위대한 파지 탈출: 유제품 문화의 혁신이 유제품 및 그 밖의 분야에서 발효를 변화시키는 방법

많은 유제품 생산자들이 알고 있듯이 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스인 '파지'라고도 함)는 치즈, 요구르트 및 기타 발효 유제품을 제조하는 데 있어 가장 비용이 많이 들고 혼란을 야기하는 문제 중 하나로 남아 있습니다.

이러한 바이러스 감염은 발효를 늦추거나 중단시켜 품질을 떨어뜨리고 때로는 전체 배치를 망칠 수 있으므로 세심한 모니터링과 관리가 필요합니다.

새로운 공동 연구에 따르면 파지 완화에는 파지를 제어하는 것뿐만 아니라 박테리아 자체의 자연 방어 시스템을 활용하는 것도 포함된다는 사실이 밝혀졌습니다. 이번 연구 결과가 유제품 생산과 그 너머에 어떤 변화를 가져올 수 있는지 알아보세요.

dsm-firmenich, APC 마이크로바이옴 아일랜드, INRAE의 획기적인 연구 결과

저희 과학자들은 세계적인 연구 센터인 University College Cork의 APC 마이크로바이옴 아일랜드, 프랑스 국립농업식품환경연구소(INRAE)와 협력하여 이 연구를 수행했습니다.

유제품 발효에 사용되는 주요 박테리아 종인 락토코커스 락티스 가 파지 감염으로부터 보호하기 위해 새롭게 확인된 방어 시스템을 사용하는 방법을 함께 알아냈습니다.

미국 국립과학원 회보(PNAS) 에 게재된 저희 연구는 이러한 박테리아 방어가 어떻게 작동하는지, 파지가 어떻게 이를 피하기 위해 진화하는지, 그리고 이러한 적응에 어떻게 대응하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

이러한 발견은 보다 탄력적인 배양을 설계하고, 보다 안전한 발효 조건을 조성하며, 궁극적으로 유제품 및 기타 식품을 보다 일관되고 효율적으로 대규모로 생산할 수 있는 새로운 기회를 창출합니다.

발견 과정: 박테리아 항파지 무기고 매핑하기

최근 연구에 따르면 파지에 대한 박테리아의 방어는 상상했던 것보다 훨씬 더 다양하고 복잡하다는 사실이 밝혀졌습니다. 그러나 많은 시스템의 경우 분자적 세부 사항은 여전히 알려지지 않았습니다.

이 연구를 위해 락토코커스 락티스 에서 새로 발견된 13가지 내성 시스템을 조사했습니다. 여기에는 레아, 카마데누, 루구티스, 오드물라, 파리, 2형 CBASS, 셉투 및 여러 낙태 감염(Abi) 계열이 포함됩니다. 또한 66개의 '탈출' 파지를 분석하여 박테리아 내성 시스템을 회피하는 데 관여하는 15개의 바이러스 유전자를 확인했습니다. 연구 결과, 저항 시스템 전반에 걸쳐 중복되는 감지 메커니즘, 작동 방식, 취약점 및 고유한 특징이 밝혀졌습니다.

그리고 한 가지 획기적인 발견은 새로운 방어 시스템 중 하나인 Audmula 의 방어 메커니즘이었습니다. 세포 사멸을 유도하여 파지 복제를 중단시키는 기존의 감염 차단 시스템과 달리, 이 시스템은 박테리아 세포벽을 수정하여 파지를 내부에 가두는 것으로 나타났습니다. 이렇게 하면 발효가 진행되는 동안 균이 퍼지는 것을 방지할 수 있습니다.

이러한 행동 방식이 관찰된 것은 이번이 처음입니다. 따라서 이 발견은 박테리아 항파지 방어의 알려진 스펙트럼을 크게 넓히고 유제품 배양의 회복력을 개선할 수 있는 새로운 잠재적 경로를 열어줍니다.

발견에서 유제품 적용까지

이러한 인사이트를 종합하면 박테리아의 항파지 방어와 유제품 발효 중 박테리아가 파지와 상호 작용하는 방식에 대한 보다 완벽한 그림을 그릴 수 있습니다. 이 지식을 통해 유제품 생산자는 특히 치즈 및 기타 발효 유제품의 배양 성능을 강화할 수 있습니다:

• 상호 보완적인 방어 시스템으로 설계된 파지-강력한 스타터 배양액
• 파지 탈출 전략을 예측하는 더 스마트한 로테이션 계획
• 프로덕션 환경 전반에서 수율과 일관성을 보호하는 맞춤형 솔루션

"이제 우리는 박테리아의 항바이러스 방어 기능이 어떻게 작동하는지, 그리고 바이러스가 어떻게 이를 회피하는지 마침내 이해하기 시작했습니다."라고 이 연구의 선임 저자인 APC 마이크로바이옴 아일랜드의 더웨 반 신데렌(Douwe van Sinderen) 교수는 설명합니다. "실질적으로 이러한 발견은 오늘날 유제품 발효가 직면한 파지 문제를 견딜 수 있도록 설계된 차세대 스타터 배양을 위한 길을 열어줍니다."

탁월한 과학을 실제 영향력으로 전환하는 방법

이러한 결과는 최첨단 미생물학 연구가 어떻게 생산자가 직면한 진정한 업계 과제를 해결하는 엔드투엔드 솔루션으로 전환될 수 있는지 명확하게 보여줍니다.

더크 리피츠(Dirk Lippits) 성분 솔루션 부문 수석 부사장(Taste Texture & Health, )은 "이번 연구 결과는 자체 과학적 우수성과 세계적 수준의 연구 파트너십을 결합하여 실제 업계 과제를 해결할 수 있는 힘을 보여줍니다."라고 요약합니다. 이러한 인사이트를 배양 개발에 적용함으로써 우리는 유제품 포트폴리오의 고유한 깊이와 폭을 더하고, 전 세계 유제품 생산자들에게 더욱 탄력적이고 안정적인 발효 성능을 제공할 수 있는 역량을 강화하고 있습니다."

"우리는 문화와 파지 사이의 복잡한 관계를 해독함으로써 최첨단 과학을 경쟁 우위로 전환하고 있습니다."라고 dsm-firmenich의 수석 과학자 노엘 반 페이는 덧붙입니다. "이러한 연구 결과를 통해 탄력성이 뛰어난 배양을 개발하고 유제품, 식물성 제품, 프로바이오틱스 응용 분야 등 생산자가 발효를 제어할 수 있게 되었습니다."

발효의 미래 설계

이 작업의 즉각적인 이점은 유제품에 분명하지만, 그 의미는 더 넓습니다. 박테리아 항바이러스 시스템에 대한 이해가 깊어지면 생명공학, 프로바이오틱스, 바이오메디컬 혁신도 발전할 수 있습니다.

dsm-firmenich는 미래를 만들어가고 있다는 자부심을 가지고 있습니다. 미생물 혁신 분야에서 50년 이상의 경험과 강력한 업계 파트너십 기록을 보유한 당사는 과학, 애플리케이션, 협업을 지속적으로 결합하여 생산자가 안전하고 지속 가능하며 일관된 고품질의 발효 제품을 배치마다 제공할 수 있도록 지원하고 있습니다.

항파지 방어에 대한 새로운 인사이트가 어떻게 낙농 문화 등을 개선할 수 있는지 더 자세히 알아보려면 연구 전문을 읽어보세요 - 낙농 솔루션에 대한 자세한 내용은 에서 확인하세요.