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2019 July Vol.32 No.4 ISSN 1598-8384

자유기고

이창수
김치 종균의 효율적 적용

세계김치연구소 미생물기능성연구단
김태운 책임연구원 E-mail : korkimchiman@wikim.re.kr

시작말

김치는 항상 우리 식탁 위에 있어 특별히 주목 받지는 못하지만 없을 때는 그 빈자리를 금방 느끼게 되는 식품이다. '김치' 하면 엄마의 손맛이 제일 먼저 떠오르지만 향후에는 김치 제조업체에서 생산한 상품김치를 더 많이 접할 날이 올 것 같다. 김치는 조달방법에 따라 일반 가정과 외•급식 업소에서 직접 담그는 "자가조제 김치", 시장에서 구입하는 "상품김치"로 구분되는데 국내 김치의 상품화율은 2010년에 27%에 불과 하였으나 2016년에는 36%까지 상승한 것으로 나타났다. 이러한 배경에는 동거가족 수 감소, 쌀밥 섭취량 감소 등에 따라 많은 양의 김치를 담그고 장기 저장하는 대신, 수시로 시장에서 소량의 김치를 구입하는 것이 더 경제적이고 편리하기 때문인 것으로 보인다. 여성의 사회활동 시간 증가, 김치 담금 능력의 감퇴 등으로 인하여 이러한 트렌드는 향후 더욱 가속화 될 것으로 전망된다1.

상품 김치의 제조 공정

김치는 절인 배추나 무, 오이 등의 주원료에 각종 양념을 혼합하여 일정기간 발효시킨 식품이다. 김치 제조에 이용되는 채소류에는 토양, 공기, 물 등으로부터 유래된 세균, 효모, 곰팡이 등 여러 미생물들이 부착되어 있으며 이들 미생물들은 세척, 절임 등의 공정을 거치면서 제거되는데, 이 중 내염성 유산균이 다수 잔존하여 김치발효에 관여하게 된다. 이들 미생물들은 재료의 종류 및 계절에 따라 균수나 종류가 달라진다2. 김치 발효는 재료의 살균과정 없이 초기에 존재하는 이러한 미생물들에 의해 자연적으로 진행되기 때문에 항상 균일한 품질을 지닌 김치의 제조가 어려운 실정이다. 김치 발효과정에 있어 미생물 군집 변화는 김치의 관능적 특성 및 품질에 큰 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다3,4. 김치 제조업체에서는 항상 균일한 품질을 지닌 김치를 제조하기 위해서 재료 품종, 절임 방법, 양념혼합비 조절, 숙성 방법 등 제조공정관리를 통해 자사만이 지닌 노하우로 품질관리를 하고 있지만 인위적인 미생물 군집 조절과 관련된 부분은 여전히 해결해야 할 과제로 남겨져 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 김치 제조 시 종균을 첨가하여 품질이 균일하고 관능적 특성이 우수한 김치를 제조하고자 하는 노력이 지속적으로 시도 되고 있다. 종균(starter)은 미생물이 가지고 있는 대사능력을 이용하기 위하여 식품발효에 의도적으로 첨가하는 미생물을 의미하고, 종균첨가제(starter culture)는 발효식품의 빠른 제조를 위하여 종균을 배양하여 증식시킨 첨가용 균체를 지칭한다5.
일반적으로 김치에 종균을 첨가하는 목적으로는 속성발효, 관능적 특성 향상, 품질유지기한 연장, 건강/영양학적 기능적 특성 향상, 식중독균 저해 등을 들 수 있겠다6.

김치 종균의 이용 목적

김치 종균의 첨가량 및 종균 제제

김치에 종균을 첨가할 때 적절한 첨가량을 결정하는 일은 김치의 품질면이나 제조단가와 밀접한 관련이 있어 매우 신중하게 결정해야 할 요소이다. 지금까지 수행된 연구 결과들을 보면 김치 제조 시 존재하고 있는 초기 균수 보다 종균을 많이 첨가하여 그 효과를 살펴본 연구가 대부분이다6. 이러한 이유는 김치는 비살균식품이기 때문에 첨가한 종균이 김치 내에서 우점종이 되도록 하기 위해 원래 존재하고 있는 김치 초기 균수 보다 많이 첨가한 것으로 생각된다.

유해성 조류번성의 미래

유해성 조류번성을 관리하는 제도가 개선되고 있다는 것은 고무적이다. 그런데 이런 제도적 개선이 지속적으로 수행돼야 할 이유가 있다. 바로 변화하는 환경과 이에 대응하는 생물의 대응 때문이다. 앞으로는 유해성 조류번성이 어떻게 변화할 것인가? 여름철 유해성 조류번성의 주요 원인종의 하나인 Microcystis에는 microcystin 독소를 생산하는 독성종과 독소를 생산하지 않는 비독성종이 있다. 그런데 온도가 높아지거나 인과 같은 영양염류의 농도가 증가하는 경우 독성종의 성장률이 높아진다고 한다6. 즉 향후 수계의 부영양화 정도나 기후 변화가 발생한다면 현재 제정된 기준으로 평가된 위해성이 달라질 수 있다. 실제로 대청호의 기후를 1969년부터 2010년까지 조사한 경우, 여름철의 평균기온은 유의한 상승이 나타나지 않지만 겨울철 평균기온은 1980년 -2.5°C에서 2002년과 2007년의 2.2°C로 유의한 상승 추세를 보이고 있다. 또 연중 20°C 이상 일수는 2001년 131일로 최대치를 나타나며 과거에 비해 고온현상의 기간이 연장되는 것으로 확인되고 있다7.
또 다른 사례도 생각해 볼 필요가 있다. 부영양화가 감소한 경우에도 생물은 환경의 변화에 반응한다. 갈릴리 호수라고 알려진 Kinneret 호수는 지난 50년동안 영양염류의 농도를 꾸준히 감소시켜 부영양화 상태에서 빈영양화 상태로 변화하였다. 그런데 이런 환경개선의 노력의 예기치 않은 결과 중 하나는 새로운 남세균종의 출현이었다. 이전까지는 보이지 않던 염주말목의 Aphanizomenon ovalisporumCylindrospermopsis raciborskii의 새로운 종이 1990년 중반부터 대거 출현하기 시작했다. 이 남세균은 퇴적토에서 겨울을 나는 휴면포자(akinete)를 형성하면서 호수바닥에 침전되었다가 조건이 적당할 때 다시 발아하는 전략으로 변화된 환경에 적응하여 번성하고 있었다. 그리고 이 호수는 과거 Microcystis가 주로 겨울과 봄철에 발생했었는데, 20년 전부터는 계절에 상관없이 발생하는 빈도가 높아가고 있다8.
유해성 조류번성에 대한 패러다임도 변화하고 있다. 지금까지 유해성 조류번성이라는 문제를 해결하기 위한 수질관리의 기준은 Schindler 박사의 연구결과에서 유래하였다9. Schindler와 동료들은 캐나다의 226번 호수를 거대한 커튼으로 분리하여, 한쪽에는 탄소, 질소, 인을 넣어주고, 다른 쪽에는 탄소와 질소만 넣어주었다. 탄소, 질소, 인을 투입한 호수의 반쪽에서 조류가 번성하였고 다른 쪽에서는 조류의 번성이 발생하지 않았다. 이 드라마틱한 결과는 1973년 국제과학정책회의에서 사용되어 미국과 캐나다의 법률에 세제의 인 사용과 대형 하수처리장에서의 인 제거에 대한 법이 지정되는데 결정적인 역할을 하였다. 그런데 최근 중국의 Taihu 호수와 같이 고도로 부영양화 되어있는 호수를 중심으로, 인 중심의 조류번성 제어에 한계가 있다는 반론이 부상하고 있다. Pearl 박사와 같은 연구자들은, Taihu 호수의 경우 인간활동에 의한 영양염류와 생물학적 질소고정이 캐나다의 226번 호수와는 양상이 다르다고 주장하면서, ‘고도로 부영양화 호수에서 유해성 조류번성을 줄이려면 인과 질소를 같이 감소해야 효과적이며, 기존의 인만 줄이는 패러다임은 지나치게 일반적이다’라고 주장하고 있다10.

Schindler 박사의 인 처리 중심의 유해성 조류번성 제어 패러다임 <Schindler 박사의 인 처리 중심의 유해성 조류번성 제어 패러다임9>
Pearl 박사의 질소, 인 동시처리 중심의 유해성 조류번성 제어 패러다임 <Pearl 박사의 질소, 인 동시처리 중심의 유해성 조류번성 제어 패러다임10>

맺음말

우리나라는 국토의 65%가 산악지형이며 대형의 자연호가 거의 없다. 가뭄에 발생하는 수자원 부족과 여름에 집중 강우에 따른 불균형을 해결하기 위하여 댐 건설과 인공호수 설치로 이어졌다. 가용 수자원은 증가하였으나 동시에 인공호와 같은 담수수계는 부영양화에 취약했고, 남세균과 같은 특정 유해성 조류가 빈번하게 발생하게 되었다. 유해성 조류의 대표적인 원인종 Microcystis는 microcystin과 같은 독소를 생산할 수 있어 수자원의 건강성을 악화시킬 수 있다.
반복적으로 나타나는 유해성 조류번성 문제를 해결하기 위해 사람이 할 수 있는 일은 현재의 높은 부영양화 수준을 개선하고 동시에 수계에 대한 관리 및 통제 기능을 보완하는 것이다. 그런데 이를 실천하는 과정에서 상당히 어려운 난제가 등장한다. 바로 수자원에 관련된 다양한 인간활동의 중재 및 이와 연관된 이해당사자간의 조정 과정이다. 이 어려운 사회적 문제를 해결하는 길은 최대한 객관적이고 합리적이야 한다. 현재 진행하고 있는 다양한 다학제간 연구와 융복합적 기술개발이란 것도 전문가 집단만의 해결법 제시를 넘어 전국민적인 동의를 구하는 노력의 과정이라는 인식의 전환이 필요하다.
앞으로도 지금까지 거론되지 않았던 새로운 인간활동과 환경변화로 유해성 조류번성은 더욱 변화할 수 있다. 유해성 조류번성의 주요 원인종인 남세균은 가장 오랫동안 수계에서 서식해왔던 생물 중 하나다. 이들이 어떻게 그렇게 번식할 수 있고, 독소는 왜 생산하는지, 그리고 앞으로 어떤 종이 출현할지 우리는 정확히 알 수 없다. 지금은 인간활동에 유해하지 않는 범위 내에서 현재의 수자원을 효과적으로 이용할 수 있도록 유해성 조류번성을 관리하는 지혜가 필요한 시점이다.

참고문헌

  • 1. Factors influencing the growth of harmful algal blooms. Michigan Sea Grant College Program.
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  • 3. 환경부 금강유역환경청 측정분석과. (2003) 대청호 및 금강하구의 수질변화에 관한 조사연구 11-1480355-000002-01.
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  • 5. 환경부 대구지방환경청. (2015) 조류경보제 발령기준 조정
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  • 7. Noh, S., Park, H., Choi, H., & Lee, J. (2014). 기후변화에 따른 대청호 추동지점에서의 남조류 발생 패턴 분석. Journal of Korean Society on Water Environment, 30(4), 377-385.
  • 8. Ostrovsky, I., Rimmer, A., Yacobi, Y. Z., Nishri, A., Sukenik, A., Hadas, O., & Zohary, T. (2013). Long-term changes in the lake Kinneret ecosystem: the effects of climate change and anthropogenic factors. Climatic change and global warming of inland waters: impacts and mitigation for ecosystems and societies (CR Goldman, M. Kumagai and RD Robarts, Eds.).
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