Isolation of the Alcohol-Tolerant Lactic Acid Bacteria Pediococcus acidilactici K3 and S1 and their Physiological Characterization

Lactic acid bacteria (LAB) are a representative group of probiotics and used in many fermented foods and beverages. Several recent studies have shown that LAB are present in makgeolli which is a traditional Korean alcoholic beverage. However, most LAB are intolerant of more than 6% (v/v) alcohol concentrations. For this reason, alcohol-tolerant LAB are isolated from kimchi, makgeolli and nuruk using alcohol containing selective media. After being cultured in MRS broth containing 13% (v/v) alcohol, the two strains which showed the highest increasing O.D values, were finally selected. As results of 16S rRNA gene sequencing and biochemical characterization using an API kit, the two species were identified as Pediococcus acidilactici K3 and S1. In addition, the identified two strains produced bacteriocins against Staphylococcus aureus. When compared with the P. acidilactici type strain, the two selected strains possessed two to three time higher growth on 12-13% (v/v) alcohol containing MRS broth. The viability of P. acidilactici K3 and S1 when inoculated in makgeolli and stored at $10^{\circ}C$ did not decrease through a period of one month indicating that the selected strains can be used for LAB containing makgeolli.

알코올 내성 젖산균 Pediococcus acidilactici K3와 S1의 분리 및 생리적 특성

김치, 막걸리 및 시판되는 누룩으로부터 젖산균을 분리한 후 다양한 농도의 알코올을 함유한 MRS 배지에서 배양하여 생육 여부를 조사하였다. 알코올이 13%(v/v) 포함된 MRS 배지에서 $OD_{600}$ 값이 가장 높이 증가한 젖산균 2종을 최종 선별하였고 이 두 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열분석 및 API kit를 이용한 생화학적 동정을 실시한 결과 두 종 모두 P. acidilactici에 가까운 종인 것을 확인하여 P. acidilactici K3와 P. acidilactici S1으로 명명하였다. 선별한 P. acidilactici K3와 S1의 bacteriocin 생성 여부를 확인한 결과 식중독균인 S. aureus의 생육 저해를 일으키는 bacteriocin 생성 능력이 있음을 확인하였다. 선별한 두 균주와 표준 균주(P. acidilactici DSM 20284)의 알코올 내성을 비교한 결과 6% 이하의 저농도 알코올이 포함된 배지에서는 균주 생육에 큰 차이가 없었으나 12% 이상의 알코올이 포함된 배지에서는 표준 균주보다 최대 3배 이상 알코올 내성이 뛰어남을 확인하였다. 알코올 내성 균주 P. acidilactici K3와 S1을 살균 막걸리에 첨가한 후 냉장 온도($4^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$)에서 저장하며 생균수를 측정한 결과 사멸하지 않고 한 달 간 생균수가 유지됨을 확인하였다.