1. 김치 유산균의 종류
▶ 김치 주요 유산균 종은 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 웨이셀라 코리엔시스(Weissella koreensis), 웨이셀라 시바리아(Weissella cibaria)이며 김치의 맛을 결정하는 우점종으로 잘 알려져 있습니다.

▶ 최근 김치에서 발견된 새로운 유산균 종으로는 류코노스톡 김치아이(Leuconostoc kimchii), 류코노스톡 인하에(Leuconostoc inhae), 웨이셀라 콘푸사(Weissella confusa) 등이 있습니다.

2. 김치 유산균의 역할

▶ 김치의 시원하고 깔끔한 맛을 내는 주된 요인은 김치 유산균 중 이형 젖산 발효균(hetero fermentative lactic acid bacteria)인 류코노스톡 속(류코노스톡 메센테로이드스; Leuconostoc mesenteroides, 류코노스톡 시트레움; Leuconostoc citreum 등)이 김치의 숙성 시 증가하기 때문입니다. 류코노스톡 속은 김치 제조 시 초기부터 생육을 시작하여 이산화탄소, 유기산, 초산, 에탄올 및 만니톨 등의 대사산물을 생성함으로써 김치를 복합적이고 독특한 풍미를 지닌상태로 발효시킵니다. 또한 발효 중 생성된 이산화탄소는 김치 내부를 혐기적 조건으로 유지시켜 호기성 세균의 번식을 강력히 억제시킴으로써 김치가 정상적으로 발효되도록 해줍니다.

3. 유산균 보관 및 관리 방법

▶ 단기 보관 방법: 계대배양(subculturing), 광유침지법(mineral oil), 동결보존법(freezing)

▶ 장기 보관 방법: 동결건조법(lyophilization), 초저온 냉동 보존법(ultra-freezing)

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- 김치찌개 섭취 시 김치 유산균의 작용
▶ 김치찌개는 열을 가하는 것이기 때문에 김치의 유산균이 사멸하나, 유산균 사균체(열처리 등을 통해 사멸된 상태)나 파쇄물도 면역 활성에 긍정적인 영향을 준다는 보고가 있어 김치 찌개를 통해 김치 유산균을 섭취하는 것도 무의미한 것은 아닙니다.

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1. 김치 유산균 관련 연구개발 및 사업화 동향
▶ 기존의 동물성 유래 유산균으로 생산되어오던 다양한 제품군에 식물성 유래 유산균의 특성을 강조한 제품군이 생산되고 있습니다. 이는 기존 유산균 제품과 마찬가지로 위산과 담즙에 살아남아 장 속에서 유해균을 잘 물리치며 면역 기능 향상과 연동 운동을 돕고 유익균을 증가시키는 프로바이오틱스로서의 기능이 강하다는 것에 주안점을 두고 있습니다.
▶ 위장, 소장 등에서 분비되는 소화액에 김치 유산균이 죽지 않고 최종 목적지인 대장까지 무사히 갈 수 있도록 해주는 코팅 기술 개발에 투자를 많이 하고 있습니다. 모 업체의 경우 김치 분말 유산균에 3중 코팅하는 기술을 개발해 특허 출원 중에 있습니다.(1차 코팅 후 동결 건조, 카제인 단백질로 2차 코팅, 해조류 분말을 액화한 용액으로 3차 코팅)
▶ 유산균을 그대로 제품화할 뿐 아니라 선발 균주의 유전자 발현 시스템을 이용해 치료용 단백질을 생산하고, 그 물질을 활용한 의료용 치료제 개발도 진행되고 있습니다.

2. 김치 유산균 응용상품의 사업화 문제점
▶ 김치 유산균 응용상품 사업화의 핵심적 문제점은 유산균 제품을 섭취하는 목적에 상응하는 효과를 거둘 수 있는지 증명하는 것이라 할 수 있습니다.
▶ 또한, 유산균을 먹으면 장까지 안전하게 도달하여 면역 기능 향상과 연동 운동을 돕고 유익균을 증가시키는 역할을 제대로 할 수 있도록 균의 생존율을 향상시키는 기술 개발이 필요합니다.

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- 김치의 발효정도에 따른 유산균의 변화
▶ 반찬가게김치, 중소기업김치, 대기업김치를 수집하여 10℃에서 10일간 발효하면서 유산균 결과입니다.
  . 구입 당일 김치의 유산균 수는 반찬가게 김치 5.32 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 208,930마리), 중소기업 김치 4.78 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 60,256마리). 대기업 김치 6.30 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 1,995,262마리)로 3종의 시판 김치 중 대기업 김치가 가장 높은 유산균 수를 나타냈습니다(대기업 김치의 경우 김치 유산균 사용에 따른 결과로 추정됨).
  . 대기업 김치의 유산균은 발효 2일째 7.77 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 58,884,366마리), 발효 6일째 8.81 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 645,654,229마리)로 최대 유산균 수를 나타내다 서서히 감소하였습니다.
  . 반찬가게 김치의 유산균은 발효 2일째 6.06 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 1,148,154마리), 발효 6일째 8.65 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 446,683,592마리)로 최대 유산균 수를 나타내다 서서히 감소하였습니다.
  . 중소기업 김치 유산균은 발효 2일째 6.45 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 2,818,383마리), 발효 6일째 8.79 logCFU/mL(김치즙액 1mL 당, 616,595,002마리)로 최대 유산균 수를 나타내다 다소 감소하였습니다.

- 살균한 유산균(사균)과 살아있는 유산균(생균)의 효과 차이
▶ 도쿄대 명예교수 미쓰오카 도모타리는 유산균의 효능은 유산균 생사 여부와 상관없이 유산균을 싸고 있는 다당체(껍질)에 달려 있다는 내용의 논문을 발표한 바 있으며 발표 이후 일본에서는 가열 처리를 통해 살균한 '열처리 유산균'에 대한 연구가 활발히 일어나고 있습니다. 그는 "살아있는 유산균을 산 채로 장에 넣어도 증식되는 것은 아니며, 살아서 장에 도달 유산균을 먹어도 장내를 죽은 상태에서만 통과 될 뿐이므로 살아있을 필요가 없다. 유산균의 정장효과라는 것은 균의 생사에 관계없이 균체가 면역 기능을 활성화시킨 결과 일어나는 것으로, 오히려 균수를 많이 섭취하는 것이 중요하다"고 밝혔습니다.
▶ 살균 유산균의 장점은 균수가 많음과 취급의 용이성에 있습니다. 즉 살균 처리를 함으로서 균의 품질이 일정하게 되어 안정된 원료로 취급 되어지는 것 외에도 제조면에서도 오염의 위험은 생균에 비해 압도적으로 낮습니다. 따라서 빵과 과자, 면류 등 을 비롯한 모든 일반 식품
에의 응용이 가능하며, 제품 바리에이션이 풍부하게 전개 될 수 있는 장점이 있습니다. 무엇보다 생균제(probiotics)에 유산균은 평균 1mg 중 10억 개의 유산균이 존재하지만, 살균 유산균(사균)는 1mg 안에 500억 개의 유산균이 존재하므로 살균 유산균으로는 0.2g 섭취로 1조개의 유산균의 섭취가 가능해집니다. 현재, 살균 유산균을 배합한 서플리먼트 및 일반 식품의 제품이 증가하고 있는 것은 이러한 균수를 많이 섭취할 수 있는 장점이 평가되고 있기 때문입니다.

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- 동치미 발효 과정 중 미생물학적 특성 변화

▶ 동치미의 발효 유산균에 대한 연구로 Park(2008)은 동치미를 4℃, 10℃, 15℃에서 발효한 결과, 10℃와 15℃에서 발효한 동치미는 유산균 수가 발효 8일째 8×10⁷ CFU/mL(김치즙액 1mL 당, 80,000,000마리/mL)로 최대, 그 이후 감소하는 경향을 보입니다. 4℃에서 발효한 동치미는 초기 유산균 수 10⁴ CFU/mL(김치즙액 1mL 당, 10,000마리/1mL)를 발효 15일까지 유지하였으며, 이후 10³ CFU/mL(김치즙액 1mL 당, 1,000마리/1mL)로 감소하는 경향을 나타냈습니다. 동치미의 유산균 수는 발효 온도가 높아질수록 많아집니다.
▶ 동치미 미생물을 분리 동정한 Park(2008)의 연구 결과, 동치미 숙성 과정 중 초기에는 호기성균인 슈도모나스 속(Pseudomonas 속), 통성 혐기성 세균인 류코노스톡 메센데리오데스(Leuconostoc mesenteroides), 락코바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토
바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 페디오코커스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)가 나타나고, 발효 중기에는 류코노스톡 메센데오데스와 슈도모나스 데니트리피칸스(Pseudomonas denitrificans)가 우세하게 나타났습니다.

- 동치미의 효능
▶ 동치미의 주원료인 무는 천연 소화제로서 전분을 분해하는 아밀라아제(amylase), 디아스타아제(diastase), 지방 분해 효소인 리파아제(lipase) 등 소화 분해 효소가 다량 함유되어 있습니다. 특히 무는 아밀라아제의 활성이 풍부해 소화 작용을 돕는 역할을 합니다.
▶ 무는 식이섬유와 유화아릴(향) 성분을 통해 몸속의 미세먼지를 흡착시켜 배출을 돕고 항균작용이 있어 예로부터 기침 감기를 예방하는 수단으로 사용됐습니다.
▶ 또한 식이섬유가 풍부하여 포만감을 주기 때문에 비만, 특히 복부 비만 예방에 좋고 당분의 농도 상승을 막아 당뇨 예방에 도움이 되며 대장 운동을 활발하게 해주므로 변비에 좋습니다.

▶ 무에 들어 있는 카탈라아제(catalase)는 체내에서 발생되는 과산화수소를 분해하여 노화 방지에 도움을 줍니다.
▶ 동치미 국물은 무, 파, 고추, 마늘, 생강 속에 들어 있는 녹말 분해 효소의 용출에 의하여 녹말 분해 능력을 가지며, 유산균의 조기 발생을 억제하여 산도의 급격한 증가를 방지해줍니다. 소금은 채소 속에 들어있는 소화 효소의 용출을 촉진시키고 조기 부패를 방지합니다.
▶ 동치미 국물은 숙성이 진행되면 산도 증가에 따라 수소이온농도가 점점 높아지며, 국물 속에는 유산균, 효모, 부패균의 순으로 미생물이 발생합니다. 동치미 국물이 소화 능력을 갖게 된 이유는 다양한 채소, 파, 고추, 마늘, 생강 속에 들어 있는 녹말 분해 효소가 소금 절임의 과정을 통하여 동치미 국물 속으로 녹아 나왔기 때문이고, 동치미 국물 속에 발생하는 유산균 또는 효모가 소화 효소를 생성하거나 분비해주기 때문입니다.

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- 김치 유산균(식물 유산균)
▶ 김치가 맛있게 익으면 유산균이 김치 1g 당 1억~10억 마리에 달하며, 같은 양의 요구르트에 함유된 유산균 숫자와 비슷하거나 그 이상입니다. 김치 유산균은 독종(毒種)이라고도 합니다. 이는 짜고 맵고 영양 성분이 적은 악조건에서 살아 남아야 하기 때문으로 일본 유산균학회로부터 가장 생존력이 뛰어나다는 평가를 받았습니다.
▶ 이와 달리 요구르트 속 유산균은 완전식품인 우유라는 ‘웰빙’ 환경에서 존재합니다. 김치 유산균 등 식물성 유산균은 동물성 유산균에 비해 척박한 환경, 적은 영양소 속에서 생존해야 하므로 각종 영양소를 분해·섭취하는 능력이 뛰어나고 동물성 유산균보다 천연 항균 물질이나 생리 활성 물질을 더 다양하게 더 많이 생성합니다.
▶ 최근 식물성 유산균인 김치 유산균의 정장 작용, 대장염 억제, 면역력 증강, 아토피와 알레르기 개선 외에 항암, 비만 억제, 가바(GABA) 생산 등의 효능 등이 밝혀지면서 이를 이용한 프로바이오틱스로서의 유산균 제품 개발이 활발히 진행되고 있으며 김치 유산균 제품 시장도 확대되고 있습니다.

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- 김치의 산패와 연부(물러짐) 현상 원인: 골마지 생성 원인 및 미생물의 종류
▶ 김치의 연부(물러짐) 현상은 소금에 의해 손상된 세포벽에서 이탈된 세포벽 다당류 분해 효소의 작용과 효모류가 분비하는 펙틴 분해 효소(pectineterase, polygalacturonase)에 의해 세포벽과 펙틴 물질이 분해되는 것으로 김치의 관능적 특성이 감소하게 됩니다.
▶ 김치 발효 중 효모의 영향은 종류에 따라 알코올 생성과 방향 및 풍미를 생성하는 경우도 있으나 산막 효모는 막을 형성하고 젖산 및 알코올을 산화 분해하여 젖산에 의해 억제되었던 산패균의 증식을 유발하게 되어 보존성에 악영향을 주는 것으로 알려져 있습니다.

- 골마지 원인 미생물의 인체 유해성
▶ 현재까지 보고된 김치의 골마지 원인 미생물의 유해성에 관해서는 보고된 바 없으며, 골마지는 공기와 닿는 김치 표면에만 존재하기 때문에 골마지가 낀 부분의 김치 부위만을 제거 후 식용 가능하며 물에 씻어서 식용할 수 있습니다.

- 김치의 골마지 예방법
▶ 일반적으로 김장김치를 용기에 담은 후 그 위에 우거지 덮기, 소금 뿌리기, 적당한 무게의 누름돌을 올려놓아 표면을 마감한 후 뚜껑을 덮어 땅속에 묻거나 음지에 보관하면서 상층부 김치부터 꺼내서 소비하고 있습니다. 이런 방식으로 담근 김치를 장기간 보관할 경우 상층부는 호기적 조건임은 물론이고 꺼내 먹을수록 상층부 공간은 점점 커져서 산막 효모 등의 호기성 균들이 번식되게 됩니다. 산막 효모는 호기성으로 증식하기 때문에 표면을 필름 등으로 밀착시키고 혐기 조건을 유지하도록 해야 합니다.
▶ 김치는 고온 발효할 때 군내 등의 이취가 더 발생하고 효모의 증식이 많아지므로 김치의 발효 온도를 저온으로 유지해야 합니다.

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- 김치의 장 건강 증진 효과
▶ 장 건강을 위한 유익균을 보충할 수 있는 방법으로 유산균 섭취가 있으며, 유산균이 많은 발효음식인 김치, 된장, 청국장, 요거트 등과 프로바이오틱스(probiotics)를 통해 섭취할 수 있습니다.

▶ 김치는 열량은 낮은 반면, 많은 양의 비타민, 미네랄, 식이섬유 및 기타 기능성 성분을 포함하고 있으며, 다양한 생리활성물질(캡사이신, 알릴 화화물, 진저롤, 이소티오시아네이트, 클로로필)을 함유하고 있습니다. 또한 파이토케미컬(phytochemical)로서 이소티오시안산벤질, 인돌 화화물, 베타-시토스테롤 등을 함유하고 있으며, 지금까지 많은 연구에서 항암, 항산화, 항동맥경화증, 항당뇨, 항비만 효과 등을 갖는 것으로 보고되었습니다. 이러한 김치의 생리학적 효과는 발효 과정에서 증폭되는 김치 재료로부터의 다양한 생리활성물질과 발효 미생물 특히 유산균으로부터 생성되는 대사물질로부터 유래합니다.

▶ 일반적으로 김치는 발효됨에 따라 높은 수준의 유산균을 포함(약 107~109 CFU/g)하고, 이러한 유산균 또한 김치에 다양한 기능성(항비만, 항균활성, 콜레스테롤 저하 등)을 부여합니다.

▶ 김치로부터 분리한 유산균의 장 건강 개선 효과에 대한 연구결과가 많이 보고되고 있으며, 이러한 기능성 김치유산균은 프로바이틱스 제품시장으로의 활용이 확대되고 있습니다.

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1. 대장암 예방 효과
▶ 김치의 발효 과정에서 생성되는 유기산과 유산균, 그리고 김치 재료에 함유되어 있는 식이섬유소는 대장 건강에 중요한 역할을 합니다. 김치의 섭취는 대장의 pH를 낮춰 장내 유익한 미생물의 생육을 촉진시키며 해로운 균의 생육을 억제함으로써 장내 발암 전구물질들이 발
암물질로 전환되는 것을 막아 암 발생률을 낮춰줍니다.

2. 정장 작용
▶ 정장 작용이란 대장에 살고 있는 미생물 중 인체에 이로운 균의 발육을 돕는 반면 해로운 균의 생육은 억제하는 것을 말합니다. 김치 섭취가 인체 장내 미생물에 미치는 영향을 살펴본 결과, 김치에 존재하는 유산균인 락토바실러스(Lactobacillus)와 류코노스톡(Leuconostoc)
의 수가 장내에서 유의적으로 증가하였으며 장내 유해 효소로 알려진 베타 글루코시다아제(β–glucosidase)와 베타 글루쿠로니다아제(β–glucuronidase)의 수준이 유의적으로 감소하였습니다.

3. 면역 조절 기능
▶ 어린이 아토피 환자에게 김치 유산균을 투여한 결과 대조군에 비해 증상이 호전되었다고 보고되었으며 쥐에게 김치 유산균을 경구 투여했을 때 항종양 효과와 면역 활성 작용을 나타냈다는 보고도 있습니다.

4. 항동맥경화 · 항고혈압 효과
▶ 김치의 섭취는 혈청 콜레스테롤의 양을 감소시키고 혈전을 만드는 피브린(fibrin)을 분해하는 활성을 가져 동맥경화를 예방하는 효과가 습니다.

5. 김치의 항산화 · 항노화 효과
▶ 김치에는 비타민 C, 폴리페놀 화합물, 클로로필 등의 항산화 성분이 함유되어 있어 체내 활성산소의 생성을 억제하고 제거함으로써 노화를 억제하며, 특히 피부 세포의 손상을 억제하고 자외선으로부터 피부를 보호하는 효과가 있습니다.

6. 김치의 다이어트(항비만) 효과
▶ 김치는 다른 식품들에 비해 열량이 적고 식이섬유를 많이 함유하고 있어 포만감을 느끼게 하며 장내 노폐물을 체외로 내보내는 작용이 있어 체중 조절에 도움을 줍니다. 고춧가루의 캡사이신(Capsaicin)이 지방 분해를 촉진하고 열 생산을 증가시켜 에너지 소비를 높여주기 때문으로 김치가 적당히 익었을 때 다이어트 효과가 더 큽니다.

7. 김치의 바이러스 감염 억제
▶ 김치는 조류독감*의 예방에도 효과적인 것으로 보고됐습니다. 김치 유산균과 그 배양액은 조류독감 바이러스의 감염을 억제하는 효과를 나타내며 몇몇 실험에서도 김치와 김치 유산균이 바이러스의 성장과 감염을 예방하는 것으로 확인됐습니다.

8. 김치의 식욕 촉진
▶ 김치는 맛(taste), 향기(flavor), 색깔(color) 등에 의해 식욕을 돋우는 특성을 가집니다. 김치의 주재료는 채소이므로 채소류의 신선한 맛, 젖산 발효에 의한 상쾌한 맛, 고춧가루를 비롯한 향신료의 독특한 맛, 젓갈류 등의 감칠맛 등이 어우러져 식욕을 촉진시킵니다.

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1. 계절별 배추의 품질 특성
▶ 배추는 계절별로 재배 환경이 다르고 생리적·이화학적 품질 특성도 다르므로 이를 잘 알고 저장해야 합니다.
▶ 배추는 계절별로 생육 기간의 차이가 있기 때문에 작형별로 무게의 차이가 크게 납니다. 생육 기간이 짧은 봄배추와 고랭지배추는 엽수도 적고 중량도 적은 반면, 가을과 겨울에 재배된 배추는 엽수가 많고 무게가 많이 나갑니다.
▶ 수분 함량은 고랭지배추 > 봄배추 > 가을배추 > 월동배추 순으로 분석됩니다. 대체로 외엽의 수분 함량이 내엽에 비해 높았으나 잎 부분보다 줄기 부분의 수분 함량이 높게 나타났습니다.
▶ 계절별 배추의 물리적 특성은 무게, 엽수, 수분 함량 모두 봄배추와 고랭지배추가, 가을배추와 월동배추가 서로 비슷합니다. 계절별 배추의 당도와 환원당 함량은 봄·여름보다는 가을·겨울에 생산되는 가을배추와 월동배추가 높으며, 외엽보다는 내엽의 당도와 환원당 함량이 높습니다.

2. 저장
▶ 저장 조건: 배추는 지나치게 낮은 온도에서 저장할 경우 냉해 또는 저온장해(갈변)를 입을 수 있습니다. 배추는 연중 생산되므로 재배 시기에 따라 저온장해를 입는 온도의 차이가 있기 때문에 시기별 저장 온도를 달리해야 합니다. 또한 장기 저장을 위해서는 망 포장보다는 플라스틱 박스를 이용하여 세로로 세워서 저장해야 압상으로 인한 저장 손실을 줄일 수 있습니다.

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