차세대 염기서열 분석을 활용한 장류의 메타지놈 분석: 한국 전통 콩 발효식품에 대한 미생물 비교 연구 (Metagenomic Analysis of Jang Using Next-generation Sequencing: A Comparative Microbial Study of Korean Traditional Fermented Soybean Foods)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 34권 / 4호 / 254 ~ 263페이지
· 저자명 : 이란희, 하광수, 정호진, 정도연, 양희종

초록

한국의 장은 콩을 발효시켜 만든 식품으로 대표적인 종류로는 고추장, 된장, 청국장, 간장이 있다. 본 연구에서는 콩 발효식품의 미생물 군집을 분석하고, 각 장류의 유형에 따른 미생물 군집 구조 차이에 영향을 미치는 미생물(biomarker)과 분포 차이를 비교하기 위해 총 200종의 장류 시료를 next-generation sequencing을 통해 16S rRNA 마이크로바이옴 분석을 수행하였다. Alpha-diversity 분석 결과 종 풍부도를 나타내는 지수 CHAO는 고추장과 청국장에서 분석에서 된장과 간장 그룹에 비해 유의미하게 높은 경향을 보였다(p<0.001). 네 가지 장류의 미생물 분포 분석 결과 목(order) 수준에서 Bacillales가 고추장, 된장, 청국장 그룹에서 우세한 반면, 간장의 경우 Lactobacillales가 우세한 것으로 차이가 나타났다. LEfSe (Linear discriminant analysis Effect Size)분석을 통해 전통 장류의 과(family)와 종(species) 수준에서 바이오마커를 분석하였다. Leuconostocaceae, Thermoactinomycetaceae, Bacillaceae, Enterococcaceae가 과 수준에서 장 유형에 따른 미생물 군집 구조 차이에 큰 기여를 하는 바이오마커로 나타났으며, Bacillus subtilis, kroppenstedtia sanguinis, Bacillus licheniformis, Tetragenococcus halophilus가 종 수준에서 네 종류의 발효식품을 미생물학적으로 분류할 수 있는 가장 중요한 특징으로 나타났다. PERMANOVA (Permutational multivariate analysis of variance) 분석 결과 네 가지 장류는 미생물 군집 구조가 통계학적으로 유의미한 차이가 나타났으며(p=0.001), 그 중 간장 그룹의 미생물 군집 구조가 가장 차이를 보였다. 본 연구의 결과는 한국 발효식품의 미생물학적 분포 특성과 장류 유형별 미생물 군집 구조차이에 영향을 미치는 미생물을 규명하였으며, 발효 과정에 참여하는 미생물에 대한 지식을 넓히고 발효 콩 식품의 품질을 향상시키는 데 도움이 될 것으로 기대한다.

영어초록

Korean jang is a food made using fermented soybeans, and the typical products include gochujang (GO), doenjang (DO), cheonggukjang (CH), and ganjang (GA). In this study, 16S rRNA metagenome analysis was performed on a total of 200 types of GO, DO, CH, and GA using next-generation sequencing to analyze the microbial community of fermented soybean foods and compare taxonomic (biomarker) differences. Alpha diversity analysis showed that in the CHAO index, the species richness index tended to be significantly higher compared to the DO and GA groups (p<0.001). The results of the microbial distribution analysis of the GO, DO, CH, and GA products showed that at the order level, Bacillales was the most abundant in the GO, DO, and CH groups, but Lactobacillales was most abundant in the GA group. Linear discriminant analysis effect (LEfSe) analysis was used to identify biomarkers at the family and species levels. Leuconostocaceae, Thermoactinomycetaceae, Bacillaceae, and Enterococcaceae appeared as biomarkers at the family level, and Bacillus subtilis, Kroppenstedtia sanguinis, Bacillus licheniformis, and Tetragenococcus halophilus appeared at the species level. Permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA) analysis showed that there was a significant difference in the microbial community structure of the GO, DO, CH, and GA groups (p=0.001), and the microbial community structure of the GA group showed the greatest difference. This study clarified the correlation between the characteristics of Korean fermented foods and microbial community distribution, enhancing knowledge of microorganisms participating in the fermentation process. These results could be leveraged to improve the quality of fermented soybean foods.

참고자료

· 없음