KR100230527B1 - 김치에서 분리한 스포로락토바실러스 k9, 상기 균의 대량배양방법 및 이를 이용한 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 김치에서 분리한 스포로락토바실러스 K9 균주에 관한것으로서, 상기 균주는 포자형성성을 가지며 김치 제조시에 사용하면 김치를 단기간에 맛있게 숙성시켜주며 산패를 방지시킨다.

상기 균주는 순수한 배추배지에 접종시킨다음 발효시키면 다량으로 증식배양시킬 수 있다.

상기 균주로 야채발효음료수를 용이하게 제조할 수 있으며 보존기간을 연장시킬 수 있다.

본 발명의 균주는 포자형성성이므로 내산성이 커서 동물사료의 첨가제나 정장제로 이용할 수 있다.

Description

김치에서 분리한 스포로락토바실러스 K9, 상기 균의 대량배양방법 및 이를 이용한 제품

본 발명은 김치에서 분리한 스포로락토바실러스(sporolactobacillus)K9 유산균(기탁기관 : 한국생명과학 및 생명공학연구소 유전자은행, 기탁일자 : 1997년 9월 8일), 상기 유산균을 대량적으로 배양하는 방법 및 상기 유산균을 이용한 제품에 관한 것이다.

이미 알려진 바와같이 김치류는 야채의 천연유산발효 식품이며 발효에 관여하는 유산균은 주로 류코노스톡 메젠테로이데스와 락토바실러스 플란타룸이나 이들 유산균의 증식 도중에 페디오코코스 세레비지에와 엔테로코코스 페칼리스가 번식하게 된다. 이들 유산균의 증식여부는 대체로 온도에 좌우되는 것으로 연구되어 왔다. 류코노스톡 메젠테로이데스는 5℃부근의 저온에서도 생장할 수 있으므로 김장김치에 주로 번식하며 젖산과 일부의 초산, CO₂를 생성한다. 락토바실러스 플란타룸은 상온(25℃)에서 잘 증식하며 젖산만을 생성하는 성질을 갖고 있다.

이와같이 김치내에는 여러종류의 유산균이 번식하여 일정기간이 지나면 가식(可食)범위를 넘어나는 산을 생성하여 신맛이 강하게 나타나며 이를 산패라고도 말한다. 따라서 산패가 일어나면 결국에는 김치의 보존기간도 단축되는 결점을 갖고 있다. 산패는 상온에서 가속화되므로 김치류는 저온저장에 의한 유통과정(Cold-chain)을 선택하여야 함이 김치산업에 관례로 되고 있다. 그러나 저온유통과정이란 냉장시설을 필요로 하여 고비용이 요구되므로 현재의 유통이 상온에서 1 ~ 3일로 볼 때 이보다 더 연장시킬 수 있는 유통방법이 개발된다면 상당히 바람직한 방법이라고 볼 수 있다.

김치류의 산패와 이에 따른 보존기간의 감소를 방지하기 위한 방법이 다각도로 연구되고 있으나 그 방지 대책이 아직도 없는 실정이다. 미생물학적 측면에서 스타터(starter)를 이용한 단일균의 배양이 연구되었으나 실효성이 없는 것으로 보고되었다. 그 이유는 락토바실러스 플란타룸과 류코노스톡 메젠테로이데스를 단독으로 접종하여도 김치에 원래 서식하고 있는 유산균이 동시에 증식하여 단일균 접종의 목적을 달성하지 못했기 때문이다. 이러한 연구들은 단일균으로 김치를 제조할 수 있다면 산패나 보존성의 연장을 임의로 통제가 가능하다는 착상에서 시작되었다고 볼 수 있다.

이 연구는 김치를 국제화 식품으로 부상시키기 위하여서는 계속 추진되어야 할 연구의 일환이라고 생각된다.

김치에서 현재까지 분리 보고된 유산균들은 그람 양성균, 카탈라아제 음성, 동형 또는 이형 유산발효를 하며 포자를 형성하지 못하는 성질이 특징적이다.

김치류에서 발견된 유산균들은 포자를 형성하지 못하므로 사람의 위에서 분비되는 강산(위산)에서 생존할 수 없는 단점이 있으므로 내성이 강한 포자를 형성하는 유산균을 사용하는 방법이 유리하다고 할 수 있다. 포자형성 유산균의 사용이나 균체에 캡슐을 만들어 위산에 의한 균체의 사멸을 방지하는 방법들이 개발되어 우유제품 특히 요구르트 등에서 사용되고 있다.

본 발명은 상술한 바와같은 여러 가지 단점과 문제점을 해결할 수 있는 유산균으로서, 김치에서 이미 서식하고 있는 것이기 때문에 전통적이고 고유한 김치의 질과 맛을 장기간 그대로 유지할 수 있는 스포로락토바실러스 K9를 제공하는데 있다.

본 발명은 스포로락토바실러스 sp K9를 사용하여 김치류 및 야채쥬스를 비롯하여 유산발효시켜 제조한 제품을 제공하고, 이 목적을 달성하기 위하여 스포로락토바실러스 sp K9를 다량배양하여 소비자에게 공급할 수 있는 방법을 제공하는데 목적을 두고 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스포로락토바실러스 sp K9는 김치를 발효시킨 후 류코노스톡 메젠테로이데스와 락토바실러스 플란타룸의 증식이 끝난 후기발효에서 분리하였다.

본 발명에 사용한 분리방법과 균주의 특성은 버기스매뉴얼(Bergy’s manual)을 기준으로 하여 평가하였다.

김치는 시중에서 구입한 배추, 무, 고추가루, 마늘, 생강, 파, 양파를 사용하여 제조하였다. 배추는 4~5cm으로 절단하여 배추무게의 2.5%되게 건염을 넣고 절였으며, 배합비율은 각각 배추무게를 기준하여 무 20%, 고춧가루 1.5%, 마늘 1.0%, 생강 1.0%, 파 1.5%, 양파 3%되게 첨가하여 제조하였고, 25℃에서 5일간 배양하였다. 매일 시료를 채취하여 GYP(Glucose-Yeast Peptone)평판 배지에 도말하여 35℃에서 배양하고, 산생성으로 생긴 투명환을 형태가 다른 집락 50개로 분리하여 사면 배지에 접종 배양하여 냉장고에 보관하였다. 이러한 집락들 중에서 그람 양성, 카탈라아제 음성이고 포자를 형성하는 6개의 집락을 분리하였다. 이러한 집락들은 버기스 매뉴얼에 의하면 스포로락토바실러스 속에 속하는 균주일 가능성이 높으므로 분리균주의 대표적인 sp K9과 표준균주인 스포로락토바실러스 이눌리너스 ATCC 15538과 락토바실러스 플란타룸의 특성들을 비교실험 하였으며 그 결과를 표 1에 표시하였다.

표 1로 알 수 있는 바와같이 분리균주 형태 및 생리학적 특성이 그람 양성, 통성혐기성, 간균이고, 포자를 형성하며 카탈라제 음성이고 젖산을 생성하므로 분류법에 의하면 분리균주 K9는 스포로락토바실러스 속임을 동정하였다.

분리균주 K9은 포자를 형성하는 면에서 김치의 대표적인 유산균인 락토바실러스 플란타룸과 다르며 또한 이눌린(Inulin)을 발효하여 산을 생성하나 arabinose, ribose, xylose로부터 산을 생성하지 못하므로 표준균주인 스포로락토바실러스 이눌리너스 종과는 다른 종임을 알 수 있었다. 특히 이 스포로락토바실러스속은 김치에 존재하는 유산균으로 분리하였다는 보고가 없었다. 이 스포로락토바실러스 속은 젖산을 생성하고 포자를 형성할 수 있으므로 김치류제조 뿐만아니라 기타 야채류나 쥬스 발효, 정장제, 동물용 사료첨가제로 사용될 수 있다.

본 발명의 스포로락토바실러스 K9의 대량배양은 GYP(Glucose-Yeast Peptone : 포도당-효모추출 펩톤)배양배지나 순수한 배추배지에 상기 스포로락토바실러스 K9 균주를 접종한후에 일정한 온도하에서, 좋기로는 30℃~35℃에서 32시간정도 발효시킴으로서 달성된다.

배양후의 유산균수는 배추배지를 사용하였을 때 32시간후에 그 증식율이 100,000배를 초과하였으며 유산균회수율도 매우 높았다.

본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

스포로락토바실러스 K9을 분리할 때 사용한 김치와 같은 비율로 배추, 무, 양념을 혼합한 김치를 제조하여 스포로락토바실러스 이눌리너스와 K9유산균을 첨가한 김치와 첨가하지 않은 대조구 김치를 각각 2kg 만들어 25℃에서 4일간 발효시키면서 총산도와 pH변화를 비교 실험하였으며 그 결과는 표 2와 같았다.

그 결과 스포로락토바실러스속을 첨가한 김치는 대조구 김치와 비교할 때 발효초기에 pH가 빨리 감소되기는 하나 상대적으로 높았으며 총산도는 빨리 증가하나 발효 2 일째부터 거의 유지되는 특징이 있었다. 그러나 대조구 김치는 상대적으로 pH가 낮고 총산도가 높았다. 즉 스포로락토바실러스 속의 유산균을 사용하면 신맛을 감소시키고 그 맛을 유지시킬 수 있으며 상온에서 발효일수를 단축시킬 수 있으므로 김치제조에 단일 유산균을 사용할 수 있고 상온에서 김치를 오래 보존할 수 있는 장점을 갖고 있다.

[실시예 2]

스포로락토바실러스속을 이용하는 김치류와 이와관련된 제품인 유산균제제, 김치발효유산균, 김치쥬스 등을 제조하려면 이 속의 다량배양이 필수적이다. 이 목적을 달성하기 위하여 배추 또는 폐기 배추만을 사용하여 배양할 수 있는지를 확인하기 위해서 GYP(Glucose-Yeastextract Peptone ; 포도당 효모추출 펩톤)배양배지와 배추배지를 비교실험하였다.

배추 배지제조는 배추를 물로 깨끗이 씻고 녹즙기로 마쇄하여 배추즙을 회수한후 끓이고 상온으로 냉각시켰다. 이를 다시 거즈로 여과하였으며, 여기서 얻은 여과즙을 고압살균한 후 냉각하여 원심분리(15,000rpm)하여 상등액을 회수하였다. 이 상등액 250ml에 스포로락토바실러스 sp K9을 10⁶CFU/ml되게 접종하여 35℃에서 32시간 발효시키면서 생균수를 측정하였다. 그 결과는 표 3에서 보는 바와같다.

그 결과 스포로락토바실러스 sp K9은 일반적으로 배양에 사용하고 있는 GYP배지에서 32시간 경과 후에 10,000배나 더 증식하였다. 그러나 증식율은 배추배지보다 GYP배지에서 높았다.

이러한 결과는 스포로락토바실러스는 배추로만 제조한 배지에서도 생육할 수 있으며, 유산균 회수율도 높았으며, 따라서 배추로부터 유산균을 다량생산할 수 있음을 보여준다.

[실시예 3]

분리균주, 표준균주외에 락토바실러스 플란타룸과 류코노스톡 메젠테로이데스 유산균이 김치즙에서 증식여부를 실험하여 김치쥬스를 제조할 수 있는지를 확인하고자 하였다.

무게비로 배추 56%, 무 37%, 양파 3%, 파 1.5%, 마늘 1.5%, 생강 1.0%가 되게하여 총 6kg의 원료와 양념을 착즙하여 4.7ℓ즙을 얻었다(김치즙의 처리과정은 실시예 2와 동일한 방법을 사용하였다). 이를 약 1.5ℓ씩 3등분하여 표 4 의 유산균을 접종하여 35℃에서 3일 발효하였으며 그결과는 표 4 와 같다.

본실험에서 스포로락토바실러스에 속하는 종들은 김치의 주된 유산균인 락토바실러스 플란타룸보다 증식이 양호하였으며 pH는 3.40정도로 낮았으나 총산도는 0.5%, 0.58%로 표 2 에서 실시한 김치보다도 상당히 낮은 결과를 얻었다.

여기서 pH가 낮으므로 잡균의 번식이 어렵고 반면에 총산도는 먹기 좋은 가식범위가 되므로 김치 쥬스 제조시에 장점을 갖고 있다. 이 결과는 김치의 발효시 신맛이 강하여 보존기간이 단축되는 결과를 보완할 수 있는 제조방법이 될 수 있다. 그리고 김치유산균을 이용하는 야채유산균 음료수제조도 가능함을 보여준다.

본 발명의 스포로락토바실러스 K9 유산균주는 김치에서 분리한 유산균주이면서 특히 포자를 형성하고 있으므로 상기 유산균주를 사용해서 김치를 만들면 우리나라 고유의 김치맛을 그대로 낼 수 있으며, 또 김치의 질감과 맛을 장기간 유지시킬 수 있다.

또 본 발명은 순수한 배추를 배지로 하여서 여기에 스포로락토바실러스 K9를 접종한후 발효시키므로서 상기 유산균주를 다량배양할 수 있고, 상기 유산균을 이용하여 야채유산균음료를 용이하게 제조할 수 있으며 또 상기 야채유산균음료를 장기보관할 수도 있다.

또 본 발명은 상기 스포로락토바실러스 K9가 내산성이 크기 때문에 정장제나 동물용 사료의 첨가제로 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 김치에서 분리한 유산균으로서 포자를 형성하며 아라비노즈(Arabinose), 리보즈(Ribose), 크사이로즈(Xylose)로부터 산을 생성하지 않음을 특징으로 하는 스포로락토바실러스(Sporolactobacillus) K9(기탁기관 : 한국생명과학 및 생명공학연구소 유전자은행, 기탁일자 : 1997년 9월 8일).
2. 순수한 배추배지에 스포로락토바실러스 K9를 접종한 후 30~35℃에서 32시간정도 발효시킴을 특징으로 하는 스포로락토바실러스 K9의 대량배양방법.
3. 스포로락토바실러스 K9를 이용하여 발효시킨 김치.
4. 스포로락토바실러스 K9를 이용하여 발효시킨 야채발효음료수.