Kim, Tae-Woon;Lee, Ji-Yeon;Song, Hee-Sung;Park, Jong-Hyun;Ji, Geun-Eog;Kim, Hae-Yeong
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제14권1호
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pp.105-109
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2004
This study was conducted to investigate the potential origin of Weissella species, which were found in ingredients of kimchi, such as salted Chinese cabbage, radish, green onion, red pepper powder, pickled shrimps, garlic, and ginger. Ten strains of Weissella species (Weissella thailandensis, W. kimchii, W. koreensis, W. minor, W. halotolerans, W. hellenica, W. kandleri, W. confusa, W. viridescens, and W. paramesenteroides) and lactic acid bacteria isolated from ingredients of kimchi were analyzed by SDS-PAGE of whole-cell proteins. Several strains with patterns identical to those of Weissella kimchii were isolated from green onion. On the basis of biochemical characteristics and 16S rDNA sequence comparisons, these strains were identified as Weissella kimchii, suggesting green onion as a major origin of Weissella kimchii found in kimchi.
Weissella 속 유산균 검출의 차이를 이용한 한국산 및 중국산 김치 판별의 가능성 검토를 위하여 Weissella 속 9종 균주의 PCR 검출법을 개발하였다. 종(species) 수준에서의 Weissella 속 균주의 특이적 PCR 검출을 위한 primer는 recN 유전자의 염기서열을 이용하여 선정하였으며, 김치로부터 W. cibaria, W. confusa, W. koreensis, W. soli를 모두 검출하기 위해서는 20 ng template DNA가 필요한 것으로 나타났다. 한국산 김치시료로부터는 W. cibaria, W. confusa, W. koreensis가 높은 빈도로 검출되었지만, W. soli는 검출되지 않았다. 한편 중국산 김치시료로부터는 이들 4종의 Weissella 속 균주들이 모두 검출되었다. 본 연구자들이 개발한 W. soli 특이적 PCR 검출은 현시점에서 중국산 김치의 원산지 판별법으로 적용되기에는 한계점을 가지고 있지만, 미생물 군집의 차이를 이용한 새로운 과학적 검증법이 제시되어 그 가능성이 검토되었다는 점에서 의의를 가지고 있다.
Weissella 종들은 김치발효중 가장 흔히 검출되는 유산균 들이지만 이들에 대한 연구는 매우 부족하다. 새로운 속으로 비교적 최근에 정립된 점이 연구가 미흡한 한 이유이고 생화학적 특성들에 기초한 동정법의 부정확성도 다른 이유가 된다. 현재 14종이 등록되어 있으나 새로운 종들이 계속 보고되고 있다. Weissella들의 특성과 김치발효중 역할을 상세히 이해하는 것이 중요하며 특히 맛과 기능성이 우수한 김치 제조를 위해 Weissella 균주들의 장점을 충분히 이용하려할 경우 중요하다.
김치로부터 오르니틴을 생산하는 능력이 있는 2개의 젖산균주(OK1-4, OK1-6)를 분리하여 그 특성을 조사하였다. 분리된 균주는 그람 양성, 단간균이었으며, 혐기적 조건에서 이산화탄소를 생성하였다. MRS 배지에서 $25\sim37^{\circ}C$ 범위와 pH 6.0~7.0 범위에서 잘 자랐으며, 성장을 위한 최적 온도와 pH는 각각 $30^{\circ}C$와 pH 6.5이었다. 분리된 젖산균주는 L-아라비노스, 자일로스, 리보오스, 글루코오스 등의 당을 분해하여 산을 생성하였고, cellobiose, galactose, raffinose, trehalsoe는 분해하지 못하였다. 16S rDNA 염기서열분석을 통해 분리된 균주는 유전자은행에 등재되어 있는 Weissella koreensis S5623(AY035891)의 염기서열과 각각 99.6%와 99.7%의 서열 동질성이 있음을 확인하였다. 이와같은 생화학적 특성과 염기서열 분석결과를 토대로 분리된 균주를 Weissella koreensis OK1-4와 Weissella koreensis OK1-6로 각각 명명하였다. 이들 균주의 오르니틴 생성능력은 1% 아르기닌이 첨가된 MRS 배지에서 각각 27.01와 31.41 mg/L/h 이었다. 이와같은 결과는 우리김치로부터 분리된 Weissella 속 균주의 오르니틴 생성에 관한 최초의 보고이다.
미생물 군집의 차이를 이용한 한국산 및 중국산 김치의 판별 가능성을 평가하기 위해 pH 5 이상의 발효초기 김치에 존재하는 bacteria의 다양성을 검토하였다. marine medium, nutrient medium, succinate minimal medium(SMM), leuconostocs selective medium(LUSM)의 한천배지를 이용하여 한국산 26종, 중국산 22종의 김치시료로부터 각각 45 속의 1017 균주, 54 속의 842 균주가 분리동정되었다. 한국산 김치에서는 Bacillus, Weissella, Leuconostoc, Pseudomonas, Lactobacillus 속 순으로, 중국산 김치에서는 Bacillus, Weissella, Lactobacillus, Pseudomonas, Serratia, Enterobacter 속의 순으로 우점하는 것으로 나타났다. 유산균의 경우, LUSM의 이용으로 한국산, 중국산 모두에서 Weissella 속이 편중되어 검출되었지만, 한국산은 Leuconostoc속이, 중국산은 Lactobacillus 속이 Weissella 속 다음으로 우점하는 것으로 나타났다. Weissella confusa는 한국산 김치에서 특이적으로 검출되었고, W. soli, Serratia proteamculans는 중국산 김치에서 특이적으로 검출되어 향후 김치의 원산지 판별을 위한 지표미생물로 사용될 가능성을 가지고 있다.
Demand for a rice cake, a popular traditional food in Korea, is rising, but its industrial-scale production is extremely difficult due to its short shelf-life caused by starch retrogradation and microbial spoilage. By means of the sourdough fermentation technique, we attempt to develop rice cakes with a longer shelf-life. Heterofermentative lactic acid bacteria (Weissella koreensis HO20, Weissella kimchii HO22) isolated from kimchi were used to ferment wet-milled rice flour for their abilities to produce exopolysaccharides and to inhibit the microbial spoilage of rice cakes. After 24 hr of fermentation at $25^{\circ}C$, viable cell counts in rice dough increased from $10^6$ CFU/g to $10^8$ CFU/g and total titratable acidity increased from 0.05% to 0.20%, whereas pH decreased from 6.5 to 5.1. Fermented rice flour showed significantly lower peak, trough, and final viscosities as well as breakdown and setback viscosities measured by rapid viscoanalyzer. Both lactic acid bacteria showed in vitro antifungal activity against Penicillium crustosum isolated from rice cakes. The antifungal activity remained constant after the treatments with heat, proteinase K and trypsin, but fell significantly by increase of pH. Rice cakes made of fermented rice flour were found to retard mycelial growth of P. crustosum. The degree of retrogradation as measured by the hardness of the rice cake was significantly reduced by the use of fermented rice flour. The results suggest that use of fermented rice flour has a beneficial role in retarding starch retrogradation and in preventing fungal growth, hence extending the shelf-life of rice cakes.
This study was performed to know whether there is any change of physiological activity in DLMJ which is inoculated by lactic acid bacteria. Lactic acid bacteria were isolated from Dolsan leaf mustard Kimchi (DLMK) at $20^{\circ}C$. In the optimum ripening period, the population of Leuconostoc and Lactobacilli in the DLMK were found to be high. The Leuconostoc, Lactobacilli and Lactococci strains were identified as Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc gelidum, Weissella confusa, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus raffinolactis, Lactococcus lactis and Weissella confusa using the Biolog system. The most predominant strain which was isolated from DLMK was Weissella confusa. As the results of the phylogenetic analysis using 16s rDNA sequence, the Weissella confusa turned out to be Weissella kimchii, with 99.0% similarity. To investigated the change of physiological activity in DLMJ by lactic acid bacteria, 7 predominant strains inoculated to DLMJ (Dolsan Leaf Mustard Juice). The cytotoxicity was found to be under $19.55\%$ all cases. Also, the antioxidative activity of the DLMJ treated with lactic acid bacteria was very low, which might have been due to the reduced antioxidative phytochemicals during the preparation of the sterile sample. The ACE inhibiting activity of DLMJ by inoculation with Weissella kimchii was shown to be the highest ($94.0\%$). This could be that the degradation of sulfur containing materials in DLMJ by Weissella kimchii gave rise to ACE inhibiting activity.
This study aimed to understand the survival and growth patterns of bacteriophage-sensitive Weissella and Leuconostoc strains involved in kimchi fermentation. Dongchimi kimchi was prepared, and Weissella and Leuconostoc were co-cultivated in the dongchimi broth. Weissella cibaria KCTC 3807 growth was accompanied by rapid lysis with an increase in the bacteriophage quantity. Leuconostoc citreum KCCM 12030 followed the same pattern. The bacteriophage-insensitive strains W. cibaria KCTC 3499 and Leuconostoc mesenteroides KCCM 11325 survived longer under low pH as their growth was not accompanied by bacteriophages. The bacteriophage lysate of W. cibaria KCTC 3807 accelerated and promoted the growth of Leuconostoc. Overall, our results show that bacteriophages might affect the viability and population dynamics of lactic acid bacteria during kimchi fermentation.
Kimchi is a group of traditional fermented vegetable foods in Korea and known to be the product of a natural mixed-fermentation process carried out principally by lactic acid bacteria (LAB). According to microbial results based on conventional identification, Leuconostoc mesenteroides and Lactobacillus plantarum were considered to be responsible for the good taste and over-ripening of kimchi, respectively. However, with the application of phylogenetic identification, based on 16S ribosomal RNA gene similarities, a variety of Leuconostoc and Lactobacillus species not detected in the previous studies have been isolated, together with a species in the genus Weissella. Additionally, Lactobacillus sakei has been accepted as the most populous LAB in over-ripened kimchi. In this study, Leuconostoc and Weissella species inhibiting the growth of Lb. sakei were isolated from kimchi for future applications to do with kimchi fermentation. From 25 kimchi samples, 378 strains in the genera Leuconostoc and Weissella were isolated and 68 strains identified as Lc. mesenteroides, Lc. citreum, Lc. lactis, W. cibaria, W. confusa, and W. paramesenteroides exhibited growth inhibition against Lb. sakei. Most of the strains also had antagonistic activities against Lb. brevis, Lb. curvatus, Lb. paraplantarum, Lb. pentosus, and Lb. plantarum. Their antagonistic activities against Lb. sakei were more remarkable at lower temperatures of incubation.
16S rDNA 특이적 PCR과 증폭산물의 제한효소 처리 후, 나타나는 단편의 크기를 분석하는 PCR-RFLP 분석법을 김치에서 빈번하게 검출되는 Weissella 속 균주 10종의 신속하고 정확한 동정에 적용하였다. Weissella 속 균주 16S rDNA의 특이적 증폭에는 기존에 보고된 PCR primer를 사용하였지만, annealing 온도는 기존의 조건보다 $4^{\circ}C$ 높게 설정한 $65^{\circ}C$에서 PCR을 수행하였다. 증폭산물은 예상크기인 727bp와 일치하였으며, 제한효소 AluI, MseI, BceAI의 처리를 통하여 나타난 단편의 크기는 제한효소 절단위치 분석으로부터 추정한 단편의 크기와 일치하였다. W. kandleri, W. koreensis, W. confusa, W. minor, W. viridescens, W. cibaria, W. soli는 제한효소 AluI과 MseI의 사용으로 구분이 가능하였으며, W. hellenica, W. paramesenteroides의 경우, BceAI을 사용하면 독립적인 구분이 가능하였다. W. thailandensis의 경우, 본 실험에서 사용한 제한효소 AluI, MseI, BceAI에 의해 독립적인 band 양상은 나타나지 않았지만 나머지 9종과의 절단 양상 비교를 통해 구분이 되었으며, 제한효소 MspI을 사용하면 신속하게 동정할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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