'클루탐산'이라고 하는 감칠맛 내는 성분 만들어 내는 ‘코리네박테리움’

2024.11.01 00:42:52

앞으로 농업 분야 뿐만 아니라 축산 분야에서 활약 기대

우리 몸은 다양한 세포들로 구성되어 있는데 멜라닌세포가 바로 다양한 모양의 세포 중 하나이다. 멜라닌세포에서는 멜라닌(Melanin)이라고 하는 검은색 색소를 만들어 내는데 이 색소가 모공을 검게 하는 역할을 한다. 이 멜라닌세포가 노화가 되어 색소를 만들어 내지 못하게 되면 검은 머리가 파 뿌리처럼 하얗게 되는 것이다. 염색은 암모니아와 같은 알칼리성 물질이 머리카락에 염료가 잘 흡수될 수 있도록 준비해 주면 염색약이 머리카락 내부로 들어가 검게 물들인다. 


머리카락을 염색하듯이 미생물을 연구할 때 세균을 염색하여 2가지로 구분하는데 그때 사용하는 방법이 그람염색법이라고 한다. 세균은 염색되는 것과 염색이 안 되는 2가지로 분류할 수 있는데 염색이 되는 녀석들을 그람 양성균(Gram positive)이라 하고 염색이 안 되는 녀석들은 그람 음성균(Gram negative)이라 한다. 
세균의 피부(껍데기)는 세포막과 세포벽으로 이루어져 있는데 세포벽의 두께에 따라 염색 유무가 결정된다. 
세포벽은 그물같이 생긴 구조로 얼기설기 엉성하게 얽혀있어서 세포막을 지지해주는 역할은 잘하는데 물질들을 잡아주지는 못한다. 그러나 세포막은 지질로 구성되어 있어서 물질 투과도 어렵고 단단한 구조이다. 


우리가 흔히 말하는 고초균, 바실러스 속 세균들과 유산균에 속하는 락토바실러스 속이 대표적인 그람 양성균인데 이 녀석들은 세포막은 얇고 세포벽은 두꺼워서 물질 투과가 용이하다. 반면에 그람 음성균은 세포막이 2겹이고 사이에 얇은 세포벽이 존재하여 세포 외부에 있는 물질이 내부로 침투하기도 어렵겠거니와 세포 내부에 있는 물질이 외부로 용출되기 어려운 구조이다.
세포를 염색하기 위해서 크리스탈 바이올렛이라고 하는 아주 예쁜 색소를 사용하는데 이 색소는 세포벽과 강하게 결합할 수 있다. 그래서 세포벽이 두꺼운 그람 양성균은 크리스탈 바이올렛 염색약에 염색되는 것이고 외막이 매끄럽고 단단한 세포막으로 둘러싸인 그람 음성균은 염색이 안되어 2종류의 세균이 확실하게 구별된다. 


대장균이나 식중독을 발생시키는 살모넬라 속이나 패혈증을 일으키는 비브리오 속과 같은 병원균이 그람 음성균에 속한다. 그람 양성균은 단단한 세포막이 얇은 대신에 얼기설기한 그물 모양의 세포벽이 두껍기 때문에 세포 내부에 있는 물질들이 외부로 용출되기 쉬운 구조를 가지고 있다. 그래서 그람 양성균에 속하는 녀석들이 만들어 내는 식물성장촉진물질, 항생제 그리고 효소와 같은 유용한 물질들을 수월하게 분리할 수 있다. 그래서 농업이나 축산용에 주로 사용하는 유용한 미생물 중에는 그람 양성균들이 많다. 반면에 그람 음성균들은 두껍고 단단한 세포막이 2겹이나 되기 때문에 세포 내부에서 만들어 낸 물질들을 외부로 방출하기 어려운 구조이다. 


볏짚에 서식하고 있어서 고초균(枯草菌)이라고도 불리는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 현재까지 보고된 종류만 해도 271종에 이르는데 식품 발효와 농업에 중요한 역할을 하고 있다. 그러니까 고초균이라고 해도 다 똑같은 세균이 아니라 그 기능과 역할은 다 제 각각이라는 것이다. 특정 고초균은 바시트라신(Bacitracin)이라고 하는 항생제를 생산하는데 그람 양성균의 특징이 세포 내부에 만들어 낸 물질을 외부로 퍼내는 특성이 있기 때문에 고초균 중에 병원성 미생물을 억제하는 능력이 있다고 하는 것이다. 특히 살충 특성이 있는 알칼로이드 물질을 생산하여 외부로 분비하여 살충 미생물로 작용하기도 하고 한편으로는 초사나이나 구연산과 같은 유기산을 만들어 내 토양에서 병원균의 발생을 억제하기도 하고 작물의 뿌리 성장을 촉진하기도 한다.


또 대표적인 그람 양성균 중에 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)이라는 녀석이 있는데 세포 내부에 클루탐산이라고 하는 감칠맛을 내는 성분을 만들어 내는 특징을 가지고 있다. 아미노산 중의 하나인 글루탐산은 감칠맛을 내는 물질로서 해산물이나 육류가 충분한 발효를 거치고 숙성되었을 때 느낄 수 있는 깊은 맛의 성분으로 예전에는 충분히 여유가 있는 극소수의 사람들만이 즐길 수 있는 전유물이었다.

그람 양성균의 특징이 세포 내부에 만들어 낸 물질을 세포 밖으로 배출시키는 특성이 있기 때문에 코리네박테리움 속 세균은 부지런히 밖으로 글루탐산을 배출시키는 데 우리가 이것을 분리하여 천연 발효 조미료로 사용하고 있다. 다만 추출하는 과정 중에 결정화된 글루탐산은 물에 안 녹기 때문에 용해도를 높이기 위해서 글루탐산 하나에 나트륨(영어로 Sodium) 하나를 첨가하여 만든 것이 바로 MSG(Mono Sodium Glutamate)이다. 


축산 분뇨 환경에서 잘 적응할 뿐만 아니라 
축산 분뇨 냄새를 감소시키면서 분뇨 내 유기물 분해하는 특성

그람 양성 세균인 코리네박테리움 글루타미쿰이라는 녀석 덕분에 우리가 맛있는 요리를 값싸게 즐길 수 있게 된 것이다. 이렇게 음식에만 사용될 줄만 알았던 코리네박테리움 속 세균이 전혀 다른 분야인 축산 분뇨의 냄새를 감소시키는 특성이 있는 것으로 확인되었다.

충남 금산군 소재 양돈 농장에서 축산 분뇨 냄새를 감소시키기 위한 연구를 진행하던 중 분리된 미생물인데(사진 참조) 축산 분뇨 환경에서 잘 적응할 뿐만 아니라 축산 분뇨 냄새를 감소시키면서 분뇨 내 유기물을 분해하는 특성이 있어 앞으로 농업 분야 뿐만 아니라 축산 분야에서 코리네박테리움 세균의 활약이 기대된다.

 



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