100℃가 넘는 고온에서도 살아남고, 심지어 성층권에 가까운 상공에서도 발견되는 세균이 있다면 믿을 수 있을까? 일본의 전통 발효식품 낫토를 만드는 **낫토균(Bacillus natto)**이 있다. 우연한 자연 발효에서 출발해 산업적으로 길들여진 강인한 세균의 발견 역사와 생리적 특성, 인류 식문화에 남긴 흔적, 그리고 앞으로의 활용 가능성을 살펴본다.
1. 발견의 역사 — 불안정한 자연 발효에서 균의 이름을 얻기까지
낫토는 본래 삶은 콩을 볏짚 속에 넣어 보존하는 과정에서 우연히 만들어진 식품이었다. 볏짚 표면에 자연적으로 서식하던 세균이 콩을 발효시켰기 때문에, 어떤 볏짚에서는 발효가 잘 되고 어떤 볏짚에서는 실패하는 등 품질이 들쭉날쭉한 것이 오랜 골칫거리였다. 인류는 그 정체도 모른 채 수백 년간 이 불안정한 발효에 식생활을 의존해 온 셈이다.
이 불확실성에 종지부를 찍은 것은 1884년이었다. 이 해에 낫토에서 특정 간균이 분리되었고, 여기에 **낫토균(Bacillus natto)**이라는 이름이 붙여지면서 비로소 낫토 발효의 주역이 과학적으로 규명되었다. 이후 이 균을 배양해 만든 스타터(발효 촉진용 종균)를 사용하면서 낫토의 품질은 비로소 안정되기 시작했다. 낫토균은 분류학적으로 토양 속에 널리 서식하는 고초균(枯草菌, Bacillus subtilis)의 일종으로 확인되었으며, 오늘날에는 낫토균의 포자를 증류수에 녹여 분산시킨 스타터가 상업적으로 판매되고 있다.
흥미로운 후일담도 있다. 훗날 중국에서 일본으로 날아오는 황사를 연구하던 일본 연구팀이 일본 노토 반도 상공 3,000m 고도에서 채집한 공기 시료 속에서 살아 있는 낫토균을 발견했다. 이 균을 삶은 콩에 접종하자 실제로 낫토가 만들어졌는데, 연구팀은 중국 황하 유역에서 날아온 미생물이 고대 일본의 발효 식문화 형성에 관여했을 가능성을 조심스럽게 제기했다. 이는 하나의 발효식품 문화가 대륙을 넘나든 미생물의 이동과 관련되어 있을지도 모른다는 발견의 역사에 새로운 상상력을 더하는 사례다.
2. 생리적 특성 — 포자로 무장한 극한의 생존 전략
낫토균, 즉 고초균은 **세균(원핵생물)**에 속하며, 균류(곰팡이·효모·버섯)와 달리 핵이나 미토콘드리아 같은 세포 내 소기관을 갖지 않는 단순한 세포 구조를 지닌다. 하지만 낫토균을 다른 세균과 명확히 구분 짓는 특징은 바로 포자를 형성하는 능력이다.
주변에 영양원이 고갈되면 대부분의 세균은 죽지만, 낫토균은 스스로 변신해 '포자'라는 휴면 상태로 전환한다. 이 포자는 단단한 포자각으로 둘러싸여 있어 열·건조·방사선은 물론 다양한 화학 약품에도 강한 저항성을 지니며, 100℃가 넘는 고온에서도 생존이 가능하다. 실제로 낫토 생산 현장에서는 85℃ 이상으로 찐 콩에 낫토균의 포자를 뿌림으로써 다른 잡균의 혼입을 원천 차단한다. 휴면 중이던 포자는 영양분이 풍부한 콩에 닿는 순간 즉시 발아해 활발히 분열하는 영양세포로 전환되며, 이 과정에서 콩을 낫토로 바꾸어놓는다.
낫토 특유의 감칠맛과 끈끈한 실은 낫토균의 프로테아제(단백질 분해 효소) 활성에서 비롯된다. 이 효소가 콩의 단백질을 분해해 아미노산을 늘리면서 감칠맛이 강해지고, 동시에 폴리글루탐산과 프룩탄이라는 두 고분자 화합물이 결합해 낫토 특유의 끈적한 실을 형성한다. 끈끈함이 강할수록 품질이 좋다는 전통적 평가 기준이 있는 한편, 이 실을 선호하지 않는 해외 시장을 겨냥해 실이 길게 늘어나지 않는 낫토균 품종도 개발되고 있다는 점은, 하나의 생리적 특성이 문화권에 따라 정반대로 평가받을 수 있음을 보여주는 흥미로운 대목이다.
한 가지 더 주목할 점은, 낫토균이 다른 발효 미생물과 경쟁 관계에 있다는 사실이다. 술을 빚는 누룩에 낫토균의 포자가 유입되면 누룩이 오염되어 '미끌누룩'이라는 실패작이 되어버리기 때문에, 전통 양조장에서는 술을 담그는 동안 낫토를 먹는 것조차 금기시해 왔다. 이는 미생물 세계에서도 서식지와 자원을 둘러싼 종간 경쟁이 인간의 문화적 금기로까지 이어진 사례라 할 수 있다.
3. 인류 삶에 대한 기여 또는 변화 — 우연한 발효에서 정밀 산업으로
① 일본 전통 식문화의 상징
낫토는 콩 단백질을 발효시켜 소화 흡수를 돕고 독특한 풍미를 더한, 일본을 대표하는 발효식품으로 자리 잡았다. 1884년 균이 분리되고 스타터가 보급되면서, 낫토는 '운에 맡기는 발효식품'에서 '품질을 예측할 수 있는 산업 제품'으로 탈바꿈했다.
② 발효 미생물학의 실용적 교과서
포자를 이용해 잡균 오염을 차단하고 발효를 유도하는 낫토균의 스타터 제조 원리는, 미생물의 생존 전략(포자화)을 인간이 산업적으로 정교하게 활용한 대표 사례로 꼽힌다.
③ 글로벌 시장을 겨냥한 품종 개량
독특한 냄새와 끈끈한 실은 낫토를 향한 호불호를 가르는 요인이었다. 이에 대응해 냄새와 끈끈함을 줄인 개량 낫토균 품종이 개발되었고, 이렇게 만든 부드러운 맛의 낫토가 일본 항공사의 기내식으로 제공되는 등 전통식품이 현대적 감각으로 재해석되고 있다.
④ 산업미생물학의 자원으로서의 고초균
낫토균이 속한 고초균(Bacillus subtilis) 계열은 발효식품을 넘어 각종 산업용 효소(단백질 분해효소 등) 생산에 널리 활용되는 미생물군으로, 낫토균의 발효 원리에 대한 이해는 이러한 산업적 활용의 기초가 되고 있다.
4. 미래 전망 — 전통 발효균에서 첨단 소재·기능성 연구로
낫토균을 둘러싼 연구는 전통 식문화 보존을 넘어 여러 방향으로 확장되고 있다.
- 저점성·저취 품종의 지속적 개발: 해외 소비자의 기호에 맞춰 실이 늘어나지 않거나 냄새가 덜한 낫토균 품종 개발이 계속되며, 낫토의 세계 시장 확대 가능성을 높일 것으로 전망된다.
- 고고도·환경 미생물 연구와의 접점: 성층권에 가까운 고도에서까지 생존이 확인된 낫토균의 사례는, 미생물이 대기를 통해 대륙 간에 이동하며 발효 식문화의 기원과 전파 경로를 형성했을 가능성에 대한 후속 연구로 이어질 수 있다는 해석이 있다.
- 포자 형성 메커니즘의 산업적 응용: 극한 환경에서도 견디는 낫토균의 포자 형성 능력은 안정성이 중요한 프로바이오틱스나 생물농약(작물 보호용 미생물 제제) 개발에 계속 활용될 것으로 보인다.
- 기능성 성분 연구: 낫토균의 발효 과정에서 생성되는 효소·대사산물에 대한 건강 기능성 연구가 이어지며, 식품을 넘어선 새로운 활용처가 발굴될 가능성이 있는 것으로 평가된다.
볏짚 위의 우연한 발효로 시작해 1884년 비로소 이름을 얻고, 이제는 성층권 근처의 대기에서까지 발견되며 품종 개량과 기능성 연구의 대상이 된 낫토균의 여정은, 가장 소박한 전통식품 뒤에도 아직 다 밝혀지지 않은 미생물의 세계가 존재한다는 사실을 다시금 일깨워준다.
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