김치 발효에 따른 미생물 군집 변화와 오르니틴 생성연구
초록/요약
유산균은 arginine deiminase (ADI) pathway를 통해 아르기닌을 분해하여 오르니틴을 생산한다. 오르니틴은 체내에서 성장호르몬과 인슐린의 분비를 촉진하고 근 합성과 암모니아 해독에 도움이 된다고 알려져 있으며 실생활에서 운동 보조제, 숙취 해소제 등 다양하게 사용되고 있는 물질이다. 김치 내에서 Weissella는 높은 오르니틴 생산능을 나타내고 김치 내의 오르니틴 함량과 연관이 있다고 보고되었다. 그러나 물김치에서 Weissella와 오르니틴 함량의 상관관계에 관한 연구는 아직 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 물김치인 나박김치와 동치미의 발효 기간 동안 미생물 군집과 김치 내 오르니틴 함량의 상관관계에 대해 분석하였다. 동치미보다 Weissella의 군집 비율이 높았던 나박김치에서 아르기닌의 감소와 오르니틴 증가 모두 유의적으로 나타났다. 유산균의 ADI system 관련 유전자 정보를 수집 및 분석한 결과 두 물김치의 미생물 군집에서 Weissella 속의 우점종인 Wei. koreensis가 ADI와 OTC의 유전자를 모두 가지고 있는 것으로 확인되었다. Wei. koreensis를 아르기닌 500.0 μg/mL가 첨가된 MRS broth에 접종하였을 때 아르기닌을 485.9 μg/mL 소비하고 오르니틴을 649.7 μg/mL 생산하였다. Wei. koreensis는 pH 4.0-10.0의 넓은 범위에서 아르기닌을 소비하였고 pH 4.0-8.0에서 오르니틴을 생산하였다. 또한 pH 7.0에서 아르기닌 소비와 오르니틴 생산이 각각 401.8 μg/mL와 656.0 μg/mL로 가장 높게 나타났으며 김치와 유사한 pH 4.0에서도 유의적인 함량 변화를 보였다. 이를 통해 물김치에서 오르니틴 함량은 Weissella의 우점과 관련이 있으며, 특히 Wei. koreensis가 김치 발효 시 오르니틴 생산에 기여하는 것으로 확인하였으며 향후 종균화를 통해 기능성 물질을 함유하는 제품 생산 혹은 김치의 품질 개선 및 유지에 도움이 될 것으로 기대된다.
more초록/요약
Lactic acid bacteria decomposes arginine via arginine deiminase (ADI) pathway to produce ornithine. Weissella in kimchi has been reported that indicates high ornithine production and related to ornithine content during fermentation. However, correlation of Weissella and ornithine content in watery kimchi was not researched. In this study, we analyzed the correlation of bacterial community and ornithine content during watery kimchi (nabak kimchi and dongchimi) fermentation. As a result, arginine decreased and ornithine increased at nabak kimchi, which had higher dominant of Weissella than dongchimi. Collecting and analyzing to ADI system genes information of LAB identified that Wei. koreensis, the dominant species of Weissellaceae in nabak kimchi and dongchimi, had both ADI and OTC gene. When Wei. koreensis isolated from kimchi was cultured in MRS broth added 500.0 μg/mL arginine, it showed 485.9 μg/mL arginine consumption and 649.7 μg/mL ornithine production. Also Wei. koreensis was consumed arginine in a wide range of pH 4.0-10.0 and produced ornithine in pH 4.0-8.0. Furthermore, arginine and ornithine were consumed 401.8 μg/mL and produced 656.0 μg/mL at pH 7.0, respectively. And it was higher than other pH. In addition, Wei. koreensis represented significant changes in the content of arginine and ornithine in pH 4.0, which is similar to ripe kimchi. Thus, ornithine content in watery kimchi is related to Weissellaceae dominance. Especially, Wei. koreensis has been investigated to contribute to ornithine production during watery kimchi fermentation. It is expected that it will help to improve and maintain the quality of kimchi, as well as the production of products containing functional substances through seeding in the future.
more목차
목 차
국문초록 ⅲ
Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 실험 재료 및 방법 6
1. 실험재료 6
1) 화학물질 6
2) 유산균주 및 배지 6
3) 김치 구매 및 보관 6
2. 실험방법 7
1) 김치별 미생물 군집 변화 분석 7
2) 김치 발효에 따른 arginine과 ornithine 함량 변화 측정 7
3) 유산균의 ADI 시스템 분석 8
4) Wei. koreensis의 arginine 소비 및 ornithine 생산 확인 8
5) pH가 Wei. koreensis의 arginine 소비 및 ornithine 생산에
미치는 영향 8
6) UPLC-MS/MS를 이용한 대사물질 측정 9
3. 통계처리 9
Ⅲ. 실험 결과 10
1. 김치 내 미생물 군집 변화 분석 10
2. 김치 발효에 따른 arginine과 ornithine 함량 변화 측정 13
3. 유산균의 ADI 시스템 분석 16
4. Wei. koreensis의 arginine 소비 및 ornithine 생산 확인 27
5. pH가 Wei. koreensis의 arginine 소비 및 ornithine 생산에
미치는 영향 29
Ⅳ. 고 찰 31
Ⅴ. 결 론 37
Ⅵ. 참고문헌 39
Ⅶ. ABSTRACT 45