactobacillus buchneri를 분리하여 생산한 젖산의 순수도가 \(90\%\) 이상으로 높게 나타났고, 본 연구에서는 전통 발효식품인 김치로부터 젖산균을 분리하고 자일로스를 이용한 젖산 생산 특성을 조사하였다.
<p>김치는 배추, 무, 열무, 오이, 갓 등의 주재료와 마늘, 파, 생강, 고춧가루, 젓갈 등의 부재료를 이용하는 우리나라의 대표적인 전통발효식품이다. 김치의 발효에는 호기성 및 혐기성 세균과 효모가 관여하며, Leuconostoc 속, Lactobacillus 속, Lactococcus 속, Pediococcus 속, Weissella 속 등의 젖산균이 김치의 발효를 주도하는 것으로 보고되었다. 젖산균은 발효과정 중 젖산, 초산 등의 유기산, 박테리오신(bacteriocin)을 비롯한 유해 미생물 생육억제물질 및 \( \gamma \)-aminobutyric acid (GABA) 등의 생리활성물질을 생성하는 것으로 알려져 있다. 또한 젖산균은 식품의 맛, 향, 조직감 및 보존성을 향상시킬 뿐만 아니라 유당불내증과 변비의 완화, 혈중 콜레스테롤의 감소, 골다공증 예방, 항암 및 면역 기능 증진 효과 등을 지닌 것으로 보고되었다.</p> <p>김치 유래 젖산균 중 Lactobacillus buchneri는 통성혐기성균으로 GABA를 생산하는 것으로 보고되었으며, 식품이나 사료의 저장성을 증진시키는 기능을 갖는 것으로 보고되었다. 또한 내산성, 내염성 및 콜레스테롤 감소 효과가 뛰어나 프로바이오틱스로서(probiotics)의 가치가 기대되는 젖산균이다.</p> <p>젖산(lactic acid)은 의약품, 화장품, 식품 방부제 등 각종 유기화합물의 원료로 널리 사용되고 있으며, 최근에는 생분해성 플라스틱, 약물전달소재, 생체대체소재 등의 원료로 사용되는 polylactic acid에 대한 관심이 높아짐에 따라 그 수요가 급증하고 있다. 젖산을 화학적 합성법으로 생산할 경우, L-lactic acid와 D-lactic acid의 혼합물 형태로 생산되기 때문에 목적하는 젖산을 순수하게 생산하기 어려우므로, 산업적으로 이용되는 젖산은 주로 미생물 발효로 생산하고 있다. 기존에는 주로 포도당을 기질로 이용하였으나, 최근에는 식물유래 바이오매스를 이용하여 젖산을 생산하는 시도가 점차 증가하고 있다. 식물유래 바이오매스는 \( 90 \% \) 이상이 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등으로 구성되어 있으며, 상당량의 자일로스(xylose)를 함유하고 있다. 따라서 식물유래 바이오매스를 기질로 이용하여 젖산을 생산하기 위해서는 포도당 뿐만 아니라 자일로스를 효율적으로 대사할 수 있는 미생물의 선발이 매우 중요하다.</p> <p>본 연구에서는 전통 발효식품인 김치로부터 젖산 생산능이 우수한 젖산균을 분리하고 자일로스를 이용한 젖산 생산 특성에 대하여 조사하였다.</p> <p>젖산생산능이 우수한 균주를 확보하기 위하여 전국에서 44점의 전통발효식품을 수집하였다. 젖산균을 순수분리하기위하여 채취된 시료를 멸균된 생리식염수 ( \( 0.85 \% \mathrm { ~NaCl } \)) 에 현탁한 후, 적정 농도로 희석하여 자일로스(Sigma-Aldrich, USA)가 \( 20 \mathrm { g } / \mathrm { l } \) 의 농도로 함유된 MRS (proteose peptone \(10 \mathrm { g } / \mathrm { l } \), yeast extract \( 5 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), beef extract \( 10 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), polysorbate \( 80 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), ammonium citrate \( 2 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), sodium acetate \( 1 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), manganese sulfate \( 0.05 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), dipotassium phosphate \( 1.83 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), xylose \( 20 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \) 평판배지에 도말한 후 \( 30 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 에서 48 시간 배양하여 단일집락을 확보하였다.</p>