• 검색 결과가 없습니다.

A Comparison of the Microbial Diversity in Korean and Chinese Post-fermented Teas

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "A Comparison of the Microbial Diversity in Korean and Chinese Post-fermented Teas"

Copied!
10
0
0

로드 중.... (전체 텍스트 보기)

전체 글

(1)

한국과 중국 미생물 발효차의 미생물 군집분석 및 비교

김병혁1, 장종옥1, 좌재호1, 김진아1, 송승엽1, 임찬규1, 김천환1, 정영빈1, 성기철1, 김희식2, 문두경1*

1농촌진흥청국립원예특작과학원온난화대응농업연구소

2한국생명공학연구원세포공장연구센터

Received: February 28, 2017 / Revised: March 22, 2017 / Accepted: March 23, 2017

서 론

차는세계적으로넓게음용되는음료로서거의모든나라 에서소비되고있으며

,

중국

,

일본

,

한국등의동아시아지역 에서오랜시간동안음용되어왔다

.

차나무

(Camellia sinesis L.)

다년생상록관목으로한국

,

중국

,

일본을비롯한아시

,

아프리카

,

러시아등의아열대지역과온대지역에걸쳐 넓게재배되고있으며

,

추출물에는카페인

,

아미노산

,

리페놀

(

카테킨

)

등의다양한성분을함유하고있다

[1].

최근 세계적으로건강에대한관심이증가되고

,

추출물의다양 건강증진효과

(

예방

,

심혈관계

,

신경계

)

보고되면 차에대한관심과소비가증가되고있다

[2

5].

차는제조방법에따라녹차

,

반발효차

(semi-oxidation tea),

발효차

(oxidation tea),

후발효차

(post-fermented tea)

분되며

,

제조발효방법과발효강도에의해추출물내의 성분

,

,

향기

,

등이차이를보이고있다

[6].

후발효차는 찻잎의미생물발효를통해제조된다

.

일반적으로후발효차 불발효차인녹차에비해맛이부드럽고발효를통하여

gallic acid, methoxy phenolic compound, poly-flavonoids

증가되어후발효차의항균작용

,

혈중콜레스테롤감소효

,

항산화활성등이보고되었으며

,

후발효차에대한관심

증가되고 있다

[7

10].

대표적인 후발효차는 중국의

Yunnan pu-erh tea, Hunan Fu-zhuan tea, Hubei Qing- zhuan tea, Sichuan Bian-xiao tea, Guangxi Liu-bio tea

있으며

,

이중

Yunnan pu-erh tea

가장널리알려졌다

.

전통의후발효차는알가차

(

경남하동

)

단차

(

전남남원

)

등이생산되고있는실정으로

,

미생물발효에의한후발효차 동아시아에서제한적으로생산되고있다

[7].

후발효차는미생물의발효정도에따라서차의맛과향이

A Comparison of the Microbial Diversity in Korean and Chinese Post-fermented Teas

Byung-Hyuk Kim

1

, Jong-Ok Jang

1

, Jae-Ho Joa

1

, Jin-Ah Kim

1

, Seung-Yeob Song

1

, Chan Kyu Lim

1

, Chun Hwan Kim

1

, Young Bin Jung

1

, Ki-Cheol Seong

1

, Hee-Sik Kim

2

, and Doo-Gyung Moon

1

*

1

Agricultural Research Institute for Climate Change, National Institute of Horticultural and Herbal Science, RDA, Jeju 63240, Republic of Korea

2

Cell Factory Research Center, KRIBB, Daejeon 34141, Republic of Korea

Tea is the most popular beverage in the world. The three main types are green, black, and post-fermented.

Post-fermented teas are produced by the microbial fermentation of sun-dried green tea leaves (Camellia sinensis). In this study, the composition of the bacterial communities involved in the production of traditional oriental post-fermented teas (Korean algacha, dancha, and Chinese pu-erh) were investigated using 16S rRNA gene analysis. The dominant microorganisms present in the post-fermented teas included the α-proteobacteria Rhodobacteraceae and Sphingomonas, and the γ-proteobacteria Pantoea. Cluster analysis confirmed that the microbial populations present in both Korean and Chinese post-fermented teas grouped into the same class. Interestingly, the dominant microorganism present in the Korean post- fermented teas was a bacterium, while for the Chinese post-fermented tea, it was a fungus.

Keywords: Camellia sinensis, double gradient-DGGE, microbial community, post-fermented tea, tea

*Corresponding author

Tel: +82-64-741-2564, Fax: +82-64-749-2066 E-mail: [email protected]

© 2017, The Korean Society for Microbiology and Biotechnology

(2)

결정되기때문에

,

미생물의역할이매우크다

.

그러나

,

현재 우리나라차에관한연구는불발효차인녹차가주를이루고 있으며

,

후발효차에대한연구는매우부족하며중국의후발 효차인보이차의숙성에관한연구들이주를이루고있다

[11

14].

이에비해

,

한국후발효차인알가차와단차의발효

미생물에관한연구는전무한상태이며

,

후발효차의발효 관여미생물에대한연구역시매우부족하다

.

실제환경에 미생물들은주변환경에따라다른미생물들과상호작용 통해군집을형성하며

,

미생물군집의특성은개별적으로 존재하는미생물과는다른특성을가지며

,

미생물간의상호 작용을통해발현적특성을가진다

.

따라서미생물개체 이해하는것보다미생물군집을이해하는것이매우중요

하게여겨지고있다

[15

17].

미생물작용으로숙성되는미생

물발효차에있어숙성미생물군집구조를규명하는연구는 후발효차의특성과품질을파악하는데매우중요한사항이 판단된다

.

이러한미생물군집구조를조사하는방법 전통적인배양방법을통해배지상에서배양가능한미생물은 전체미생물중에

1%

미만으로미생물다양성과군집구조를 조사하는데한계가있다

.

이에

16S rRNA

유전자를이용한 분자생태학적방법들은생태학적인관계를규명하기위해 용되고있다

[16, 18].

한국전통후발효차

(

알가차

,

단차

)

중국전통후발효차 보이차의발효과정에관여하는미생물을규명하는것은 후발효차특성을파악하고품질을향상시키기위해필요 연구로

,

후발효차숙성에관여하는미생물군집분석을 자생태학적기법을통해분석하였다

.

연구를통한미생물 생태학적기초지식은후발효과정에서미생물간의상호작 용을이해하는데기여할것으로판단된다

.

재료 및 방법

시료

한국전통후발효차인알가차와단차는

2015

제조되었

,

중국보이차는

2015

제조된

O

사의후발효차

(

보이차

1)

T

사의후발효차

(

보이차

2)

각각분석하였다

.

DNA 추출

Total DNA

후발효차

0.5 g

사용했고

, Fast DNA Spin kit for Soil (MP bio, Korea)

이용하여추출하였다

.

추출된

DNA

농도순도는

NanoDrop ND-2000 (Thermo Scientific, USA)

이용하여확인하였다

.

미생물 군집분석을 위한 PCR

미생물다양성을확인하기위해시료로부터얻은

DNA

주형으로

1

PCR

nested-PCR

반응을 수행하였다

[19,

20]. 1

PCR

27F (5'-AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG-3')

1541R (5'-AAG GAG GTG ATC CAN CCR CA- 3')

이용하여

50

μ

l

안에

1× PCR buffer, 20 mM MgCl

2

, 40 mM dNTP mixture,

primer (1

μ

M), template DNA

0.5 U Taq polymerase

첨가하였다

. PCR

반응조건은 우선

94

℃에서

5 min

동안

DNA

pre-denaturation

시킨

, 94

℃에서

45 sec denaturation, 56

℃에서

45 sec annealing, 72

℃에서

45 sec extension

25 cycles

수행

72

℃에서

7 min

동안

final extension

수행하였다

. PCR

산물은

ethidium bromide

염색

1% agarose gel

확인하였다

. Double Gradient-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DG-DGGE)

분석을위하여

, 1

PCR

증폭산물을주형으로

2

PCR

수행하였으며

,

이때

16S rDNA

증폭하기 위하여 사용된

primer

40

개의

GC- clamp

붙은

341F-GC (5'-CGC CCG CCG CGC GCG GCG GGC GGG GCG GGG GCA CGG GGG GCC TAC GGG AGG CAG CAG-3')

786R (5'-CTA CCA GGG TAT CTA ATC-3')

이용하였다

[21

23]. 2

PCR

위한

PCR

혼합물은

1

PCR

사용된 것과동일하며

,

사용된

PCR

반응조건은

94

℃에서

5 min

동안

DNA

pre- denaturation

시켜

, 94

℃에서

45 sec denaturation, 60

℃에

45 sec annealing, 72

℃에서

45 sec extension

하고

72

에서

7 min

동안

final extension

수행하였다

. Annealing

온도는초기에는

60

℃에서시작해서

1 cycle

0.5

감소 하게

20 cycles

수행하였고

,

50

℃에서

15 cycles

행하여

touch-down PCR

완료하였다

.

얻어진

2

PCR

산물을이용하여

DG-DGGE

수행하였다

[20].

DG-DGGE 운전조건

PCR

산물은

Dcode

TM

System (Bio-Rad)

이용하여

DG- DGGE

수행하였다

[20, 24]. DG-denaturing gradient gel

8

12% polyacrylamide (37.5:1=acrylamide:bisacrylamide)

urea

formamide

변성제를

40

70%

까지농도구배가 성되도록제작하였으며

,

제작된

DG-DGGE gel

PCR

증폭 산물을

30

μ

l

loading

하여

1× TAE buffer (40 mM Tris, 20 mM acetic acid, 1 mM EDTA, pH 8.0)

에서

60

, 110 V

21

시간동안전기영동하였다

.

전기영동이끝난

DG- DGGE gel

ethidium bromide (1:10,000)

에서염색한

, UV

확인하였다

[16].

16S rRNA gene clone library

를 통한 미생물 군집분석

16S rRNA gene clone library

분석을 위한

PCR

27F

(5'-AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG-3')

1541R (5'-

AAG GAG GTG ATC CAN CCR CA-3')

사용하였으며

[23].

각각의

primer

이용하여

50

μ

l

안에

10× PCR

(3)

buffer, 20 mM MgCl

2

, 40 mM dNTP mixture,

primer (1

μ

M), template DNA

0.5 U Taq polymerase

첨가하

PCR

수행하였다

.

반응조건은

94

o

C

에서

5 min

동안

DNA

pre-denaturation

시켜

, 94

o

C

에서

1 min denaturation, 60

℃에서

1 min annealing, 72

℃에서

1 min 30 sec extension

하고

72

℃에서

5 min

동안

final extension

수행하였다

. 16S rRNA gene clone library

구축을위해

PCR

증폭산물을

1% agarose gel

loading

1,500 bp

크기의

band

잘라

, LaboPass Gel Extraction kit (CosmoGen)

이용하여 정제한

, All-in-one vector (Biofact)

ligation

하고

,

plasmid

E. coli DH5

α

(RBC Korea)

넣은

LB + kanamycin (50

μ

g/ml)

배지에서키워 생성된 군집락들을

16S rRNA

유전자분석에이용하였으며

,

모두

241

개의군집 락을분석하였다

.

염기서열분석

DG-DGGE gel

상에서다른위치에존재하는

DNA

단편

들을회수하기위하여각각의

band

선택한

,

잘라내어

3

DW 50

μ

l

첨가하고

4

℃에서하룻밤동안방치하여 등액을취하였다

. Band

에서회수한

DNA

주형으로

nested PCR

사용한

primer

이용하여재증폭하였으며

, PCR

물은

agarose gel

에서 전기영동하여

DNA recovery kit (Biofact)

정제한

cloning

하였다

. Cloning

All-in-one vector (Biofact)

이용하였고

,

제조사가제시한방법을 수행하였으며

,

삽입된

16S rRNA

유전자의염기서열은

3730xl DNA Analyzer (ABI)

이용하여결정하였다

.

결정 염기서열은

NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov)

GenBank database

이용하여

BLAST search

통해분석하였다

.

또한

, Phylogenetic tree

ClusterX

이용하여미생물간 상동성을 분석하고

, MEGA 5.0

neighbor-joining

method

이용하여유전적계통분류를수행하였다

[25].

미생물 군집 비교를 위한 정량 Real time PCR

시료별미생물의군집의크기를정량적으로평가하기

위해

qPCR

수행하였다

.

미생물군집을정량하기위해서

27F

518R (5'-ATT ACC GCG GCT GCT GG-3') primer

이용하였고

[26], E. coil DH5

α의

total DNA

주형으로

PCR

수행하여

491 bp

PCR

산물을얻었다

.

또한

,

곰팡 군집의정량을위해

SR-4F (5'-AG CCG CGG TAA TTC CAG CT-3')

SR-7R (5'-TCC TTG GGC AAA TGC TTT CGC-3')

이용하였고

, Aspergillus total DNA

주형으로 하여

388 bp

PCR

산물을얻었다

[27].

각각의

PCR

산물은

All-in-one vector (Biofact, Korea)

cloning

하였으며

, plasmid DNA

LaboPass Mini Kit (CosmoGen, Korea)

이용하 추출하였다

.

염기서열분석은

M13-20F and M13-20R

(All-in-one Vector Systems manual)

이용하여분석하였

, BLAST search

통해확인하였다

.

염기서열이확인된

plasmid DNA

real-time PCR

기기를이용하여

melting curve (Bio-Rad, USA)

분석정량분석을위한표준유전

(artificial standard clone)

사용하였다

.

정량

PCR

위해

CFX96 Touch

TM

Real-Time PCR Detection System (Bio-Rad)

iTaq

TM

SYBR

®

Green Supermix with ROX (Bio-Rad)

이용하였다

.

미생물

16S rRNA

유전자정량

PCR

각각의

primer

이용하였으며 반응조건은

95

℃에서

15 min

동안

pre-denaturation

시켜

, 95

℃에서

30 sec denaturation, 67

℃에서

30 sec annealing, 72

℃에서

30 sec extension

fluorescence

측정하고

45 cycles

수행하였다

.

그리고

final extension

72

℃에서

5 min

동안수행하였다

. Melting curve

분석은

65

℃부터

95

까지

0.2

℃씩증가시키면서

fluorescence

측정하였다

.

팡이군집의정량을위해서앞서사용된

PCR program

용하였으며

, annealing

온도는

69

℃에서수행하였다

.

정량을위해서표준유전자를

serial dilutions

하여

Real time-PCR

수행하였으며

, DNA

농도는

NanoDrop ND- 2000 (Thermo Scientific, USA)

이용하여

1 ng/

μ

l

분석 이용하였다

[16, 28].

결과 및 고찰

미생물후발효차는동아시아에서제한적으로생산되며

,

생물의발효과정으로제조되기때문에녹차

,

홍차등과구별 되는특유의

,

,

향을지니게된다

.

연구에서는한국 전통후발효차와중국의후발효차의품질을결정짓는 생물군집구조를분석

·

비교하여한국후발효차

(2

시료

)

중국후발효차

(2

시료

)

공통점과차이점을규명하고 하였다

.

DG-DGGE를 통한 미생물 군집분석

한국의알가차와단차그리고중국의보이차는전통미생 물발효차로서연구에사용한시료는

2015

제조하여

1

숙성된후발효차를이용하였다

.

연구에서는개선된

DG- DGGE

기법을사용하였다

.

기존

DGGE

기법은

homo-duplexs

분리하지못하는데비해

DG-DGGE

에서는분리가가능

하기때문에보다정확한염기서열간의차이를구분할 다는장점을가지고있다

[29

31].

시료로부터

total DNA

획득하였으며

,

미생물

universal primer

341F-GC

786R primer

이용하여

PCR

증폭산물을얻었고

,

군집구 조를확인하는데유용한기법인

DG-DGGE

이용하여 생물군집구조분석을수행하여미생물군집패턴을확인하 였다

(Fig. 1).

또한

,

미생물군집분석을위한밴드동정을

(4)

DG-DGGE gel

로부터알가차와단차에서

7

개의밴드와 보이차에서

3

개의밴드를회수하여염기서열을결정하였으

, NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov)

GenBank database

이용하여

BLAST search (blastn)

통해상동성을비교 검색하였다

(Table 1). DG-DGGE

통한후발효차우점 생물분석은

genus

수준에서

6

종의미생물을동정했고

, Pseudomonas (band 1, 2, 3) Burkholderia (band 4), Shigella sonnei (band 5), Ralstonia solanacearum (band

6, 7, 9), Sphingomonas (band 8)

Enterobacter (band 10)

확인되었다

(Table 1).

미생물군집구조분석을수행한결과

DG-DGGE

밴드 턴이전체적으로유사하였지만

,

한국의후발효차와중국의 후발효차간의매우적은밴드패턴의차이를확인할 었다

. 9

밴드는중국의보이차에서만관찰되었고

,

염기서 분석결과

Uncultured Ralstonia (LN624415)

보이차에 서만확인되었다

(Fig. 1, Table 1). DG-DGGE

분석을통해

,

후발효차에존재하는미생물는매우유사하나

,

한국후발효 차간

,

중국후발효차간의각각미생물군집의유사성을확인 하였다

.

이러한밴드차이를활용하여한국전통후발효차와 중국의후발효차를구별할있는가능성을확인하였다

.

,

미생물군집분석을통한원산지구별방법이정립되기 위해서는많은연구가수행되어야것으로판단된다

.

16S rRNA

유전자를 통한 미생물 군집분석

16S rRNA gene clone library

통해미생물군집의다양 성과군집의크기를확인하였다

.

미생물

universal primer

27F

1542R

이용하여

PCR

증폭산물을 얻었으며

, cloning

통하여

16S rRNA

유전자염기서열을분석하였고

, NCBI

BLAST search

통해검색하고동정하였다

.

한국 후발효차인알가차의

16S rRNA

유전자의미생물군집분석 결과

Rhodobacteraceae (27.6%), Pantoea ananatis (13.8%), Roseomonas (13.8%)

Uncultured bacterium (13.8%)

각각우점하였으며

,

단차의미생물군집은

Rhodobacteraceae (27.1%), Acidovorax (23.7%), Pantoea ananatis (10.2%)

Pseudomonas (10.2%)

우점하였다

.

그리고중국의전통 발효차인보이차

1

미생물군집분석결과

Pantoea allii (19.4%), Gemmobacter caeni (16.1%), Sphingomonas (16.1%)

Reyranella (12.9%)

우점하고있으며

,

보이차

2

미생 군집 분석결과

Sphingomonas (17.7%), Exiguobacterium (16.1%), Pantoea allii (16.1%)

Klebsiella (12.9%)

Table 1. Identity of the bands obtained from 16S rRNA gene DG-DGGE profile of the oriental traditional post-fermented tea.

Band no. Accession no. Description Similarity

1 NR113600 Pseudomonas azotoformans strain NBRC 12693 100%

2 KX769816 Pseudomonas sp. strain PDSM-TXL-1 99%

3 KF147044 Pseudomonas azotoformans strain R2SpM3P1C3 99%

4 KR154612 Burkholderia sp. BL9 I2R2 96%

5 NR104826 Shigella sonnei strain CECT 4887 99%

6 JQ655458 Ralstonia solanacearum strain in4ss52 100%

7 JQ655458 Ralstonia solanacearum strain in4ss52 100%

8 KU199717 Sphingomonas sp. SG124 98%

9 LN624415 Uncultured Ralstonia sp. OH 55 99%

10 KR189894 Enterobacter sp. UIWRF0151 99%

Fig. 1. DG-DGGE patterns of 16S rDNA fragments of oriental

post-fermented tea bacteria. (A) Algacha, (B) Dancha, (C) Pu-

erh tea 1, and (D) Pu-erh tea 2.

(5)

으로우점하는것을확인하였다

(Fig. 2, Table 2).

한국후발효차인알가차와단차에가장우점하는미생물

Rhodobacteraceae (

α

-proteobacteria,

알가차

; 27.6%,

; 27.1%)

규명되었으나

,

중국의후발효차인보이차

2

에서는

Pantoea allii (

γ

-proteobacteria,

보이차

1; 19.4%,

보이차

2; 16.1%)

Sphingomonas (

α

-proteobacteria,

보이

1; 16.1%,

보이차

2; 17.7%)

우점하는것으로분석되었

.

미생물후발효차에우점하는미생물은α

-proteobacteria (Rhodobacteraceae, Roseomonas, Gemmobacter, Reyranella, Sphingomonas, Thioclava)

γ

-proteobacteria (Acidovorax, Aeromonas, Klebsiella, Pantoea, Pseudomonas

)

전체 적으로우점하는것으로분석되었고

,

α

-proteobacteria

γ

- proteobacteria

우점률은모든후발효차에서

79%

이상으 확인되었다

(Fig. 3, Table 2). Pantoea

주로식물의

등에서분리가되었으며

, meta-genome

분석을통해떡차에

우점하며

,

발효과정에서도

Sphingomonas

Bacillus

함께우점하고있다고보고되었다

[32, 33].

또한

, Polyphenol tannic acid

gallic acid

분해과정에관여하는

gallic acid decarboxylase

Pantoea agglomerans T71

에서 발견되었 으며

, gallic acid

tannic acid

생물학적전환이보고되었

[34].

또한

, Pantoea dispersa Y08

carotenoids

아로 화합물로전환시키는것이보고되었다

[35]. Sphingomonas

Rhodobacteraceae

현재까지다양한방향족화합물을 분해한다는많은보고가있으며

,

한국과해외의전통발효식 품을제조하는데관여하는중요한발효미생물로알려져 있다

[36

41].

이와같이

gallic acid, carotenoides

방향족 화합물의생물전환능력이보고된

Pantoea

Sphingomonas

후발효차에서우점하고있는것을고려하면후발효차의 발효과정에서중요한역할을하는것으로판단된다

.

16S rRNA gene clone library

분석결과주목할점은한국 후발효차에우점하고있는

Rhodobacteraceae

2

종의 국차에서만검출되었으며

, Pantoea vegans (

γ

-proteobacteria)

한국의후발효차에서만검출되었다

.

또한

,

보이차에우점 하는

Pantoea allii

Sphingomonas

한국의후발효차에 서는검출되지않았으며

, Gemmobacter, Klebsiella, Reyranella, Shigella, Thioclava

중국의보이차에서만검출되었다

.

,

미생물군집분석결과를기반으로시료간차이와유사성 규명하기위해

SPSS program (SPSS V18, USA)

이용 하여분석하였다

[42].

시료에서우점하는군집과크기를

기반하여분석한결과는

Fig. 4

같으며한국의후발효차와

중국의후발효차가뚜렷하게구분되었다

.

향후미생물군집 분석을통해산지에따른후발효차를구분할있는가능 성이있을것으로기대된다

.

이를위해서는후발효차에관한 활발한연구를통해많은지식이축적되기를기대한다

. Fig. 2. Dominant bacterial operational taxonomic units detected in the post-fermented tea 16S rRNA gene clone libraries.

(A) Algacha, (B) Dancha, (C) Pu-erh tea 1, and (D) Pu-erh tea 2.

(6)

후발효차 우점 미생물의 군집 크기 비교

연구는후발효차의군집분석을수행하여우점미생물 분석하고

,

한국후발효차와중국후발효차박테이라와 팡이군집크기를분석하였다

.

총균수는

Real-time PCR

이용하여측정하고군집의크기를비교하였다

(Fig. 5).

미생 물의총균수는알가차

1.46 × 10

6±

1.32 × 10

5

copy number,

단차

1.69 × 10

6±

6.34 × 10

5

copy number,

보이차

1

6.00 × 10

5±

4.11 × 10

4

copy number,

보이차

2

2.63 × 10

5±

5.95 × 10

4

copy number

분석되었다

.

결과로부터한국 후발효차인알가차와단차의미생물는

1.46 × 10

6

copy number

이상이고

,

중국후발효차인보이차미생물는

6.00 × 10

5

copy

number

이하로한국후발효차미생물군집이중국후발효

미생물군집에비해

2.5

이상것으로분석되었다

.

곰팡이의총균수분석결과는알가차

5.61 × 10

3±

2.63 × 10

2

copy number,

단차

2.49 × 10

2±

3.09 × 10

1

copy number,

보이차

1

1.47 × 10

4 ±

1.75 × 10

3

copy number,

보이차

2

1.86 × 10

4±

1.68 × 10

3

copy number

분석되었다

.

후발효차곰팡이군집크기는

1.47 × 10

4

copy number

상이며

,

한국후발효차곰팡이군집은

5.61 × 10

3

copy number

이하로중국후발효차곰팡이군집이한국후발효차군집에 비해

2.6

이상것으로분석되었다

.

분석결과를 통해한국후발효차는미생물군집이곰팡이군집보다

,

중국후발효차는곰팡이군집이미생물군집보다 것을확인하였다

.

중국후발효차인보이차의발효과정에서 분자생물학적 기법을 통해 발효미생물을 분석한 결과

Aspergillus

Penicillium

같은곰팡이가우점한다고보고

Table 2. Analysis of microbial community structure of the oriental traditional post-fermented tea based on 16S rRNA gene clone library analysis.

Operational taxonomic unit (OTU)

Algacha Dancha Pu-erh tea 1 Pu-erh tea 2

Clone number

Composi- tions

Clone number

Composi- tions

Clone number

Composi- tions

Clone number

Composi- tions

Acidovorax delafieldii 14 23.7%

Acinetobacter 4 6.9%

Aeromonas hydrophila 2 3.4%

Aquimonas voraii 1 1.6%

Burkholderia gladioli 2 3.4%

Exiguobacterium aurantiacum 4 6.9% 4 6.8% 6 9.7% 10 16.1%

Gemmobacter caeni 10 16.1% 3 4.8%

Klebsiella oxytoca 4 6.5% 8 12.9%

Methylobacterium radiotolerans 4 6.5%

Pantoea allii 12 19.4% 10 16.1%

Pantoea ananatis 8 13.8% 6 10.2% 4 6.5%

Pantoea vagans 6 10.3% 4 6.8%

Pseudomonas chengduensis 4 6.9% 6 10.2% 2 3.2%

Reyranella massiliensis 8 12.9% 4 6.5%

Roseomonas 8 13.8% 0.0%

Shigella flexneri strain 2 3.2% 1 1.6%

Sphingomonas oryziterrae 10 16.1% 11 17.7%

Thioclava atlantica 5 8.1% 6 9.7%

Uncultured bacterium clone

HH_aai33d01 8 13.8% 3 4.8%

Uncultured bacterium clone MACA-MR13 3 5.1%

Uncultured Rhodobacteraceae bacterium clone 3D6

16 27.6% 16 27.1%

Uncultured Rhodospirillales bacterium clone blastula 6

2 3.4%

58 100.0% 59 100.0% 62 100.0% 62 100.0%

(7)

Fig. 3. Phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequence using the neighbor-joining methods showing the oriental tradi-

tional post-fermented tea. *16S rRNA gene clone library, **DG-DGGE.

(8)

되었으며

,

미생물보다곰팡이류에의한발효연구가주를 루고있는실정이다

[13, 43, 44].

이에한국후발효차는미생 물에의한발효과정이이루어질가능성이크며

,

중국 발효차는곰팡이에의한발효과정이이루어질있다고 단할있다

.

연구는한국후발효차와중국후발효차의미생물군집 분자생물학적기법으로분석하였다

.

결과

,

한국후발효 차에는

Rhodobacteraceae

우점하고있으며

,

중국후발효

차에는

Pantoea

Sphingomonas

우점하는것으로규명 하였다

.

또한

,

후발효차미생물

(

미생물곰팡이

)

군집의 크기를비교한결과

,

미생물군집은한국의후발효차가중국 후발효차보다크며

,

곰팡이군집의크기는중국의후발효 차가한국의후발효차보다것으로확인되었다

.

이는한국 중국의녹차발효과정에관여하는미생물이서로다르다 것을추론할있다

.

향후

,

연구결과를활용하여 발효차원산지구별에기여할있을것으로기대한다

.

요 약

차는세계적으로인기있는음료로서

,

종류는불발효차

(

녹차

),

반발효차

(

우롱차

),

완전발효차

(

홍차

),

후발효차등으 구분된다

.

후발효차는차나무

(Camellia sinensis)

잎을 미생물발효과정을거쳐생산된다

.

연구에서한국후발 효차

(

알가차

,

단차

)

중국후발효차

(

보이차

2

)

우점하 미생물분석을위해

16S rRNA

유전자를이용하였다

.

발효차에 우점하는 미생물은 α

-proteobacteria

속하는

Rhodobacteraceae

Sphingomonas,

γ

-proteobacteria

하는

Pantoea

우점하였다

.

미생물군집

cluster

분석결과

,

후발효차와중국후발효차는다르게분류됨을확인하였

.

또한

,

매우흥미롭게도한국후발효차는미생물이우점 하였고중국후발효차는곰팡이가우점하는것으로분석되 었다

.

Acknowledgments

This study was supported by 2016 the RDA Fellowship Program (PJ011964) of National Institute of Horticultural and Herbal Science, Rural Development Administraion, Republic of Korea.

References

1. Ho CT, Lin JK, Shahidi F. 2008. Tea and tea products: chemistry and health-promoting properties. CRC press, Boca Raton.

2. Zaveri NT. 2006. Green tea and its polyphenolic catechins:

medicinal used in cancer and noncancer application. Life Sci.

78: 2073-2080.

3. Basu A, Lucas EA. 2007. Mechanisms and effects of green tea on cardiovascular health. Nutr. Rev. 65: 361-375.

4. Weinreb O, Amit T, Mandel S, Youdim MB. 2009. Neuroprotec- tive molecular mechanisms of (-)-epigallocatechin-3-gallate: a reflective outcome of its antioxidant, iron chelating and neuri- togenic properties. Gene Nutr. 4: 283-296.

5. Yang CS, Wang X, Lu G, Picinich SC. 2009. Cancer prevention by tea: animal studies, molecular mechanisms and human rele- vance. Nat. Rev. Cancer. 9: 429-439.

6. Shon MY, Kim SH, Nam SH, Park SK, Sung NJ. 2004. Antioxidant Fig. 4. Cluster analysis of bacterial 16S rRNA gene in post-

fermented tea.

Fig. 5. qRT-PCR for 16S rRNA gene and 18S rRNA gene of bac-

teria & fungi in post-fermented teas. (A) Bacterial community

and (B) Fungi community.

(9)

activity of Korean green and fermented tea extracts. J. Life Sci.

14: 920-924.

7. Lv H-P, Zhang YJ, Lin Z, Liang YR. 2013. Processing and chemi- cal constituents of Pu-erh tea: A review. Food Res. Int. 53: 608- 618.

8. Heo BG, Park YS, Chon SU, Lee SY, Cho JY, Gorinstein S. 2007.

Antioxidant activity and cytotoxicity of methnol extracts from aerial partsw of Korean salad plants. BioFactors. 30: 79-89.

9. Zhang L, Zhang ZZ, Zhou YB, Ling TJ, Wan XC. 2013. Chinese dark teas: Postfermentation, chemistry and biological activi- ties. Food Res. Int. 53: 600-607.

10. Chen YS, Liu BL, Chang YN. 2010. Bioactivities and sensory evaluation of Pu-erh teas made from three tea liaves in an imporved pile fermentation process. J. Biosci. Bioeng. 109: 557- 563.

11. Zhao M, Xiao W, Ma Y, Sun T, Yuan W, Tang N, et al. 2013. Sturc- ture and dynamics of the bacterial communities in fermenta- tion of the traditional Chinese post-fermented pu-erh tea revealed by 16S rRNA gene clone library. World J. Microbiol. Bio- technol. 29: 1877-1884.

12. Zhang W, Yang R, Fang W, Yan L, Lu J, Sheng J, Lv J. 2016. Char- acterization of thermohilic fungal community associated with pile fermentation of Pu-erh tea. Int. J. Food Microbiol. 227: 29- 33.

13. Abe M, Takaoka N, Idemoto Y, Takagi C, Imai T, Nakasaki K.

2008. Characteristic fungi observed in the fermentation pro- cess for Puer tea. Int. J. Food Microbiol. 124: 199-203.

14. Zhu Y, Luo Y, Wang P, Zhao M, Li L, Hu X, Chen F. 2016. Simulta- neous determination of free amino acids in Pu-erh tea and their changes during fermentation. Food Chem. 194: 643-649.

15. Kim BH, Baek KH, Cho DH, Sung Y, Ahn CY, Oh HM, et al. 2009.

Analysis of microbial community during the anaerobic dechlo- rination of tetrachloroethylene (PCE) in stream of Gimpo and Inchon areas. Kor. J. Microbiol. 45: 140-147.

16. Kim BH, Ramanan R, Cho DH, Oh HM, Kim HS. 2014. Role of Rhi- zobium, a plant growth promoting bacterium, in enhancing algal biomass through mutualistic interaction. Biomass & Bio- energy. 69: 95-105.

17. Cho D-H, Ramanan R, Heo J, Lee J, Kim B-H, Oh H-M, Kim H-S.

2015. Enhancing microalgal biomass productivity by engineer- ing a microalgal-bacterial community. Bioresour. Technol. 175:

578-585.

18. Kim BH, Baek KH, Cho DH, Sung Y, Koh SC, Ahn CY, et al. 2010.

Complete reductive dechlorination of tetrachloroethene to ethene by anaerobic microbial enrichment culture developed from sediment. Biotechnol. Lett. 32: 1829-1835.

19. Muyzer G. 1999. DGGE/TGGE a method for identifying genes from natural ecosystems. Curr. Opin. Microbiol. 2: 317-322.

20. Muyzer G, de Waal EC, Uitterlinden AG. 1993. Profiling of com- plex microbial populations by denaturing gradient gel electro- phoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA. Appl. Environ. Microbiol. 59: 695- 700.

21. Jaspers E, Nauhaus K, Cypionka H, Overmann J. 2001. Multi- tude and temporal variability of ecological niches as indicated by the diversity of cultivated bacterioplankton. FEMS Microbiol.

Ecol. 36: 153-164.

22. Ishii K, Fukui M. 2001. Optimization of annealing temperature to reduce bias caused by a primer mismatch in multitemplate PCR. Appl. Environ. Microbiol. 67: 3753-3755.

23. Forney LJ, Zhou X, Brown CJ. 2004. Molecular microbial ecol- ogy: land of the one-eyed king. Curr. Opin. Microbiol. 7: 210- 220.

24. Lee JW, Kim BH, Ahn CY, Kim HS, Yoon BD, Oh HM. 2005. Analy- sis of microbial community during the anaerobic dechlorina- tion of Perchloroethylene and Trichloroethylene. Korean J.

Microbiol. 41: 281-286.

25. Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S.

2011. MEGA5: Molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 28: 2731-2739.

26. Murray AE, Hollibaugh JT, Orrego C. 1996. Phylogenetic com- positions of bacterioplankton from two California estuaries compared by denaturing gradient gel elctrophoresis of 16s rRNA fragments. Appl. Environ. Microbiol. 62: 2676-2680.

27. Nakayama T, Watanabe S, Mitsui K, Uchida H, Inouye I. 1996.

The phylogenetic relationship between the Chlamydomonad- ales and Chlorococcales inferred from 18S rDNA sequence data. Phycol. Res. 44: 47-55.

28. Kim BH, Ramanan R, Cho DH, Choi GG, La HJ, Ahn CY, et al.

2012. Simple, rapid and cost-effective method for high quality nucleic acids extraction from different strains of Botryococcus braunii. PLoS One. 7: e37770.

29. Cremonesi L, Firpo S, Ferrari M, Righetti PG, Gelfi C. 1997. Dou- ble-gradient DGGE for optimized detection of DNA point mutations. BioTechniques. 22: 326-330.

30. Petri R, Imhoff JF. 2001. Genetic analysis of sea-ice bacterial communities of the Western Baltic Sea using an improved double gradient method. Polar Biol. 2001: 24.

31. Scarpellini P, Braglia S, Carrera P, Cedri M, Cichero P, Colombo A, et al. 1999. Detection of rifampin resistance in Mycobacterium tuberculosis by double gradient-denaturing gradient gel elec- trophoresis. Antimicrob. Agents Chemother. 43: 2550-2554.

32. Baik KS, Seong CN, Hwang YM, Kim GA, Lee NR, Kim D, et al.

2012. Micorbial diversity of Ddek cha using DNA sequence analysis. J. Korean Tea Soc. 18: 86-91.

33. Shim HJ, Cho JY, Moon JH, Kim SJ, Kim D, Shibn KH, Park KH.

2013. Changes of bacterial communites in microbial-fer- mented tea during fermentation. J. Korean Tea Soc. 19: 91-98.

34. Zeida M, Wieser M, Yoshida T, Sugio T, Nagasawa T. 1998. Purifi- cation and characterization of gallic acid decarboxylase from Pantoea agglomerans T71. Appl. Environ. Microbiol. 64: 4743- 4747.

35. Zhao Y, Zhong GF, Yang XP, Hu XM, Mao DB, Ma YP. 2015. Bio-

conversion of lutein to form aroma compounds by Pantoea dis-

persa. Biotechnol. Lett. 37: 1687-1692.

(10)

36. Adriaenssens EM, Guerrero LD, Makhalanyane TP, Aislabie JM, Cowan DA. 2014. Draft genome sequence of the aromatic hydrocarbon-degrading bacterium Sphingobium. sp. strain Ant17, isolated from antarctic soil. Genome Announc. 2:

e00212.

37. Aylward FO, McDonald BR, Adams SN, Valenzuela A, Schmidt Ra, Goodwin LA, et al. 2013. Comparison of 26 Sphingomonad genomes reveals diverse environmental adaptations and bio- degradative capabilities. Appl. Environ. Microbiol. 79: 3724- 3733.

38. Yi L, Su G, Hu G, Peng Q. 2016. Diversity study of microbial community in bacon using metagenomic analysis. J. Food Saf.

DOI 10.1111/jfs.12334.

39. Nam YD, Park SI, Lim SI. 2012. Microbial composition of the Korean traditional food “kochujang” analyzed by a massive sequencing technique. J. Food Sci. 77: M250-M256.

40. Peng Q, Yang Y, Guo Y, Han Y. 2015. Analysis of bacterial diver- sity during acetic acid fermentation of Tianjin Duliu aged vine- gar by 454 pyrosequencing. Curr. Microbiol. 71: 195-203.

41. Kim MJ, Kwak HS, Jung HY, Kim SS. 2016. Microbial communi- ties related to sensory attribbutes in Korean fermented soy bean paste (doenjang). Food Res. Int. 89: 724-732.

42. Koh SC, Choi JH, Kim BH, Kim SE. 2008. Effect of quartz por- phyry on growth of creeping bentgrss (Agrostis stolohifera) and soil bacterial community structures. Korean J. Microbiol. 44:

317-325.

43. Tian J, Zhu Z, Wu B, Wang L, Liu X. 2013. Bacterial and fungal communities in Pu'er tea samples of different ages. J. Food Sci.

78: M1249-M1256.

44. Zhao ZJ, Tong HR, Zhou L, Wang EX, Liu QJ. 2010. Fungal colo-

nization of Pu-erh in Yunnan. J. Food Saf. 30: 769-784.

수치

Fig. 1. DG-DGGE patterns of 16S rDNA fragments of oriental post-fermented tea bacteria
Fig. 3. Phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequence using the neighbor-joining methods showing the oriental tradi- tradi-tional post-fermented tea
Fig. 5. qRT-PCR for 16S rRNA gene and 18S rRNA gene of bac- bac-teria & fungi in post-fermented teas

참조

관련 문서

Changes in the composition and structure of Mediterranean rokey-shore communities following a gradient of nutrient enrichment: Descriptive study and test

This study the changes in structure and mechanical characteristics by the analysis on mechanical characteristics of the welding part and the post weld

As comparing between the process of the sounds of Sino-Korean characters and the manner of them in Chinese character dictionaries which has been published in Korean,

Accordingly, this thesis will analyze the present investment situation in China for Korean firms and the recent transformation of the Chinese

In addition, we mentioned the possibility of solving the ambiguity problems of Korean texts if the types of lexical cohesion discussed in this paper and the Korean

The index is calculated with the latest 5-year auction data of 400 selected Classic, Modern, and Contemporary Chinese painting artists from major auction houses..

1 John Owen, Justification by Faith Alone, in The Works of John Owen, ed. John Bolt, trans. Scott Clark, "Do This and Live: Christ's Active Obedience as the

This paper examines the characteristics of Anchanghu's literature and the significance of literary history by intensively analyzing the Korean poetry,