Analysis on Microbial Communities of Fish Sauce Using Culture Method and High-throughput Sequencing

Abstract

젓갈은 대표적인 한국의 전통 발효식품으로 어류, 패류 등을 비롯한 다양한 해산물을 원재료로 하여 제조된다. 젓갈은 그 자체로 식품으로써 섭취되기도 하고 발효식품을 비롯한 다른 식품의 양념으로도 사용된다. 발효식품인 만큼 젓갈에서는 다양한 미생물이 검출되지만, 젓갈의 미생물 군집에 대한 총체적인 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 종래의 젓갈 미생물에 대한 연구의 부족한 점을 보완하고 미생물 군집에 대한 새로운 정보를 획득하기 위해, 배양법 기반의 미생물분석(총 세균, 대장균군, 젖산균, 해양미생물의 정량분석)과 16S rRNA 유전자 분석을 통해 젓갈의 미생물 군집에 대한 연구를 수행하였다. 10종의 서로 다른 종류의 젓갈(새우젓, 오징어젓, 어리굴젓, 명란젓, 갈치속젓, 꼴뚜기젓, 황석어젓, 낙지젓, 가자미식해, 자리돔젓)을 여름과 겨울에 각각 두 개의 브랜드에서 구매하였다(총 120건). 배양기반의 분석 결과, 여름에 채취된 젓갈 시료의 총 세균 수는 평균 625.87 log CFU/g으로, 평균 5.05 log CFU/g인 겨울 시료보다 더 많은 것으로 나타났다. 대장균군은 대부분의 시료에서 검출되지 않았으나, 어리굴젓, 갈치속젓, 가자미식해에서 최대 2.40 log CFU/g으로 검출되었다. 젖산균은 모든 시료에서 많은 양이 검출되었고, 특히 가자미식해에 가장 많이 존재하였다. 젓갈의 마이크로바이옴 분석 결과, 종(genus) 수준에서 총 638개의 세균이 동정되었다. 젓갈에는 유용 미생물과 잠재적 위해 미생물이 모두 존재하는 것이 확인되었다. 과(family) 수준에서는 Leuconostocaceae가 전체 시료의 미생물 군집의 40.41%를 구성하여 가장 풍부하게 존재하였고, 특히 낙지젓의 미생물 군집에서는 65.35%를 차지하고 있었다. 잠재적 위해 미생물로 널리 알려진 Enterobacteriaceae와 Staphylococcus는 명란젓에서 많이 검출되었다. 다양성 분석을 통해 젓갈의 원재료가 되는 수산물의 종류에 따라 젓갈의 미생물 군집 구성이 서로 달라질 수 있음을 확인하였다. 또한, 미생물 기능성 분석은 젓갈의 종류에 따라 상이한 미생물 군집이 궁극적으로 젓갈의 향미성분에 영향을 미쳐 젓갈의 품질 및 소비자 기호도에도 영향을 미칠 것으로 예상된다. 본 연구는 차세대 염기서열 분석 기술과 배양 기반의 분석을 동시에 수행하여 젓갈의 복잡한 미생물 생태계에 대한 깊은 이해를 돕고자 하였다. 더 나아가, 젓갈 외에도 수산물 기반의 발효 식품, 기타 수산 식품 제조 산업에서 미생물의 기초적인 역할을 이해하는 데 기반자료로써 활용될 수 있다.;Fish sauce is a representative fermented fishery product and made of various raw materials and widely used as an ingredient for other foods like Kimchi. Fish sauce, as a fermented product, contains multitudes of bacteria; nonetheless, little is known about the microbiota of fish sauce. Using 16S rRNA metagenome sequencing and a culture-dependent technique, this research conducted in order to identify the microbial ecology of fish sauce. Different types (10 types based on the raw material: shrimp, squid, oyster, Alaska pollock roe, cutlassfish intestine, beka squid, croaker, long arm octopus, flatfish, and damselfish) and two different brands of fish sauce were collected in two seasons (summer and winter) (n = 120). Aerobic plate counts of samples collected in summer (average 5.87 log CFU/g) were higher than in winter (average 5.05 log CFU/g). Coliforms were not discovered in most samples but detected in oyster, cutlassfish intestine, and flatfish sauce (ND–2.40 log CFU/g). Lactic acid bacteria were abundant in all samples, especially in flatfish sauce. At the genus level, 638 microorganisms were discovered in fish sauce. Fish sauce contains both beneficial and potentially hazardous bacteria. Leuconostocaceae, which showed the largest relative abundance at the family level in fish sauce (34.97%), were especially prominent in long arm octopus sauce (65.35%). Enterobacteriaceae and Staphylococcus, potentially dangerous bacteria, were detected in Alaska pollock roe sauce. Diversity analysis demonstrated that raw materials had a substantial impact on the variability in the microbiota of fish sauce. The present study gives an in-depth understanding of the complex microbiome of fish sauce, which provides a foundation for research on seafood and related seafood industries.