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Pyrosequencing을 이용한 전통된장 제조과정 중 세균군집구조의 분석
Bacterial Community Profiling during the Manufacturing Process of Traditional Soybean Paste by Pyrosequencing Method 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.47 no.3, 2011년, pp.275 - 280  

김용상 (전북대학교 자연과학대학 생명과학과) ,  정도연 ((재)순창발효미생물관리센터) ,  황영태 (우리촌) ,  엄태붕 (전북대학교 자연과학대학 생명과학과)

초록
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전통 방식으로 된장을 만드는 과정 동안 세균군집의 다양성과 변화를 관찰하기 위하여 16S rRNA 유전자 서열을 기반으로 하는 pyrosequencing을 수행하였다. 전통 된장 제조에 가장 중요한 접종원으로서 볏짚에 존재하는 세균 군집을 문수준에서 확인했을 때, 상대적 군집 비율로 1% 이상의 분포를 보였던 4종류는 Proteobacteria (71%), Actinobacteria (20.6%), Bacteroidetes (4.2%), Firmicutes (1.3%) 문이었다. 그러나 볏짚 세균 군집구조 결과와 달리 메주의 군집구조에서는 99.1%가 Firmicutes 문이었다. 문 수준에서 숙성 전 된장의 군집분포를 보면 Firmicutes 문 비율이 99.85%로 메주와 비슷한 수준이었다. 그러나 종 수준의 군집구조에서는 메주에서 32.54%의 가장 높은 군집빈도를 보였던 Bacillus siamensis는 0.1%로 거의 사라진 반면 B. amyloliquefaciens가 63.64%로 가장 높은 우점종이 되었다. 숙성 후 된장의 세균군집구조를 보면 숙성 전에 비해 Bacillus 비율이 증가되었으며 이들 중 군집의 상대밀도가 가장 높았던 우점종은 B. amyloliquefaciens (67.3%)였고, 5위까지 모두 Bacillus 종들(전체 군집분포의 92.2%)이 차지했다. 또한 메주 내 상위 11 위까지 우점을 이루던 세균 종들 중 10종이 숙성 후 된장에서도 우점종을 형성하여, 메주 미생물들이 숙성 후 된장 발효까지 영향을 준다는 것을 보였다. 이 결과들로부터 전통 장류에서 발효 주 세균은 Bacillus 종이며 이들은 기본적으로 볏짚으로부터 기원되어 메주에서 우점종을 형성한 것으로 추정되었다. 따라서 풍미와 위생성이 동시에 요구되는 전통 장류의 제조를 위해서는 볏짚 표면에 이 기능을 가진 Bacillus 종들의 군집 분포가 필요할 것으로 예상되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to evaluate the diversity and change of bacterial population during the manufacturing process of traditional soybean paste (doenjang), bacterial communities were analyzed using 16S rRNA gene-based pyrosequencing. In rice straw, the most important inoculum source for fermentation, the bacter...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Pyrosequencing은 nucleotide의 결합 동안 방출되는 pyrophosphate 검출에 기반을 둔 next-generation DNA sequencing으로서, 각 시료에 특이적인 barcode system이 pyrosequencing에 도입(21)됨에 따라 국내에서도 간석지(10), 강 오염수(8), 젓갈(23), 메주(11)등의 미생물 군집분석에 이 방법의 이용이 활발해지고 있다. 이 연구는 순창 지역의 한 전통된장업체에서 전통 방식으로 된장을 만드는 과정 동안 볏짚, 메주, 숙성 전과 숙성 후 제조 단계별 전 과정에서 세균군집의 분포와 전이과정을 조사하여 제조 과정 중 발효 세균들의 역할을 이해하는데 그 목표를 두었다.
  • 이러한 목표를 달성하기 위해서 전통 장류에서 발견되는 독소미생물들의 증식을 억제하면서 동시에 풍미가 좋은 발효 균주들을 선발할 필요가 있다. 이 연구는 순창의 한 지역을 대상으로 된장 제조 중 미생물군집과 제조 중 군집의 변화를 관찰하였다. 앞으로 전국적인 조사를 통해 장류 미생물들의 군집 분포를 밝히고 이를 통해 독소 미생물들에 대해 길항 특성을 가지면서 전통장류의 풍미를 지닌 발효 균주들을 지속적으로 발굴할 예정이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선행 연구에서 국내 메주들의 미생물군집 구조에 대해 16S rRNA 유전자 서열 분석에 기반을 둔 pyrosequencing 한 결과를 설명하시오. 최근 장류 재료인 국내 메주들의 미생물군집 구조를 분석하기 위해 16S rRNA 유전자 서열 분석에 기반을 둔 pyrosequencing 연구가 수행되었다(11). 이 연구에서 전국적으로 수집한 18 종 메주의 우점종 세균은 문(phylum) 수준에서 전체 미생물 군집의 평균 93.6%를 차지한 Firmicutes였으며 다음으로는 Proteobacteria (4.5%), Bacteroidetes (0.8%) 순임을 보였다. 또한 Firmicutes의 대부분은 Bacillus와, Enterococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus 속을 포함하는 젖산균들로서 이들 비율은 메주 산지에 따라 다르게 나타났다. 이 연구는 국내산 메주들의 미생물군집구조의 다양성에 초점이 맞추어져 있어 된장의 제조 과정 동안 미생물 군집 구조의 변화는 다루고 있지 않다.
Pyrosequencing 방법이란? 이런 이유로 최근 미생물 생태의 표준 도구로 이용되고 있는 pyrosequencing 방법(18)을 사용하여 전통된장 제조 중 미생물 군집 구조를 확인할 필요가 있었다. Pyrosequencing은 nucleotide의 결합 동안 방출되는 pyrophosphate 검출에 기반을 둔 next-generation DNA sequencing으로서, 각 시료에 특이적인 barcode system이 pyrosequencing에 도입(21)됨에 따라 국내에서도 간석지(10), 강 오염수(8), 젓갈(23), 메주(11)등의 미생물 군집분석에 이 방법의 이용이 활발해지고 있다. 이 연구는 순창 지역의 한 전통된장업체에서 전통 방식으로 된장을 만드는 과정 동안 볏짚, 메주, 숙성 전과 숙성 후 제조 단계별 전 과정에서 세균군집의 분포와 전이과정을 조사하여 제조 과정 중 발효 세균들의 역할을 이해하는데 그 목표를 두었다.
전통 장류 발효 과정 동안 군집 구조의 변화를 추적하는 과정은 왜 중요한가? 이 연구는 국내산 메주들의 미생물군집구조의 다양성에 초점이 맞추어져 있어 된장의 제조 과정 동안 미생물 군집 구조의 변화는 다루고 있지 않다. 전통 장류는 자연계 여러 미생물들의 혼합 접종에 의한 복합 발효 과정으로 이루어져 있으므로 메주에서 된장의 숙성과정을 통해 미생물 군집구조는 계속 변화될 것으로 예상된다. 따라서 발효과정 동안 이러한 군집 구조의 변화를 추적하는 것은 전통 장류가 미생물들의 상호 작용에 의해 어떻게 발효되고 장류의 풍미와 위생에 어떤 영향을 주는지 예측하는데 매우 중요한 과정이 될 것이다.
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