“김치 유산균, 죽지 않고 산다”…생존율 2배 높인 ‘발효 기술’ 개발

“김치 유산균, 죽지 않고 산다”…생존율 2배 높인 ‘발효 기술’ 개발

•  황서영 기자
•  승인 2025.12.29 09:55

---

세계김치연구소, pH·금속이온 정밀 제어 기술 규명…균체 수율 5.7배↑
중소기업에 우수 종균 저렴하게 보급 기대…국제 학술지 2곳 게재

김치 발효의 핵심인 유산균(김치종균)의 생존율을 획기적으로 높이고 대량생산 효율을 극대화할 수 있는 원천 기술이 개발됐다.

세계김치연구소가 개발한 차세대 발효생산기술의 개념도. 연구팀은 발효 과정에서 pH를 5.0으로 조절하고 금속이온 농도를 최적화함으로써 김치 유산균의 생존율과 균체 수율을 획기적으로 향상시켰다. 그래프는 pH 조절 시 동결건조 후 생존율 변화와 금속이온 첨가에 따른 균체 밀도 증가를 보여준다. (사진=세계김치연구소)

세계김치연구소(소장 장해춘)는 김치 유산균의 생존율과 생산성을 동시에 향상시키는 ‘차세대 발효생산기술’을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구는 발효 과정에서 수소이온농도(pH)와 금속이온 농도를 정밀하게 제어해 유산균의 스트레스 내성을 높이고 증식을 촉진하는 원리를 과학적으로 규명해 냈다는 점에서 의미가 크다.

김치종균은 김치의 풍미와 발효 속도, 품질 균일성을 결정짓는 핵심 미생물이지만, 그동안 산업 현장에서는 대량생산 시 균의 생존율이 떨어지는 문제로 인해 품질 관리에 어려움을 겪어왔다.

박해웅 박사 연구팀은 김치에서 분리한 유산균 ‘뉴코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) WiKim0121’을 대상으로 발효 중 산도를 약산성(pH 5.0) 조건으로 정밀 제어했다. 그 결과 동결건조 후 생존율이 기존 대비 약 2배 높은 89% 이상으로 급상승했다.

연구팀의 유전자 발현(전사체) 분석 결과, 약산성 환경이 유산균의 탄수화물 대사와 에너지 생성 경로를 활성화해 세포의 에너지 효율을 높이는 것으로 나타났다. 특히 세포막을 구성하는 사이클로프로판 지방산(CFA) 비율이 증가하면서, 동결건조와 같은 외부 스트레스 상황에서도 세포 구조가 안정적으로 유지됨을 확인했다.

또한 연구팀은 또 다른 김치 유산균인 ‘라티락토바실러스 커바터스(Latilactobacillus curvatus) WiKim0094’ 배양 시 마그네슘, 망간, 칼슘 등 금속이온 농도를 최적화하는 방식을 도입했다. 이를 통해 균체 생산 수율을 기존보다 5.7배나 향상시키는 성과를 거뒀다. 금속이온이 단순한 영양분을 넘어 유산균의 생리적 활성을 깨우는 ‘신호 인자’로 작용한다는 사실을 밝혀낸 것이다.

박해웅 세계김치연구소 박사는 “이번 성과는 김치종균의 품질을 결정하는 주요 인자의 작용 원리를 과학적으로 입증해 공정 최적화의 토대를 마련한 것”이라며 “앞으로 중소 김치 제조업체들이 우수한 종균을 경쟁력 있는 가격에 이용할 수 있는 기반이 될 것”이라고 말했다.

연구팀은 이번 기술을 대형 발효기에 적용해 실증 연구를 진행하고, 향후 프로바이오틱스 및 발효식품 산업 전반으로 기술 적용 범위를 넓혀갈 계획이다.

한편 이번 연구 결과는 식품과학 분야 국제학술지인 ‘국제 식품 미생물학회지(International Journal of Food Microbiology)’와 ‘미생물 생명공학 저널(Journal of Microbiology and Biotechnology)’에 각각 게재됐다.