시중에서는 식품을 장기간 보존하기 위하여 식품보존료를 사용한다. 식품보존료로는 안식향산나트륨과 소르빈산칼륨 등이 있다. 유산균은 식품의 발효에 영향을 주는 세균이며 야채를 장기보존 하려면 유산균을 이용한다. 김치의 발효에 있어서도 유산균이 관여한다. 본 연구는 부패하기 쉬운 식품들의 보존성을 향상시키거나 항생제로 사용하기 위해 유전공학적 방법을 사용하여 세포 표면에 Leucocin A가 발생하게 하여 이를 생산 공정에 응용하고자 한다.
<p>제조된 식품을 시중에서 장기간 보존하기 위하여 식품보존료를 사용하고 있는데, 일반적으로 사용하고 있는 식품보존료로는 안식향산나트륨(sodium benzoate)과 소르빈산칼륨(potassium sorbate)등이 현재 다양한 식품의 보존료로 사용되고 있다. 하지만, 최근 생활수준의 향상으로 식품에 대하여 이들 본래의 역할인 영양공급 뿐 만 아니라 그 기능성에도 관심이 고조되고 있어 소비자들이 화학물질이 첨가되어 있지 않고 천연원료만으로 제조된 식품을 선호하는 경향이 강해지고 있어 이러한 화학합성 보존료가 첨가된 식품은 일반 소비자들의 선호도가 저하되고 있다.</p> <p>유산균(lactic acid bacteria)은 식품의 발효에 관여하는 중요한 세균이며 우리 조상들은 오래 전부터 야채의 장기보존을 위하여 유산균을 이용하여 야채를 발효시켜 김치를 만들어 먹었는데, 김치의 발효에 있어서도 Leuconostoc mesenteroides라는 유산균이 관여한다. 또한, 우유를 원료로 이를 발효하여 저장성과 풍미를 개선한 제품이 유산균 음료인 요구르트이다. 이러한 발효식품들의 발효후의 저장성 개선효과의 원인을 조사한 결과, 유산발효에 의한 식품내 산농도의 증가로 병원성 혹은 부패성 미생물이 생육하기에 부적합한 환경을 만드는 효과와 함께 이들 유산균이 생산하는 항균물질(antibacterial substance)에 의한 잡균생육 저해효과를 확인할 수 있었다. 이들 세균이 생산하는 항균물실을 총칭하여 박테리오신(bacteriocin)이라 한다. 지금까지 다양한 종류의 생물들로부터 많은 종류의 항균성 펩티드들이 발견되었는데, 이들은 다시 일차구조(아미노산 배열), 합성경향(리보솜성과 비리보솜성), 합성 후의 수식양상, 입체구조(선상, 원형, \( \alpha \)-나선, \( \beta \)-시트) 등의 특징에 따라 6종류의 그룹으로 나누고 있다.</p> <p>이들 중, Lactobacillus lactis와 이들이 생산하는 박테리오신인 nisin은 오랜 기간동안 식품, 특히 유제품의 보존에 응용해 왔으며, 미국의 FDA로부터 식품첨가물로서의 안정성을 인정받았다. 박테리오신의 이러한 유용성 때문에 현재까지 많은 종류의 미생물들로부터 다양한 종류의 박테리오신들이 발견되고 연구되어져 왔다. 식품에 대한 보존력이 뛰어나고 안정성 또한 확인된 박테리오신을 실제로 식품을 보존하는데 사용하려면 낮은 단가로 대량공급이 가능해야 한다. 하지만 이들 박테리오신 중 제품화되어있는 것은 nisin 한 종류 뿐이다. 이러한 nisin 조차도 연구를 목적으로 하는 시약급으로 공급되고 있어 매우 고가이기 때문에 식품에 응용하기가 불가능하다. 또한 박테리오신을 생산하는 균주는 대부분이 유산균으로 이를 직접 사용할 경우 박테리오신 이외에 부산물로 생성되는 젖산이 제품에 산미를 부여하기 때문에 제품의 풍미를 변화시키는 악영향을 미친다. 또한 유전공학적 방법으로 박테리오신 유전자를 클로닝하고 이를 이용하여 박테리오신을 생산할 경우, 생산 산물 자체가 항균성을 나타내기 때문에 대장균과 같은 원핵생물을 생산숙주로 사용할 경우 숙주의 생장을 저해하기 때문에 대량생산이 힘들어진다.</p> <p>식품에 응용 가능한 박테리오신은 크게 2 종류로 나눌 수 있는데, nisin과 같이 펩티드가 합성된 후 구성 아미노산에 수식이 일어나 lantionine이라는 특수한 아미노산을 가지는 lantibiotic과 pediocin과 같이 합성 후 아미노산에 수식이 일어나지 않는 non-lantionine-containing bacteriocin으로 구성되어 진다. 이들 중, lantibiotic은 이를 생산하는 원래의 미생물인 유산균이 아닌 효모에 그 유전자를 도입하여 생산할 경우 합성 후 아미노산의 수식이 일어나지 않아 제 기능을 할 수 없는 펩티드만 생산하게 된다. Leucocin A와 같이 합성된 후 아미노산의 수식을 필요로 하지 않는 bacteriocin은 이들 유전자를 효모에 도입하여 항균활성을 가지는 효묘균을 제작하려는 본 실험의 목적에 적합한 대상이다. 또한 Leucocin A의 특징과 일차구조 및 유전자의 염기배열에 관해서는 이미 상세히 연구되어 있다.</p> <p>본 연구에서는 부패하기 쉬운 식품들의 보존성을 향상시키거나, 내성이 생긴 병원균의 생육저해를 위한 항생제로 사용하기 위해 유전공학적 기법을 동원하여 효모로 하여금 세포 표면에 Leucocin A를 생산하게 하여 이를 산업적 생산 공정에 적용할 수 있도록 하려한다.</p>