한국에서는 초겨울(11월 또는 12월 초)에 김치를 제조하는 ‘김장’이라는 문화를 가지고 있다. 일반적으로 김장김치는 제조한 후에 상온에서 하루 또는 이틀 동안 보관한 후 냉장(2-6℃)에서 발효하며 길게는 1년까지 보관하며 김치를 섭취한다. 김치는 발효가 진행됨에 따라 맛과 향이 지속적으로 변화하고, 이는 김치미생물의 변화와 관련이 있다고 알려져 있다. 김치미생물의 생육에 영향을 미치는 인자에는 발효온도와 기간이 있을 수 있다. 또한, 김치 발효에 관여하는 미생물은 대부분 유산균을 포함한 박테리아를 중심으로 연구를 진행하였는데, ...
한국에서는 초겨울(11월 또는 12월 초)에 김치를 제조하는 ‘김장’이라는 문화를 가지고 있다. 일반적으로 김장김치는 제조한 후에 상온에서 하루 또는 이틀 동안 보관한 후 냉장(2-6℃)에서 발효하며 길게는 1년까지 보관하며 김치를 섭취한다. 김치는 발효가 진행됨에 따라 맛과 향이 지속적으로 변화하고, 이는 김치미생물의 변화와 관련이 있다고 알려져 있다. 김치미생물의 생육에 영향을 미치는 인자에는 발효온도와 기간이 있을 수 있다. 또한, 김치 발효에 관여하는 미생물은 대부분 유산균을 포함한 박테리아를 중심으로 연구를 진행하였는데, 진균류 역시 김치의 맛과 향에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 김치 발효의 총체적 이해를 위해 1) 오랜 기간 김치 발효에 따른 미생물 및 대사산물 프로파일의 변화를 바탕으로 김치 발효를 모니터링 하였으며, 2) 김치의 초기 상온 노출 시간에 따른 미생물 및 대사산물 변화를 관찰하여 초기 상온 보관이 김치 발효를 얼마나 가속화 시킬 수 있는지를 정량화 하였으며, 3) 김치 발효 중 박테리아와 진균류(효모)에 의해 각각 변화하는 대사산물을 규명하였다. 특히 본 연구에서는 미생물군집 프로파일과 대사산물 프로파일을 이용하여 발효속도를 추정한 후 발효기간과 상온보관에 따른 효과를 정량화였다. 1장에서는 장기간 발효 시 김치의 미생물 및 대사산물 프로파일의 변화를 관찰한 결과, 김치 발효 단계가 크게 초기(0-10 days), 중기(10-50 days), 후기(50-200 days)로 구분되었다. PCA score plot의 PC1 값을 사용하여 발효 기간에 따른 대사산물 프로파일의 변화 정도를 도식화 한 결과, 발효 10일의 대사산물 프로파일은 발효 200일 김치의 대사산물 프로파일을 기준으로 55.3% 발효가 진행된 값을 보였으며 이는 초기에 대사산물이 급변함을 보여준다. 이는 장기간 발효할 경우 미생물 및 대사산물 패턴이 발효 초기에 급변하며, 발효 속도 변화를 PC1을 통해 정량화 할 수 있음을 보여준다.박테리아의 경우, 발효 후기에 Lactobacillus koreensis가 급격히 증가하는 경향성을 보였다. 진균류는 발효가 진행됨에 따라 Pichia kluyveri가 증가하였는데, 이는 골마지라고 불리는 흰색 colony를 형성하는 산막효모이며, 병원성 박테리아에 대한 길항 작용과 같은 특성을 가지고 있어 잠재적인 프로바이오틱스 효모로 알려져 있다. 대사산물의 경우, malic acid는 발효가 진행됨에 따라 감소하였는데, 이는 김치 중 유산균이 lactic acid로 변환시키는 malolactic acid 발효가 진행되어 감소한 것으로 판단된다. 2장에서는 초기 상온 보관 시간에 따른 김치의 미생물 및 대사산물 변화를 분석하였다. CON(제조 즉시 냉장 보관), D1(제조 후 하루 상온 보관), D2(제조 후 이틀 상온 보관) 김치를 100일 동안 분석하여 상온 보관 기간에 따른 김치의 미생물 및 대사산물 변화를 확인하였다. PCA score plot에서, CON 그룹은 발효 10일까지 큰 패턴 변화가 없었지만 D1과 D2 그룹은 발효 1일 만에 프로파일이 급격히 변화하였다. 이는 상온에 노출시킨 김치는 대사산물 변화가 발효 초기에 급격히 변한다는 것을 의미한다. 상온 보관에 따른 대사산물 프로파일의 변화 정도를 정량화하기 위해 PC1 값을 사용하여 발효속도를 측정한 결과, D1과 D2의 대사산물 프로파일은 발효 1일 만에 4℃에서 발효시킨 CON 그룹의 31.3일 및 50.3일의 프로파일과 유사하였다. 미생물의 경우, D1과 D2의 미생물 프로파일은 발효 1일 만에 4℃에서 발효시킨 CON 그룹의 80.8일 및 90.1일의 프로파일과 유사하여 대사산물보다 더 급격하게 미생물 프로파일이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 초기에 상온에 노출시킨 김치는 발효를 급격하게 촉진시켜 숙성된 김치를 빨리 생산할 수 있음을 의미한다. 3장에서는 김치 발효 중 진균류가 김치 대사산물에 미치는 영향을 조사하였다. 항생제를 투여하여 박테리아를 사멸시킨 김치(AT)와 아무런 처리를 하지 않는 김치(CON)의 대사산물을 관찰하였다. 대사산물이 변화하는 패턴에 따라 크게 1) 진균류가 생산하거나 소비하는 대사산물, 2) 진균류와 박테리아가 모두 관여하는 대사산물, 3) 박테리아가 생산하거나 소비하는 대사산물, 4) 어느 미생물이 관여하는지 확실하지 않은 대사산물로 분류하여 규명하였다. 이 결과를 바탕으로 alanine, thymine, malic acid, galacturonic acid, glucose 및 mannitol은 진균류에 의해 주로 생성되는 대사산물로 확인되었다. 이러한 결과는 김치의 향과 맛에 큰 영향을 준다고 알려진 대사산물이 박테리아 뿐만 아니라 진균류에도 영향을 받을 수 있음을 보여준다.
한국에서는 초겨울(11월 또는 12월 초)에 김치를 제조하는 ‘김장’이라는 문화를 가지고 있다. 일반적으로 김장김치는 제조한 후에 상온에서 하루 또는 이틀 동안 보관한 후 냉장(2-6℃)에서 발효하며 길게는 1년까지 보관하며 김치를 섭취한다. 김치는 발효가 진행됨에 따라 맛과 향이 지속적으로 변화하고, 이는 김치미생물의 변화와 관련이 있다고 알려져 있다. 김치미생물의 생육에 영향을 미치는 인자에는 발효온도와 기간이 있을 수 있다. 또한, 김치 발효에 관여하는 미생물은 대부분 유산균을 포함한 박테리아를 중심으로 연구를 진행하였는데, 진균류 역시 김치의 맛과 향에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 김치 발효의 총체적 이해를 위해 1) 오랜 기간 김치 발효에 따른 미생물 및 대사산물 프로파일의 변화를 바탕으로 김치 발효를 모니터링 하였으며, 2) 김치의 초기 상온 노출 시간에 따른 미생물 및 대사산물 변화를 관찰하여 초기 상온 보관이 김치 발효를 얼마나 가속화 시킬 수 있는지를 정량화 하였으며, 3) 김치 발효 중 박테리아와 진균류(효모)에 의해 각각 변화하는 대사산물을 규명하였다. 특히 본 연구에서는 미생물군집 프로파일과 대사산물 프로파일을 이용하여 발효속도를 추정한 후 발효기간과 상온보관에 따른 효과를 정량화였다. 1장에서는 장기간 발효 시 김치의 미생물 및 대사산물 프로파일의 변화를 관찰한 결과, 김치 발효 단계가 크게 초기(0-10 days), 중기(10-50 days), 후기(50-200 days)로 구분되었다. PCA score plot의 PC1 값을 사용하여 발효 기간에 따른 대사산물 프로파일의 변화 정도를 도식화 한 결과, 발효 10일의 대사산물 프로파일은 발효 200일 김치의 대사산물 프로파일을 기준으로 55.3% 발효가 진행된 값을 보였으며 이는 초기에 대사산물이 급변함을 보여준다. 이는 장기간 발효할 경우 미생물 및 대사산물 패턴이 발효 초기에 급변하며, 발효 속도 변화를 PC1을 통해 정량화 할 수 있음을 보여준다.박테리아의 경우, 발효 후기에 Lactobacillus koreensis가 급격히 증가하는 경향성을 보였다. 진균류는 발효가 진행됨에 따라 Pichia kluyveri가 증가하였는데, 이는 골마지라고 불리는 흰색 colony를 형성하는 산막효모이며, 병원성 박테리아에 대한 길항 작용과 같은 특성을 가지고 있어 잠재적인 프로바이오틱스 효모로 알려져 있다. 대사산물의 경우, malic acid는 발효가 진행됨에 따라 감소하였는데, 이는 김치 중 유산균이 lactic acid로 변환시키는 malolactic acid 발효가 진행되어 감소한 것으로 판단된다. 2장에서는 초기 상온 보관 시간에 따른 김치의 미생물 및 대사산물 변화를 분석하였다. CON(제조 즉시 냉장 보관), D1(제조 후 하루 상온 보관), D2(제조 후 이틀 상온 보관) 김치를 100일 동안 분석하여 상온 보관 기간에 따른 김치의 미생물 및 대사산물 변화를 확인하였다. PCA score plot에서, CON 그룹은 발효 10일까지 큰 패턴 변화가 없었지만 D1과 D2 그룹은 발효 1일 만에 프로파일이 급격히 변화하였다. 이는 상온에 노출시킨 김치는 대사산물 변화가 발효 초기에 급격히 변한다는 것을 의미한다. 상온 보관에 따른 대사산물 프로파일의 변화 정도를 정량화하기 위해 PC1 값을 사용하여 발효속도를 측정한 결과, D1과 D2의 대사산물 프로파일은 발효 1일 만에 4℃에서 발효시킨 CON 그룹의 31.3일 및 50.3일의 프로파일과 유사하였다. 미생물의 경우, D1과 D2의 미생물 프로파일은 발효 1일 만에 4℃에서 발효시킨 CON 그룹의 80.8일 및 90.1일의 프로파일과 유사하여 대사산물보다 더 급격하게 미생물 프로파일이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 초기에 상온에 노출시킨 김치는 발효를 급격하게 촉진시켜 숙성된 김치를 빨리 생산할 수 있음을 의미한다. 3장에서는 김치 발효 중 진균류가 김치 대사산물에 미치는 영향을 조사하였다. 항생제를 투여하여 박테리아를 사멸시킨 김치(AT)와 아무런 처리를 하지 않는 김치(CON)의 대사산물을 관찰하였다. 대사산물이 변화하는 패턴에 따라 크게 1) 진균류가 생산하거나 소비하는 대사산물, 2) 진균류와 박테리아가 모두 관여하는 대사산물, 3) 박테리아가 생산하거나 소비하는 대사산물, 4) 어느 미생물이 관여하는지 확실하지 않은 대사산물로 분류하여 규명하였다. 이 결과를 바탕으로 alanine, thymine, malic acid, galacturonic acid, glucose 및 mannitol은 진균류에 의해 주로 생성되는 대사산물로 확인되었다. 이러한 결과는 김치의 향과 맛에 큰 영향을 준다고 알려진 대사산물이 박테리아 뿐만 아니라 진균류에도 영향을 받을 수 있음을 보여준다.
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