Semi-quantitative monitoring of Lactobacillus sake and Lactobacillus plantarum, major and minor microorganisms in kimchi, respectively, and Lactobacillus paraplantarum, recently shown to be present in kimchi, was carried out by real-time polymerase chain reaction (PCR). Changes in the 3 species during kimchi fermentation were monitored by the threshold cycle ($C_T$) of real-time PCR. As fermentation proceeded at $15^{\circ}C$, the number of L. sake increased dramatically compared to those of L. plantarum and L. paraplantarum. During fermentation at $4^{\circ}C$, the growth rates of the 3 species decreased, but the proportions of L. plantarum and L. paraplantarum in the microbial ecosystem were almost constant. Considering the $C_T$ values of the first samples and the change in the $C_T$ value, the number of L. sake is no doubt greater than those of L. plantarum and L. paraplantarum in the kimchi ecosystem. L. sake seems to be one of the major microorganisms involved in kimchi fermentation, but there is insufficient evidence to suggest that L. plantarum is the primary acidifying bacterium.
김치로부터 20종의 유산균을 분리하여 이들 중 6종은 Lactobacillus sake, 10종은 Leuconostocmesente-roides, 4종은 Lactobaillus plantarum으로 동정되었다. 이들 균주에 의하여 MRS 액체배지에 최종 농도가 250$\mu\textrm{g}$/$m\ell$가 되도록 첨가한 아질산염을 소모시키는 능 력을 시험한 결과 아질산염 소모율은 시험된 모든 온도 조건에서 L. plantarum, L. sake, L. mesenteroides 순서로, 성장 온도가 상승함에 따라 높았다. 특히 공시 L. Plantarum은 시험 된 모든 온도 조건에서 성장하는 중에 대부분의 아질산염을 소모시켰다. 그러나 온도에 대 한 적응성에 기인하여 L. plantarum은 15와 2$0^{\circ}C$에서 2일과 1일의 유도기간을 요하였으며, L. sake는 15$^{\circ}C$와 2$0^{\circ}C$에서 모두 1일의 유도기간을 요하였다. 반면 L. mesenteroides는 시험된 모든 온도 영역에서 유도기간을 요구하지 않았다.
Ergosterol을 생산하기 위하여 Saccharomyces sake KBA No. 6가 사용되었으며 ergosterol축적에 관여하는 각종 요인들이 검토되었다. 가장 효율적인 무기 질소원은 ammonium chloride이었으며, C/N 비율이 200/l이었을 경우 3.5%의 ergosterol이 세포 내에 축적되었다. Tween 80 0.2 %와 potassium nitrite 0.1 %를 동시에 사용하였을 경우, ergosterol 함량(%) 과 총 ergosterol량(mg/L)은 각각 56 %와 45% 증가하였다. 최적조건에서 ergosterol 함량은 1.73%에서 5.3%로 증가하였으며, 총 ergosterol량은 65.2 mg/L에서 135.15 mg/L로 증가하였다.
Aspergillus sp.와 Rhizopus sp.의 누룩과 효모(Saccharomyces cerevisiae)로 접종한 후, 올방개의 함량을 0, 10, 20, 30, 40, 50%로 담금하여 얻은 술덧의 성분과 향기성분 그리고 관능검사로 비교한 결과는 다음과 같다. 술덧의 주정도는 발효 $3{\sim}5$일 사이에 가장 많은 알코올 발효가 일어나 $15.3{\sim}16.4%$로 나타냈으며 올방개가 10% 함유한 실험구가 16.4%로 가장 높았으며, 올방개의 함량이 증가할수록 주정도가 낮아져 50% 올방개 약주의 주정도는 15.3%였다. 아미노산도는 $0.90{\sim}1.20%$이었으며, 올방개 10%와 20% 첨가구에서 아미노산도가 1.20%로 가장 높았으며, 환원당은 올방개 10%일 때 8.2로 가장 낮았고, 이는 올방개의 함량이 증가할 수록 점점 높아졌다. 올방개를 첨가한 술덧의 유기산은 구연산, 호박산, 사과산, 초산이 검출되었으며 초산 함량이 $160.3{\pm}8.0{\sim}253.3{\pm}20.3mg/100mL$로 가장 많이 검출되었다. 총유기산은 20% 술덧이 $330.9{\pm}28.6mg/100mL$로 가장 높게 확인되었으며 50% 술덧이 $17.14{\pm}9.3mg/100mL$로 가장 낮게 분석되었다. 각 술덧별 주요 아미노산은 알라닌, 프롤린, 히스티딘, 페닐알라닌, 라이신, 글루타믹산 등이었으며 총 17종이 검출되었고 올방개 20% 첨가한 술덧에서 총 아미노산이 $341.1{\pm}30.7mg%$로 가장 많은 양이 검출되었다. 효모 수는 발효종료 7일에 $4.4{\sim}6.2{\times}10^8cells/mL$가 검출되었다. 각 술덧별 향기성분은 흡착법(SPME)으로 분석한 결과 10종이 검출되었으며, 주요 향기성분은 에틸아세테이트, 이소아밀알코올, 이소뷰틸알코올로 올방개 20% 술덧에서 향기성분이 높게 검출되었다.
To understand the effect of radish on growth of food born microorganisms, mashedflesh radishes were extracted by using acetone and distilled water. Their effect was assayed by measuring the optical density of cultural broth of food born microorganisms. In the experiment, seven strains of yeast were used as the test organism. Acetone extract inhibited growth of the cells of L. plantarum, L. sake and Danmuji film yeast. Growth of the film yeast was drastically inhibited in the concomitant presence of 0.03% extract, while other microbes such as L. faecalis, P. pentosaceus, B/ subtilis and E. coli grew by succeeding cultivation for 4 to 8 hour after addition of the extract. Water extract, on contrast to acetone extract, at he concentrations of 0.1∼1.5% stimulated the growth of lactic acid bacteria. Culture of L. faecalis and L. sake showed an optical density higher than that of control by 40∼50 times. The effect was not so apparent against E. coli, S. aureus and Danmuji film yeast.
본 연구에서는 시판 김치로부터 분리된 젖산균을 동정하였다. 제조 후 4일 동안 실온에서 배양된 배추김치에서 12주, 2일 동안 실온에서 배양한 총각김치에서 6주, 5일 동안 실온에서 배양한 깍두기에서 15주, 그리고 4일 동안 배양한 파김치에서 23주의 젖산균이 분리되었다. 배추김치에서 분리된 12주의 젖산균 중 8주는 Lactobacillus plantarum로, 1주는 Leuconostoc lactis로, 2주는 Lactobacillus casei subsp. pseudoplantarum으로, 그리고 1주는 Lactobacillus sake로 동정되었다. 총각김치에서 분리된 6주의 젖산균 중 3주는 Leuconostoc paramesenteroides로, 2주는 Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides로, 그리고 1주는 Lactobacillus plantarum로 동정되었다. 깍두기에서 분리된 15주 중 2주는 Leuconostoc lactis로, 3주는 Leuconostoc mesenteroides subsp. dextricum로, 4주는 Lactobacillus casei subsp. pseudoplantarum로, 그리고 4주는 Lactobacillus coryniformis subsp. torquens로 동정되었다. 파김치에서 분리된 23주 중 22주는 L. plantarum으로 그리고 1주는 Lactobacillus sake로 동정되었다. 이상의 결과로부터, 배추김치에서는 L. plantarum이, 총각김치에서는 L. paramesenteroides이, 깍두기에서는 L. casei subsp. pseudoplantarum과 L. coryniformis subsp. torquens이, 그리고 파김치에서는 L. plantarum이 가장 많이 동정되었다. 특히 파김치에서는 선발된 23주 중 1주를 제외하고는 모두 L. plantarum으로 동정되었다.
여러 온도 조건에서 김치에서 분리된 유산균에 의하여 아질산염을 소모하는 정도와 이들 분리균에 의하여 성장온도와 배지의 pH에 따른 아질산염 소모의 영향을 검토하였다. 15와 2$0^{\circ}C$에서 L. plantarum과 L. sake는 성장 초기에 아질산염 소모 활성이 낮았으나 성장기간과 온도에 따라 활성이 높았고, $25^{\circ}C$와 3$0^{\circ}C$에서는 L. plantarum은 성장 1일 부터 90% 이상, L. sake는 아질산염을 75% 이상 소모하였으며, 성장 2일 이후에는 거의 대부분을 소모하였다. L. mesenteroides는 15와 2$0^{\circ}C$에서는 성장 4일이 경과한 후에 150과 250$\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 아질산염에 대한 소모율이 각각 75와 65% 이하로서 Lactobacillus에 비하여 소모 활성 이 낮았으나, 성장 4일이 경과한 후 $25^{\circ}C$에서는 83% 이상, 3$0^{\circ}C$에서는 98% 이상을 소모하였다. 한편, L. plantarum은 600과 900$\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 고농도의 아질산염에 대해서도 성장 2일만에 거의 대부분을 소모하였다. 모든 김치 분리 유산균은 성장 온도와 배양 기간에 따라 배지의 pH가 낮아졌으며, 또한 배지의 pH가 낮아짐에 따라 아질산염 소모율이 증가하였다. 15와 2$0^{\circ}C$에서는 배지의 pH가 아질산염의 감소와 관련이 없었으나, $25^{\circ}C$이상에서는 직접적인 관련이 있어서, pH의 감소가 어느 정도 아질산염 소모에 관여하기는 하였지만, pH보다는 온도의 영향이 더 컸다.
김치의 발효온도를 5, 20 및 $30^{\circ}C$로 달리하여 발효기간 중의 젖산균의 경시적인 변화를 선택배지를 이용하여 젖산균군별로 계수하는 방법으로 비교하고 이들 젖산균을 분리하여 형태적, 배양적 및 생리적 특징에 따라 동정하였다. Leuconostoc, Lactobacillus, Streptococcus 및 Pediococcus속의 각 젖산균의 경지적인 변화는 각 온도에 있어서 그 양상이 비슷하고 온도가 높을수록 빨리 진행되었다. 이들 중 Leuconostoc 및 Lactobacillus가 높은 분포를 나타내었으며 낮은 온도에서는 Leuconostoc는 증가하고 기타의 젖산균은 감소하는 경향이 있었다.
Lactobacillus sake는 냉장온도(2-4 ℃)이하에서도 성장이 가능한 통성혐기성균으로서, sausage와 진공포장육의 제조에 관여하며, 동양에서는 청주의 발효와 김치의 숙성에도 큰 비중을 차지하는 것으로 알려지고 있다. 그러나 L. sake는 이들 식품의 제조시 과도한 발효의 진행으로 식품을 변질시켜 가치를 저하시키기도 한다. 본 연구에서는 L. sake의 생육을 효과적으로 저지하는 박테리오신을 생산하는 미생물을 김치로부터 분리하여 Lactobacillus sp. Oh-B3로 명명하였다. 최대의 박테리오신을 생산하기 위한 분리균의 배양조건은 초기 pH를 8.0으로 조절한 MRS배지에 접종하여 25℃에서 24시간동안 배양했을 때 최대의 박테리오신을 생산하였다. 분리균의 배양액을 원심분리하여 균체를 제거한 상등액에 ammonium sulfate를 첨가한 뒤, 얻어진 침전물을 투석하고 여과한 뒤, -20℃에 보관하며 조박테리오신 용액으로 사용하였다. 분리균이 생산하는 박테리오신은 pH 2.0-9.0의 넓은 범위에서 비교적 안정한 활성을 나타내었으며, 그람음성균에 대해서는 항균활성을 보이지 않았고 일부 그람양성균에 대해서만 활성을 나타내었다. 조박테리오신 용액에 각각의 단백질 분해효소를 처리한 후 박테리오신의 잔존활성을 측정한 결과 분리균이 생산하는 박테리오신은 대부분의 단백질분해효소에 의해 활성이 제거되었다. 그리고 조박테리오신 용액을 열처리를 한 뒤 잔존활성을 측정한 결과 분리균이 생산하는 박테리오신은 100℃에서도 매우 안정하였으며, autoclave를 하여도 50% 이상의 활성이 유지되었다. 일반적인 박테리오신과 마찬가지로 분리균이 생산하는 박테리오신은 bacteriocidal action을 하는 것으로 관찰되었다.
맑고 풍미 있는 벌꿀주 생산을 위하여 벌꿀주의 청징조건과 숙성조건을 조사하였다. 벌꿀주의 청징은 kaki shibu와 sake light를 $0.05{\sim}0.1%$ 첨가하여 실온에서 2일 간 처리하여 광투과도 90% 이상인 맑은 벌꿀주를 얻어졌으나, 벌꿀 과실주는 감귤주의 경우 sake light 0.5%, 매실주는 kaki shibu $0.05{\sim}0.1%$를 첨가하여 4일간 처리할 때 양호하였다. 벌꿀 과실주를 미세여과하여 광투과도 98% 이상의 맑은 제품을 얻을 수 있었으나. 청징제 처리에 의하여 벌꿀주의 Hunter-L값은 저하 하였다. 발효시 가용성 고형분 함량이 높을수록 벌꿀주의 acetaldehyde와 n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, iso-amyl alcohol함량은 증가하였으나 iso-propyl alcohol함량은 감소 하였다. 벌꿀주는 숙성으로 acetaldehyde와 fusel oil함량이 감소하여 관능적으로 부드러워졌다. 벌꿀주는 20여개의 휘발성 향기성분 중 l-phenyl ethyl alcohol, benzyl alcohol, 2-phenyl ethylalcohol, octacosane, triacotane이 주성분을 이루었다. 벌꿀 매실주는 관능적으로 맛, 색, 항기, 전체적인 기호도에서 모두 벌꿀 감귤주에 비하여 양호 하였으며, 벌꿀 감귤주는 벌꿀주 보다도 기호도가 낮았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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