•      전통발효식품으로부터 우점 미생물의 분리와 공배양 및 메타지놈 분석을 통한 발효 특성 연구

   

1) 고염발효식품 유래 세균으로부터 항균물질 특성 규명 및 고염 환경에 대한 내염성 기작 규명 연구

     

국내 전통발효식품의 주발효에 관여하는 미생물들의 동정 및 특성 연구는 경쟁력 있는 생물자원의 확보와 국내 발효식품시장의 활성화를 위하여 중요한 분야이다. 본 연구실에서는 젓갈의 주발효균을 이용하여 젓갈 발효를 위한 종균 활용을 위한 가능성 연구를 위하여 균주의 식중독균 저해 활성을 갖는 물질을 탐색하고 특성을 확인하는 연구를 수행하고 있으며, 또한 기능성 소재로의 활용가능성을 연구하고 있다 ( 공동연구 : 경기대학교 식품미생물 연구실 ).

높은 염농도의 환경에서 생장하는 미생물의 내염성 기작을 밝히는 연구를 수행하였다. 다양한 농도에서 다르게 발현되는 유전자 발현 패턴을 전사체 분석을 통해 비교하고, 내염성 기작에 중요한 대사 경로를 확인하였다 (공동연구: 동덕여대 식품미생물학연구실).

 

< S. equorum 이 생산하는 항균물질의 항균스펙트럼 >

       

< S. saprophyticus의 내염성 관련 중요 대사 경로>

2) 콩 발효식품의 발효 기간 동안의 미생물 군집 변화 및 상호작용 연구

한국의 콩 발효식품은 된장, 간장, 고추장 등의 형태로 오래 전부터 소비되어 왔다. 박테리아와 곰팡이의 생장과 대사적 특성이 콩 발효식품의 품질과 특성에 많은 영향을 미친다는 것이 알려져 있지만, 이들에 대한 연구는 아직 부족하다. 본 실험실에서는 전통방식으로 제조된 메주와 된장의 박테리아와 곰팡이 군집 구성을 메타유전체 분석 방식으로 확인하였다. 발효 기간에 따른 미생물의 상대분포와 다양도의 변화를 확인하고 quantitative PCR을 이용한 정량 데이터와 병합하여 미생물 종 사이의 상관분석을 수행하였다. 본 연구를 통해 콩 발효식품 내 미생물 사이의 상호작용 여부를 예측하고 후속 연구를 위한 토대를 마련할 수 있다 (공동연구: 동의대 식품화학연구실).

< 메주의 발효 단계에 따른 곰팡이의 군집 구성 변화 >

 

<메주 발효동안 변화한 우점 박테리아와 곰팡이 종 사이의 상관분석 결과>

         

3)    메주 박테리아와 곰팡이의 공배양을 통한 항미생물질 생산 영향 연구

본 연구는 메주 발효 과정에서 주요 미생물로 알려진 박테리아 Bacillus와 곰팡이 Rhizopus를 이용해 공배양을 통한 물질 생산에 대한 영향을 확인하기 위해 수행되었다. LC-MS 분석을 통해 박테리아가 생성하는 항균물질 surfactin의 주요 isoform이 확인되었으며, 공배양 조건에서 surfactin 생산량이 감소하는 현상이 관찰되었다. 곰팡이의 배양 시간에 따라 박테리아의 바이오필름 형성과 swarming motility가 변화하였으며, 이는 곰팡이의 대사 분비물이surfactin 생성에 영향을 미친 것을 의미하였다. 본 연구는 메주 내 곰팡이 대사에 의한 박테리아의 surfactin 생산 억제 메커니즘을 제시함으로써 발효 미생물 간의 동적 상호작용이 메주 발효 품질과 안정성에 중요한 역할을 함을 시사한다. 

< 공배양시간에 따른 박테리아의 바이오필름 생성, swarming motility, surfactin 생성량 비교>

< Bacillus velezensis가 생산한 surfactin의 LC-MS 분석 결과>