세계김치연구소, 김치종균 발효 우점 기전 첫 구명

차세대 고기능성 김치종균 선발·평가 과학적 기준 정립

김치종균의 유전자 지도.

과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 세계김치연구소(소장 장해춘)는 류코노스톡 메센테로이데스 계열의 자체 개발한 김치종균 3종이 김치 발효 환경에서 생존하고 우점균으로 자리잡는 생물학적 기전을 세계 최초로 구명했다고 16일 밝혔다.

이번 연구는 김치 발효 초기 단계에서 김치종균 3종 'WiKim32, WiKim33, WiKim0121'이 경쟁 유산균을 제치고 생태계를 선점하는 과정을 유전체, 전사체, 대사체 등 멀티오믹스 기반 통합 분석으로 실증한 첫 사례다. 이로써 고기능성 종균의 선발·평가에서 과학적 기준을 정립하는 데 의미 있는 진전을 이뤘다.

연구 결과, WiKim 종균은 포도당, 과당뿐만 아니라 라피노스, 갈락토스, 락토스 등 다양한 탄수화물을 효율적으로 대사할 수 있는 유전적 특성이 있다. 발효 초기에 빠른 에너지(ATP) 생성으로 생존 경쟁에서 우위를 확보하는 것으로 나타났다.

저온과 산성이라는 발효 환경 스트레스 조건에서도 특이 유전자 발현으로 뛰어난 생존력과 군집 형성 능력을 발휘하는 것으로 분석됐다. 이는 김치 발효 전 과정에서 품질의 균일성과 안전성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 할 수 있음을 시사한다.

발효기간에 따른 유전자 발현 수준 비교.

이번 연구 성과는 WiKim 종균이 단순한 발효 소재를 넘어 과학적으로 입증된 고기능성 유산균임을 보여주는 결정적 근거로 평가한다. 향후 김치산업에서 종균의 선발과 활용 과정에 있어 객관성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 과학적 기반이 마련됐다는 점에서 정책적·산업적 파급효과가 크다.

WiKim0121 종균은 농림축산식품부가 주관하는 '김치종균 보급사업'으로 전국 94개소 김치제조업체에 총 28.8톤이 누적 공급됐으며 현재 국내 유통은 물론 수출용 김치 생산 현장에서도 실질적으로 활용되고 있다.

박해웅 첨단융합연구본부장은 “이번 연구는 발효 우점 유전자의 존재 여부를 조기에 판별할 수 있는 과학적 기준을 제시했다는 점에서 중요한 진전”이라며, “앞으로도 김치 발효의 원리를 지속적으로 구명해 김치산업의 고도화와 글로벌 시장 진출을 견인할 수 있는 연구개발을 이어가겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 식품과학기술 분야 상위 10% 국제 학술지인 'npj 사이언스 오브 푸드' 최근호에 게재됐다.

멀티오믹스 기반 김치종균의 발효 우점 기전 분석체계.

광주=김한식 기자 hskim@etnews.com