Microorganisms involved in food fermentation not only improve the aroma and taste of the food, but also enhance its preservation. Thus, they are added as starter cultures to boost the final product quality of commercial fermented foods. Although these microorganisms originate from fermented foods and have a long history of consumption, the European Union recently applied the concept of Qualified presumption of Safety (QPS), which is a safety evaluation system for microorganisms used in food or feed in Europe. The QPS system is a species-level safety system and shares results with the European Novel Food System, a strain-level safety evaluation system. In the United States, microorganisms added to fermented foods are considered as food additives or Generally Recognized as Safe substance. In Korea, food microbe lists are presented at the species level. Moreover, the nation has established a strain-oriented evaluation system that applies temporary safety evaluation methods for food raw materials as well as new raw materials. However, when it comes to microorganisms isolated from traditional fermented foods and other fermented food products, there is no definition of the term "species," and there is a lack of an evaluation system at the species level. Therefore, such an evaluation system for microbial species used in Korean fermented foods is necessary.
At beginning the fermentation is naturally occurred by natural microbes. Fermentation techniques apply as two ways, one is fermentation to produce fermented foods and the other is preservation of the foods for longer time for future. They contain various biological active ingredient, like as vitamins. Microorganisms concerning fermentation are well known the functionalities. Each nations in the world have unique and distinct foods and dietary habits on their own specific cultures and accessible edible raw resources of plant or animal origins. Many countries have their unique traditional fermented foods based on their natural conditions. Korea has very famous traditional fermented foods, as Kimchi, fermented soybean products(Jang), fermented fish products(Jeotgal) and vinegar. In this review will discuss the overall fermented foods and typical Korean traditional fermented foods with functionalities, and future effort to enlarge into wide range of new industry.
Chungtaejeon is a traditional tea introduced in the age of the Three States and is the only "Don-cha" culture in the world that survived on the southwestern shore of Korea. To restore Chungtaejeon and to make the tea with consistent quality, the microorganisms involved in traditional type fermentation of Chungtaejeon were isolated, and the tea was prepared with high fermentation ability starters. The sensuous characteristics of Chungtaejeon were also examined. Only Bacilli were found in 3 and 5 year aged Chungtaejeon samples. The Lactobacilli were isolated from properly fermented kimchi and one of them showed high growth capability in media containing green tea extract and also showed strong antagonistic activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus, S. aureus, Salmonella, and E. coli. It was identified and named Lactobacillus plantarum CHO25. Chungtaejeon was fermented with a single starter of L. plantarum CHO25 and with a mixed starter (L. plantarum CHO25, Saccharomyces cerevisiae and Bacillus amyloliquefaciens CHO104). The single fermented sample had the highest cell growth after 5 days of inoculation and the level decreased slowly thereafter. The mixed fermented sample showed strong growth of S. cerevisiae. The highest hunter values were the a value of the single fermented sample and the b value of the mixed sample. The single fermented tea showed the best incense score.
Human have eaten various traditional fermented foods for a numbers of million years for health benefit as well as survival. The beneficial effects of fermented foods have been resulted from complex microbial communications within the fermented foods. Therefore, the holistic approaches for individual identification and complete microbial profiling involved in their communications have been of interest to food microbiology fields. Microbiome is the ecological community of microorganisms that literally share our environments including foods as well as human body. However, due to the limitation of culture-dependent methods such as simple isolations of just culturable microorganisms, the culture-independent methods have been consistently developed, resulting in new light on the diverse non-culturable and hitherto unknown microorganisms, and even microbial communities in the fermented foods. For the culture-independent approaches, the food microbiome has been deciphered by employing various molecular analysis tools such as fluorescence in situ hybridization, quantitative PCR, and denaturing gradient gel-electrophoresis. More recently, next-generation-sequencing (NGS) platform-based microbiome analysis has been of interest, because NGS is a powerful analytical tool capable of resolving the microbiome in respect to community structures, dynamics, and activities. In this overview, the development status of analysis tools for the fermented food microbiome is covered and research trend for NGS-based food microbiome analysis is also discussed.
Korean traditional fermented foods have been diversely developed to enhance taste and flavor while preserving them on a long term basis. For those furthur utilization and development, more efforts to commercialize these products focusing to the consumer's needs should be proceded. In that sence, the fermented foods might be classified into the bioproduct (biofood) and the sterilized. The former defines the non-sterilized such as Kimchi, Jeotkal (fermented fishes), and Jang (fermented soybean products) so as to include various kinds of microorganisms, enzymes and the unknown bioproducts, while the latter defines the sterilized such as soysauce and vinegars proper to the commercialization. In this paper, present R & D status has been reviewed laying stress on Kimchi, Jeotkal and Jang and the mixed fermentation system by the microflora was suggested as a Korean style model for the future R & D direction in these fields.
식품발효용으로 사용하는 미생물은 오랜 기간의 사용이력에 근거하여 안전성에 대한 의문이 제기되지 않고 사용되어 왔다. 한편, 가공식품산업의 발달로 국제적인 식품 거래가 활발해지면서 수입국의 소비자와 정부당국은 식품에 첨가하는 미생물의 안전에 대해서 더욱 민감하게 반응하고 있다. 현재, 식품에 첨가하는 미생물에 대한 안전성 평가기준은 미국 Food and Drug Administration (FDA)가 사용하고 있는 Generally Recognized as Safe (GRAS)와 유럽연합 European Food Safety Agency (EFSA)의 Qualified Presumption of Safety (QPS)가 대표적으로 적용되고 있다. GRAS는 식품에 첨가하는 미생물 자체에 대한 안전성이 아닌 특정용도에서의 첨가에 따른 안전성을 의미하고, QPS는 식품에 첨가 가능한 미생물 단위(분류학적 단위, taxonomic unit)에 대한 안전성 평가이다. 우리나라에서는 전통발효식품의 상업적 생산이 증가하면서 종균 적용이 추진되고 있지만, 식품발효용종균에 대한 안전성 기준규격 없어 안전성 평가 없이 기능성만으로 종균 개발이 진행되고 있다. 전통발효식품의 세계화를 위해서는 향후 적용될 종균에 대한 기능적 측면뿐만 아니라 안전성의 확보가 필요하고, 식품용 미생물에 대한 안전성 평가 기준의 마련이 필요한 시점에 도달해 있다.
Korean traditional Nuruk has been developed with various materials and shapes according to geographical environments and climates of their origins. Nuruk is also known as kokja in Korea, reflecting the understanding that microorganisms such as wild fungi, yeasts, and lactobacillus bacteria are naturally inoculated and reproduced. The objective of this study is to identify the characteristics of traditional Nuruk through recreating traditional production methods detailed in ancient Korean documents. In the present study, a total of 58 different kinds of Korean traditional Nuruk were prepared, including 46 kinds of recreated products. Each Nuruk sample was evaluated for its enzymatic activities, including glucoamylase, protease, and glucanase. Their suitability for alcoholic beverage production were compared to each other. To isolate valuable microorganisms from Nuruk samples, alcoholic beverages produced using each sample were subjected to sensory evaluation to determine their taste. In addition, metabolite changes in traditional alcoholic beverages fermented with different kinds of Nuruk were analyzed through mass-based metabolomics approach. This study presents, for the first time, the traditional production methods written in ancient Korean documents using workable production methods supported by modern technologies. In addition, this study analyzed the characteristics of reproduced Nuruk. It could be utilized as a basis for studying traditional Korean traditional alcoholic beverages and their valuable microorganisms.
Meju, a fermented soybean brick, is a key component in soybean foods like doenjang and ganjang, harboring a variety of microorganisms, including bacteria and fungi. These microorganisms significantly contribute to the nutritional and sensory characteristics of doenjang and ganjang. Amplicon-based next-generation sequencing was applied to investigate how the microbial communities of meju fermented at low and high temperatures differ and how this variation affects the microbial communities of doenjang, a subsequently fermented soybean food. Our metagenomic data showed distinct patterns depending on the fermentation temperature. The microbial abundance in the bacterial community was increased under both temperatures during the fermentation of meju and doenjang. Weissella was the most abundant genus before the fermentation of meju, however, it was replaced by Bacillus at high temperature-fermented meju and lactic acid bacteria such as Weissella and Latilactobacillus at low temperature-fermented meju. Leuconostoc, Logiolactobacillus, and Tetragenococcus gradually took over the dominant role during the fermentation process of doenjang, replacing the previous dominant microorganisms. Mucor was dominant in the fungal community before and after meju fermentation, whereas Debaryomyces was dominant under both temperatures during doenjang fermentation. The dominant fungal genus of doenjang was not affected regardless of the fermentation temperature of meju. Strong correlations were shown for specific bacteria and fungi linked to specific fermentation temperatures. This study helps our understanding of meju fermentation process at different fermentation temperatures and highlights different bacteria and fungi associated with specific fermentation periods which may influence the nutritional and organoleptic properties of the final fermented soybean foods doenjang.
To identify antimicrobial activities of soybean paste, studies have been carried out with laboratory manufactured soybean paste, traditional and improved type soybean paste purchased on the market. The soybean paste fermented with Aspergillus oryzae and Rhizopus tamari and commercial soybean paste were shown antimicrobial activities for Bacillus cereus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Staphy lococcus aureus, Streptococcus faecalis, Escherichia coli O157:H7, Bacillus subtilis and Salmonella typhimurium. Non fermented soybean paste did not show antimicrobial activities against Bacillus cereus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus and Streptococcus faecalis. The extract of soybean paste extracted by 80% methanol showed the highest antimicrobial activities of in ethyl acetate fraction and followed butanol fraction, respectively. Antimicrobial activities of traditional and improved type soybean paste were shown against all tested microorganisms and clear zone length of traditional soybean paste was slightly larger than that of improved type. Components of antimicrobial fractions of soybean paste were guessed peptides, 4 hydroxy benzoic acid, benzoic acid by GC MS.
예로부터 전통 장류는 먹거리로 많이 이용되어 왔으며, 최근에는 장류의 다양한 영양 성분 및 생리 활성 능력이 밝혀지면서 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 전통 방식으로 제조된 어육장의 발효에 관여하는 미생물을 숙성 기간별로 분석하고 이를 통해 안전성을 평가하였으며, 이와 함께 국내에서 시판되고 있는 간장의 미생물을 분석하여 어육장의 미생물분석과 비교하였다. 어육장은 2개월 단위로 샘플링하여 분석하였으며, 분리된 미생물은 API kit와 16S rDNA sequencing을 이용하여 동정하였다. 어육장의 발효에 전반적으로 관여하는 미생물은 Bacillus 균류와 Saccharomyces cerevisiae였으며, 숙성 초기에는 Aspergillus flavus가 발효에 관여하는 것으로 확인되었다. 어육장은 최종적으로 섭취 전에 달이는 과정을 거치게 되는데 실험결과 달인 후에는 미생물이 존재하지 않았다. 현재 국내에서 시판되고 간장의 경우 총 균수가 0-42 CFU/mL였고, 동정결과 B. subtilis, B. licheniformis, B. pumilus로 확인되었다. 분리된 Bacillus 균류에 대하여 독소여부를 분석한 결과 어육장 및 시판 장류에서 검출된 Bacillus균류는 본 실험에서 분석된 3가지 설사형 독소와 1종의 구토형 독소를 생성하지 않는 균주들인 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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