김치 유산균, 빛의 색에 따라 생장 대사·스트레스 달라진다

[전남광주=뉴시스]변재훈 기자 = 빛의 파장에 따라 김치 유산균의 유전자 발현과 영양분 이용 등이 달라진다는 연구 결과가 나왔다.
 
과학기술정보통신부 산하 출연연구기관인 세계김치연구소는 한국광기술원과 공동 연구를 통해 이 같은 현상을 규명했다고 26일 밝혔다.

세계김치연구소 지능형발효연구단 이종희 박사 연구팀은 한국광기술원 AI바이오헬스연구센터 안선희 센터장 연구팀과 함께 김치 유산균에 적색·녹색·청색 발광다이오드(LED)를 쏘아 비추고, 파장별 유전자 발현과 영양분 이용, 산화 스트레스와 생장 반응 등을 비교·분석했다.

분석 결과, 적색광에서는 김치의 탄수화물 이용과 영양분 수송 관련 유전자 발현이 증가했으며, 녹색광에서는 아르기닌 대사와 스트레스 대응 관련 유전자 발현 변화가 나타났다.

청색광에서는 스트레스 대응과 단백질 품질 관리 관련 유전자 발현이 증가했다. 반면, 탄수화물 대사와 지방산 대사 관련 유전자 발현은 줄어들었다. 배양액에서도 아르기닌과 포도당의 감소, 젖산의 축적 양상이 파장별로 달라 유산균의 영양분 이용에 차이가 있음을 확인했다.

연구팀은 산화 스트레스 반응을 확인하기 위해 유산균에 단위 면적당 비추는 빛의 에너지양을 달리 한 추가 실험도 벌였다. 청색광에서는 빛의 에너지양이 늘어날수록 세포 내 활성산소(ROS) 축적이 증가했으나, 적색광과 녹색광에서는 유의한 증가가 나타나지 않았다.

포도당과 아르기닌의 첨가 여부를 조절했을 경우에도 청색광 조사군의 생장은 대조군보다 감소했다. 이를 통해 빛의 파장뿐 아니라 조사 에너지와 영양 조건을 함께 고려할 필요가 있음을 확인했다.

김치 유산균은 당과 아미노산 등 영양분을 이용해 젖산을 비롯한 다양한 대사 물질을 만드는데 이는 김치의 품질과 밀접한 연관이 있다. 그동안은 가시광선 파장에 따라 유전자 발현과 생리·대사 반응이 어떻게 달라지는지는 충분히 밝혀지지 않았으나, 이번 연구를 통해 규명됐다.

이번 연구는 유산균의 유전자 발현 변화와 대사물질, 산화 스트레스, 생장 반응을 함께 분석해 파장별 차이를 제시했다는 데 의미가 있다. 향후 발효용 유산균의 배양과 대사 조절에 적합한 빛 조사(照射) 조건을 탐색하는 데 기초자료로 활용될 수 있다.

논문 교신저자인 이종희 세계김치연구소 책임연구원은 "식품 발효의 핵심인 유산균의 빛 파장별 생리 반응을 이해한 이번 연구는 향후 식품미생물 연구와 광기술 융합을 위한 소중한 자료가 될 것"이라고 자평했다.

안선희 한국광기술원 AI바이오헬스연구센터장은 "광원 및 광조사 기술을 바이오·식품미생물 분야와 접목해 빛을 활용한 생물학적 반응 제어 기술의 가능성을 확대하겠다"며 후속 연구에 대한 의지를 밝혔다.

이번 연구 결과는 미생물학 분야 국제학술지인 'BMC Microbiology(IF 5.4)'에 수록·공개됐다.


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