류코노스톡

류코노스톡(국문) Leuconostoc(영문)

주로 배추, 양배추, 오이 등 채소류 발효의 중요한 유산균이며 동물성 시료에서도 발견된다. 통성혐기성이고 그람양성(Gram-positive) 세균이며 10여 종이 알려져 있다. 소장 및 대장에서 발견되는 장내 미생물이며 김치 발효시 유기산, 만니톨(mannitol), 이산화탄소와 알코올을 만들어 김치의 풍부한 맛을 내는 데 관여한다. 깍두기 김치에서 발견되는 끈적이는 점질성 물질은 류코노스톡이 만든 덱스트란(dextran)이다. 

류코노스톡(Leuconostoc citreum) 유산균의 전자현미경 사진 (출처: 게티이미지 C037_0161)

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류코노스톡은 1878년에 러시아의 Tsenkovskii와 프랑스의 식물학자로 알려진 Tieghem에 의해 최초로 분리 보고되었다. 처음에는 Streptococcus 또는 Lactobacillus로 오인되기도 하였다. 대부분은 비병원성이나 1985년 이후에 일부 병원성 균주가 보고되고 있으며, vancomycin 내성을 가지는 경우가 많다. 특히 기회 감염된 환자의 경우 vancomycin 내성 류코노스톡 균주(Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc lactis and Leuconostoc citreum)가 환자가 입원한 병원에서 발견된 예가 보고되고 있다.

그리고 류코노스톡의 한 종인 L. kimchii는 김치에서 분리된 신종으로서 2000년에 한국 미생물학자들에 의해 처음 보고되었으며, 종명은 김치 이름을 따라 명명되었다. 이 균주의 경우는 섭씨 15~37도에서 잘 자라며 45도에서는 자라지 않으며, 소금 농도 7~10%에서 잘 자라고 설탕으로부터 덱스트란을 생성하며 GC 함량은 37%로 보고되었다.

Domain Bacteria > Phylum Firmicutes (펄미큐테스 문) > Class Bacilli (바실리 강) > Order Lactobacteriales (유산균 목) > Family Leuconostocaceae (류코노스톡 과) > Genus Leuconostoc (류코노스톡 속)

김치 발효기간에 따른 유산균 수단위:CFU/ml  (그림: 서창완/서울대)

일반적으로 유전체의 크기는 1.75~2.1 Mbp, GC 함량은 37~45% 정도로 보고되고 있다. Leucocin, mesentericin 등 박테리오신을 생산하는 균주가 알려지고 있다. 어떤 종은 박테리오신 생산 및 구연산 대사와 관련한 유전자를 가진 1.3~80 MDa 크기의 1~7개의 플라스미드를 함유한 것으로 보고되고 있다¹⁾. 모양은 주로 난형 또는 구형이나 사슬 모양도 있으며, 한천 배지상에서 1 mm 이하의 작은 콜로니를 형성하는 특징을 보인다. 탄수화물 발효의 주요 대사산물은 포도당으로부터의 젖산 생산이다. 또한 설탕으로부터 점질성 물질인 덱스트란을 생성하는데, 이것은 사탕수수나 사탕무우 변질의 원인이 되거나 주스 생산시에 공장 파이프라인을 막아 액체 이동을 방해하는 원인이 되기도 한다. 또한 단백질성 항균물질인 박테리오신(bacteriocin)을 생성하여 다른 유해균을 억제하기도 한다. 일부 종은 밀가루 반죽을 발효 시킬 때에 악취 발생의 원인이 되거나 병원균으로 작용하기도 한다²⁾.

식품류에 잘 적응된 미생물이며 주로 채소류 등 식물에서 발견되고, 유제품 및 육류 등 동물성 재료에서도 발견된다. 흔히 다른 유산균류와 함께 발견된다. 비호기성 조건하에서 잘 자라며 특히 발효 초기에 높은 밀도를 보인다. 채소류 표면 특히 배추 및 김치, 오이 김치 등에서 흔히 발견된다. 특히 김치를 담근 직후부터 발효 숙기에 걸쳐 많이 생기며 포도당을 대사하여 젖산뿐 아니라 유기산, 만니톨, 이산화탄소와 알코올 등을 생산하여 여러 가지 풍부한 맛을 내게 된다. 즉 류코노스톡 유산균은 적당한 신맛에 시원한 맛, 톡 쏘는 청량감을 생성해 맛있는 김치 발효의 중요한 유산균이다. 따라서 한국인들이 겨울철에 김장독을 마당에 묻는 이유와 김치냉장고의 섭씨 1도 정도의 저온 유지 비밀과 저염 배추로 김치를 담그는 것은 류코노스톡 증식을 통한 좋은 맛을 만들기 위한 것이라고 하겠다. 실제 유통되는 김치 제품 중에는 좋은 맛을 내기 위해 류코노스톡 유산균을 첨가한 제품도 있다.

동물성 재료에서는 주로 저온성의 류코노스톡 균주(L. carnosum, L. gelidum, L. gasicomitatum 등)가 발견된다³⁾. 또한 소시지 등 육류 가공 및 유제품의 향기성분 생성에 류코노스톡 균주가 이용되기도 한다. 그러나 주로는 오이 절임 및 김치류 등 저염성 식물류의 유산균 발효에서 중요한 역할을 담당한다. 또한 밀가루 반죽 발효에 이용되기도 하는 등 이미 전세계적으로 많이 활용되고 있다. 

김창진/한국생명공학연구원

윤상선/연세대학교

1. Breidt, F. Jr. 2004. A genomic study of Leuconostoc mesenteroides and the molecular Ecology of sauerkraut fermentations. J. Food Sci. 69, 1.
2. Vagiakou-Voudris, E., Mylona-Petropoulou, D., Kalogeropoulou, E., Chantzis, A., Chini, S., Tsiodra, P., and Malamou-Lada, E. 2002. Multiple liver abscesses associated with bacteremia due to Leuconostoc lactis. Scand. J. Infect. Dis. 34, 766–767.
3. Holzapfel, W.H., Geisen, R., and Schillinger, U. 1995. Biological preservation of foods with reference to protective cultures, bacteriocins and food-grade enzymes. Int. J. Food Microbiol. 24, 343–362.