김치 스타터 Leuconostoc mesenteroides GS76 생산 최적화

김준태; 이정하; 서지원; 오세진; 양태희; 조성호

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김준태 (발효미생물산업진흥원) 이정하 (발효미생물산업진흥원) 서지원 (발효미생물산업진흥원) 오세진 (해양심층수산업고성진흥원) 양태희 (해양심층수산업고성진흥원) 조성호 (발효미생물산업진흥원)

저널정보: 한국미생물학회 미생물학회지 미생물학회지 제61권 제1호

발행연도: 2025.3

수록면: 61 - 72 (12page)

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자연 발효로 인해 김치에는 다양한 유산균이 자라며, 이는 산업 규모의 표준화된 김치 생산에서 맛과 품질에 차이를 발생시킨다. 김치 스타터의 사용은 초기 미생물의 우점을 통해 이러한 문제점을 해결한다. 미생물 스타터는 효율성과 품질 안정성을 높이기 위해 고농도 배양을 통한 세포 대량 생산과 제형에 최적화된 조건이 필요하다. 본 연구에서는 상업용 김치 스타터의 생산을 개발하고 최적화하였다. 스타터 산업적 사용을 고려하여 모든 실험에는 식품 등급의 재료를 사용하였다. 김치스타터로 선택된 Leuconostoc mesenteroides GS76의 최적 온도와 pH 조건은 각각 32℃와 pH 6.5로 나타났다. Plackett-Burman design을 사용하여, glucose, yeast extract 751MG, soy peptone HSP349, potassium phosphate monobasic이 세포 증가에 가장 유의미한 영향을 미치는 요인으로 식별되었다. 그런 다음 Box-Behnken design을 사용하여 농도를 최적화하였다. 고농도 세포 생산을 위한 최적의 미량 원소는 magnesium sulfate, manganese sulfate, and potassium phosphate monobasic으로 나타났으며, 최종 최적화된 배지의 pH는 6.05로 나타났다. 배양 조건은 5 L jar fermenter 최적화되었으며, 300rpm 및 0.28 vvm에서 dissolved oxygen (DO)이 더 빠르게 감소하는 것이 관찰되었다. 또한, Fed-batch에서 glucose 추가 공급은 배양 10시간 후 생균수를 1.4 × 10<sup>10</sup> CFU/ml로 증가시켰다. 배양된 GS76은 동결 건조를 통해 분말 제형화되었다. 동결건조 후 생존율을 높이기 위해 다양한 보호제가 탐색되었다. 보호제의 종류에 따라 생존율에 유의미한 차이가 관찰되었으며 단일 사용된 soy peptone과 trehalose, maltodextrin를 혼합한 동결보호제는 가장 높은 생존율을 나타냈다.

#cryoprotectant #food grade ingredients #kimchi starter #optimization #response surface methodology

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