검은 Aspergillus 속균은 동양의 발효산업에서 매우 중요한 곰팡이로서 식품산업에 관련된 검은 Aspergillus를 흑국균이라고 한다. 흑국균은 A. luchuensis, A. niger, A. tubingensis로 구성이 되어 있는데 이 중에서 A. luchuensis는 동양의 발효산업에서 매우 중요한 곰팡이로 알려져 있다. 우리나라 전통 된장과 간장의 주요 원료가 되는 메주에서도 검은 Aspergillus가 흔히 발견되었다. 33균주의 검은 Aspergillus가 2008년부터 2011년 사이에 전국적으로 수집한 98개의 완성메주로부터 분리되었고 추가로, 발효과정에 있는 메주로부터 검은 Aspergillus 21균주를 분리하였다. ${\beta}$-tubulin과 calmodulin 유전자 염기서열 분석을 통하여 이들을 동정한 결과 이들은 A. niger 21균주, A. luchuensis 14균주, A. tubingensis 10균주, A. welwitschiae 9균주로 동정되었다. 이 중 A. luchuensis는 생장이 활발하고 단백질, 지방, 탄수화물 분해력이 높은 것으로 조사되어 이들의 산업적 응용에 대한 추가의 연구가 필요한 것으로 사료된다.
검은 Aspergillus 속균은 동양의 발효산업에서 매우 중요한 곰팡이로서 식품산업에 관련된 검은 Aspergillus를 흑국균이라고 한다. 흑국균은 A. luchuensis, A. niger, A. tubingensis로 구성이 되어 있는데 이 중에서 A. luchuensis는 동양의 발효산업에서 매우 중요한 곰팡이로 알려져 있다. 우리나라 전통 된장과 간장의 주요 원료가 되는 메주에서도 검은 Aspergillus가 흔히 발견되었다. 33균주의 검은 Aspergillus가 2008년부터 2011년 사이에 전국적으로 수집한 98개의 완성메주로부터 분리되었고 추가로, 발효과정에 있는 메주로부터 검은 Aspergillus 21균주를 분리하였다. ${\beta}$-tubulin과 calmodulin 유전자 염기서열 분석을 통하여 이들을 동정한 결과 이들은 A. niger 21균주, A. luchuensis 14균주, A. tubingensis 10균주, A. welwitschiae 9균주로 동정되었다. 이 중 A. luchuensis는 생장이 활발하고 단백질, 지방, 탄수화물 분해력이 높은 것으로 조사되어 이들의 산업적 응용에 대한 추가의 연구가 필요한 것으로 사료된다.
Black Aspergillus is important fungus for oriental fermentation industry. Black Aspergillus was frequently isolated from Korean traditional Meju, a fermented soybean starting material for soy sauce and soybean paste. Thirty three strains were isolated from 98 finished Meju collected in various regio...
Black Aspergillus is important fungus for oriental fermentation industry. Black Aspergillus was frequently isolated from Korean traditional Meju, a fermented soybean starting material for soy sauce and soybean paste. Thirty three strains were isolated from 98 finished Meju collected in various regions of Korea from 2008 to 2011, and 21 strains were isolated from in-process Meju at various farms from 2010 to 2011. The isolated black Aspergillus were identified using DNA sequences of partial ${\beta}$-tubulin and calmodulin genes. Of 54 black Aspergillus strains, 14 strains were identified as A. luchuensis and the others were composed of A. niger (n = 21), A. tubingensis (n = 10), and A. welwitschiae (n = 9).
Black Aspergillus is important fungus for oriental fermentation industry. Black Aspergillus was frequently isolated from Korean traditional Meju, a fermented soybean starting material for soy sauce and soybean paste. Thirty three strains were isolated from 98 finished Meju collected in various regions of Korea from 2008 to 2011, and 21 strains were isolated from in-process Meju at various farms from 2010 to 2011. The isolated black Aspergillus were identified using DNA sequences of partial ${\beta}$-tubulin and calmodulin genes. Of 54 black Aspergillus strains, 14 strains were identified as A. luchuensis and the others were composed of A. niger (n = 21), A. tubingensis (n = 10), and A. welwitschiae (n = 9).
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문제 정의
하지만 전술한 바와 같이 흑국균은 막걸리, 소주와 같은 술의 제조, 보이차와 같은 음료의 제조에 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 실험에서는 메주에 어떤 검은 Aspergillus가 얼마나 존재하는지를 밝히고 이들을 분리하여 미생물자원센터에 보존함으로써, 장류 또는 주류 제조의 활용에 기반을 제공하고자 하였다.
제안 방법
분자적 동정을 위하여 β-tubulin 유전자 염기서열을 사용하였으며 β-tubulin 유전자 분석으로 동정이 명확하지 않은 KACC 46492와 46882 균주의 동정을 위하여 calmodulin 유전자 염기서열도 함께 분석하였다.
, 2011). 추가로 2010년부터 2011년 동안, 발효과정에 있는 메주로부터 21 균주의 검은 Aspergillus를 분리하였는데, 메주에서 검은 Aspergillus로 보이는 부분을 핀셋으로 집어서 MEA 배지에 도말하는 방법으로 분리하였다. 분리된 균주는 단포자 분리법으로 순수 분리하였으며 사면배지 시험관에 배양한 후에 4℃에 보존하면서 실험에 사용하였다.
확보된 54균주의 검은 Aspergillus를 동정하기 위하여 형태적 특성과 분자적 특성을 함께 사용하였다. 형태적 특성으로 MEA, CYA [35 g Czapek dox broth (Difco 233810), 5 g yeast extract, 15 g agar, 1 L distilled water] 배지상에서의 균주 생장 모습과 MEA 배지에서 자란 균주의 광학현미경에 의한 세부구조를 관찰하였다. 분자적 동정을 위하여 β-tubulin 유전자 염기서열을 사용하였으며 β-tubulin 유전자 분석으로 동정이 명확하지 않은 KACC 46492와 46882 균주의 동정을 위하여 calmodulin 유전자 염기서열도 함께 분석하였다.
확보된 54균주의 검은 Aspergillus를 동정하기 위하여 형태적 특성과 분자적 특성을 함께 사용하였다. 형태적 특성으로 MEA, CYA [35 g Czapek dox broth (Difco 233810), 5 g yeast extract, 15 g agar, 1 L distilled water] 배지상에서의 균주 생장 모습과 MEA 배지에서 자란 균주의 광학현미경에 의한 세부구조를 관찰하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 균주는 농업미생물은행(Korean Agricultural Culture Collectioin, KACC; http://www.genebank.go.kr)에 장기보존 되어 있으며 산업적인 활용을 위한 연구용으로 제공된다.
검은 Aspergillus 33 균주를 2008년부터 2011년까지 전국적으로 수집한 98개의 완성메주로부터 희석평판법과 직접분리법에 의하여 분리하였다. 희석평판법을 위하여는 DRBC[32 g rose-bengal chlorampenicol agar base (Oxoid CM0549), 0.002 g dichloran, 0.1 g chloramphenicol, 1 L distilled water]와 DG18 [31.5 g dichloran-glycerol agar base (Oxoid CM0729), 220 g glycerol, 0.1 g chloramphenicol, 1 L distilled water] 배지를 사용하였고 직접분리법에는 MEA [50 g malt extract agar (Oxoid CM0059), 1 L distilled water] 배지를 사용하였다(Hong et al., 2011). 추가로 2010년부터 2011년 동안, 발효과정에 있는 메주로부터 21 균주의 검은 Aspergillus를 분리하였는데, 메주에서 검은 Aspergillus로 보이는 부분을 핀셋으로 집어서 MEA 배지에 도말하는 방법으로 분리하였다.
이론/모형
β-tubulin의 PCR 증폭을 위하여 bt2a, bt2b 프라이머를(Glass and Donaldson, 1995) 사용하였으며 calmodulin 유전자 분석을 위하여 cmd5, cmd6 프라이머를 사용하였다(Hong et al., 2005).
검은 Aspergillus 33 균주를 2008년부터 2011년까지 전국적으로 수집한 98개의 완성메주로부터 희석평판법과 직접분리법에 의하여 분리하였다. 희석평판법을 위하여는 DRBC[32 g rose-bengal chlorampenicol agar base (Oxoid CM0549), 0.
추가로 2010년부터 2011년 동안, 발효과정에 있는 메주로부터 21 균주의 검은 Aspergillus를 분리하였는데, 메주에서 검은 Aspergillus로 보이는 부분을 핀셋으로 집어서 MEA 배지에 도말하는 방법으로 분리하였다. 분리된 균주는 단포자 분리법으로 순수 분리하였으며 사면배지 시험관에 배양한 후에 4℃에 보존하면서 실험에 사용하였다.
해독된 염기서열은 Hong 등(2013)에서 사용된 검은 Aspergillus 표준균주와 함께 분석하였다. 분자적 동정을 위하여 MEGA version 5.1 (Tamura et al., 2011) 프로그램을 사용하였으며 균주간 거리는 Tamura-Nei 상수 거리계산모델을 사용하였고 Neighbor-joining 유연관계도를 작성하였다.
, 2005). 해독된 염기서열은 Hong 등(2013)에서 사용된 검은 Aspergillus 표준균주와 함께 분석하였다. 분자적 동정을 위하여 MEGA version 5.
성능/효과
β-tubulin 유전자 분석에 의하여 메주에서 분리된 54균주는 A. niger 21균주, A. luchuensis 14균주, A. tubingensis 10 균주, A. welwitschiae 9 균주로 동정되었다(Table 1, Fig. 1).
β-tubulin과 calmodulin 유전자 염기서열 분석을 통하여 이들을 동정한 결과 이들은 A. niger 21균주, A. luchuensis 14균주, A. tubingensis 10균주, A. welwitschiae 9균주로 동정되었다.
우리나라 전통 된장과 간장의 주요 원료가 되는 메주에서도 검은 Aspergillus가흔히 발견되었다. 33균주의 검은 Aspergillus가 2008년부터 2011년 사이에 전국적으로 수집한 98개의 완성메주로부터 분리되었고 추가로, 발효과정에 있는 메주로부터 검은 Aspergillus 21균주를 분리하였다. β-tubulin과 calmodulin 유전자 염기서열 분석을 통하여 이들을 동정한 결과 이들은 A.
niger로 동정되었다. M1001, M1002 역시 여주의 37번 메주에서 분리되었으나 M1001은 A. tubingensis, M1002는 A. welwitschiae로 동정되었다.
이 중에서 KACC 46492와 46882 균주는 β-tubulin 유전자 분석에서는 A. niger와 A. welwitschiae 사이에서 불확실한 위치를 보였으나 calmodulin 유전자 분석에서 A. welwitschiae와 같은 그룹을 형성함으로써(데이터 미제시) A. welwitschiae로 최종 동정되었다.
후속연구
하지만 자연상태에서 이 종들을 구분하여 선택적으로 메주에서 배양하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 따라서 메주에서 분리된 검은곰팡이 중에서 발효력이 뛰어난 균주를 선발하여 제어된 환경에서 이 균주를 활용할 수 방법을 강구할 수 있을 것으로 생각된다.
welwitschiae 9균주로 동정되었다. 이 중 A. luchuensis는 생장이 활발하고 단백질, 지방, 탄수화물 분해력이 높은 것으로 조사되어 이들의 산업적 응용에 대한 추가의 연구가 필요한 것으로 사료된다.
하지만 메주 분리균의 β-tubulin 유전자 분석에서 A. niger와 A. welwitschiae의 중간에 위치하는 균주가 발견됨으로써 A. welwitschiae의 종으로서의 존재가치에 대한 재검토가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업적으로 유용한 흑국균으로 주로 보고되는 종은?
검은 Aspergillus는 동양의 발효산업에 중요한 균으로서 이중에서 식품제조에 사용되는 균을 흑국균이라고 한다 (Murakami, 1976; Kitamoto, 2002). 여러 종의 Aspergillus가흑국균으로 보고되었으나 산업적으로 유용한 흑국균은 주로 Aspergillus luchuensis, A. niger, A. tubingensis인 것으로 보고되고 있다(Yamada et al., 2011).
Aspergillus luchuensis가 동양의 발효산업에 매우 중요한 균으로 인식되는 이유는?
이 중에서 특히 A. luchuensis는 우리나라의 막걸리와 일본의 소주, 그리고 중국의 보이차(普 茶) 제조의 주요균으로 알려져 동양의 발효산업에 매우 중요한 균으로 인식되고 있다(Hong et al., 2013).
메주의 발효에 관여하는 곰팡이의 역할은?
콩을 삶아서 다양한 모양으로 빚은 메주는 말리고 띄우는 과정 동안 다양한 미생물에 의하여 발효된다. 세균, 효모, 곰팡이 등이 메주의 발효에 관여되는 데 이 중곰팡이는 콩의 단백질, 지방, 탄수화물의 거대분자들을 아미노산, 지방산, 단당류 같은 작은 분자로 만드는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Lee et al., 1995).
참고문헌 (12)
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Hong, S. B., Kim, D. H., Lee, M. A., Baek, S. Y., Kwon, S. W., Houbraken, J. and Samson, R. A. 2012. Zygomycota associated with traditional Meju, a fermented soybean starting material for soy sauce and soybean paste. J. Microbiol. 50:386-393.
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