The Acid-resistant Characteristic of Organic Acid Tolerance Mutant of Leuconostoc paramesenteroides

To investigate the acid tolerance characteristics of the acid-resistant mutant, Leuconostoc paramesenteroides P-200, as a kimchi starter, this study examine proton permeability, ATPase activity, glycolysis activity, $Mg^{2+}$ release, and membrane fatty acid composition, and compared the data to that of its wild-type, L. paramesenteroides LP-W. In the proton permeability experiment, the LP-W and P-200 strains' average maximum half-time $(t_{1/2})$ values for pH equilibration through the cell membrane were approximately 5.7 and 9.3 min in 150mM KCl solution, and 4.2 and 8.3 min in 3% NaCl solution, respectively. Their values and pH levels for maximal specific ATPase activity showed that P-200 had greater activity than LPW. And the results of pH-dependent glycolysis activity showed that P-200 had greater activity than LP-W. Furthermore, after 2 hr at pH 4.0, LP-W and P-200 had percent magnesium release values of approximately 12% and 34%, respectively. A comparison of their membrane fatty acid compositions indicated that C18 and cyclo-C19 were the major different fatty acids between the two strains, and their contents of C18 and cyclo-C19 were 2.5% and not detected, respectively, in LP-W, and 6.4% and 11.4%, respectively, in P-200. These results indicate that the P-200 strain has significantly improved acid tolerance as compared to its wild type, LP-W.

Leuconostoc paramesenteroides 유기산 내성 변이균주의 내산성 특성

김치 starter로 개량된 유기산내성 변이균주 L. paramesenteroides P-200이 갖는 강한 내산성에 관한 생리적 성질을 규명하기 위하여 proton 투과도, ATPase 활성, glycolysis 활성, $Mg^{++}$ 해리도, 세포막의 지방산 조성을 야생균주 (LP-W)와 비교 분석하였다. Proton 투과도 설험 결과 150 mM KCl 수용액 및 3% NaCl 수용액에서 변이균주 P-200의 $t_{1/2}$ 최대값이 pH 4.0, 5.0 그리고 6.0에서 모두 야생균주 LP-W 보다 2내지 3분 정도 더 큰 값을 가지며 실제 proton 투과도 실험에서 proton의 평형을 이루는 시간이 LP-W 보다 약 50% 정도 더 길었다. ATPase 활성의 결과에서도 최대 활성은 P-200이 pH 5에서 0.7unit/mg을, LP-W가 pH 6에서 0.6unit/mg을 나타내어, 산성 환경에서 P-200이 LP-W보다 더욱 높은 활성을 유지하였다. 또한 전체 pH 4-7 범위에서 P-200이 야생균주 LP-W 보다 높은 활성을 보였다. 해당작용의 pH 의존성 결과에서는 최대 활성이 P-200은 pH 4에서 97%이었고, LP-W는 pH 5에서 96%이었다 그리고 pH 5를 제외하면 측정한 pH 3-7 범위에서 LP-W에 비하여 P-200이 높은 해당작용 활성을 보였다. $Mg^{++}$ 해리도에 있어서는 pH 4에서 2시간 경과 후 P-200이 LP-W 보다 약 1/3 정도 $Mg^{++}$이 유출되었다. 지방산조성의 경우, LP-W에서 내산성을 증가시키는 $C_{19:0\;cyclo}$은 0%이었으나 P-200의 경우는 11.4%로 크게 증가하였다. 따라서 이상 5가지 내산성특성을 조사한 것 중 지방산조성에서 가장 큰 차이를 보였는데, 무엇보다 $C_{19:0\;cyclo}$가 0%에서 11.4%로 크게 증가하여 이러한 지방산 조성의 변화가 P-200이 LP-W 보다 더 강한 내산성을 가질 수 있었던 것에 가장 크게 기여하였을 것으로 생각되었다.