세계김치연구소(소장 하재호)는 김치의 발효과정에서 김치만의 독특한 맛과 발효향을 결정하는 유전자를 찾았다고 밝혔다.
김치는 배추, 고추, 마늘, 젓갈 등 다양한 원료로 만들어지며, 이들 원료가 갖고 있는 수많은 유기물들은 유산균에 의한 “발효”를 거치면서 많은 대사산물을 만들어낸다.
대사산물은 김치의 맛과 향을 결정하는 중요한 요소이나, 김치 발효 대사에 관여하는 인자가 많고 대사 경로가 복잡해서 김치 발효 대사경로를 구명하는 연구는 거의 이루어지지 않고 있다.
이에, 세계김치연구소 이세희 박사 연구팀은 중앙대학교 전체옥 교수 연구팀과 공동으로 김치의 대표적 유산균인 “류코노스톡 메센테로이데스”의 유전자를 분석하여 김치 발효 대사경로 구명에 성공했다. 특히, 김치 발효의 일부 과정에 대한 대사를 밝힌 연구는 기존에도 있었지만, 발효 전반에 대한 연구 결과는 이번이 최초이다. - 김치유산균의 전체 유전자(범유전체, pan-genomic)와 RNA 유전자(메타전사체, metatranscriptomic) 분석을 통해 김치 발효 대사경로 및 발현량을 구명하였다.
연구진은 김치 유산균이 김치 발효 과정 중 변화하는 발효환경에 적응하기 위해 유전자의 진화론적 변화가 빈번하게 일어났다는 것을 확인했으며, 발효에 관여하는 각각의 유전자를 구명하여 김치 향을 결정하는 유전자를 최초로 밝혀냈을 뿐만 아니라 김치 맛을 결정하는 유전자도 확인했다.
- 김치에서 신맛을 내는 젖산과 초산, 톡 쏘는 맛을 내는 이산화탄소, 시원한 단맛을 내는 만니톨, 독특한 발효향을 내는 아세토인 등 다양한 대사산물 생산에 관여하는 유전자 구명에 성공하였다.
특히, 김치의 주요 기능성 물질 중 하나인 비타민 생산 관련 유전자는 김치 발효 전반에 걸쳐서 나타나, 김치의 비타민 생성에 대한 과학적 근거를 마련했다. 또한, 김치 발효 초기에는 지방산 등 1차 대사산물 관련 유전자의 발현이 높았으나, 발효가 진행될수록 2차 대사산물 생산 관련 유전자의 발현이 증가하여 김치가 발효될수록 향미가 증진되는 것을 확인했다.
세계김치연구소 하재호 소장은 “본 연구는 김치 발효에 관여하는 유산균의 모든 유전자를 발효 과정 전반에 걸쳐 분석하여 김치 발효 대사를 총체적으로 밝혔다는데 큰 의의가 있다”면서 “김치의 맛과 향을 결정하는 유전자를 구명하고 발효 단계별로 유전자 발현량을 분석하여 김치 발효 대사의 비밀을 푸는 결정적인 단서가 될 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 세계김치연구소 기관고유사업과 농림축산식품 미생물유전체전략연구사업단 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 국제 학술지인 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 9월 14일자 온라인 판에 게재되었다.
