유산균은 arginine deiminase (ADI) pathway를 통해 아르기닌을 분해하여 오르니틴을 생산한다. 오르니틴은 체내에서 성장호르몬과 인슐린의 분비를 촉진하고 근 합성과 암모니아 해독에 도움이 된다고 알려져 있으며 실생활에서 운동 보조제, 숙취 해소제 등 다양하게 사용되고 있는 물질이다. 김치 내에서 Weissella는 높은 오르니틴 생산능을 나타내고 김치 내의 오르니틴 함량과 연관이 있다고 보고되었다. 그러나 물김치에서 Weissella와 오르니틴 함량의 상관관계에 관한 연구는 아직 이루어지지 않았다.
본 연구에서는 물김치인 나박김치와 동치미의 발효 기간 동안 미생물 군집과 김치 내 오르니틴 함량의 상관관계에 대해 분석하였다. 동치미보다 Weissella의 군집 비율이 높았던 나박김치에서 아르기닌의 감소와 오르니틴 증가 모두 유의적으로 나타났다. 유산균의 ADI system 관련 유전자 정보를 수집 및 분석한 결과 두 물김치의 미생물 군집에서 Weissella 속의 우점종인 Wei. koreensis가 ADI와 OTC의 유전자를 모두 가지고 있는 것으로 확인되었다. Wei. koreensis를 아르기닌 500.0 ㎍/mL가 첨가된 MRS broth에 접종하였을 때 아르기닌을 485.9 ㎍/mL 소비하고 오르니틴을 649.7 ㎍/mL 생산하였다. Wei. koreensis는 pH 4.0-10.0의 넓은 범위에서 아르기닌을 소비하였고 pH 4.0-8.0에서 오르니틴을 생산하였다. 또한 pH 7.0에서 아르기닌 소비와 오르니틴 생산이 각각 401.8 ㎍/mL와 656.0 ㎍/mL로 가장 높게 나타났으며 김치와 유사한 pH 4.0에서도 유의적인 함량 변화를 보였다.
이를 통해 물김치에서 오르니틴 함량은 Weissella의 우점과 관련이 있으며, 특히 Wei. koreensis가 김치 발효 시 오르니틴 생산에 기여하는 것으로 확인하였으며 향후 종균화를 통해 기능성 물질을 함유하는 제품 생산 혹은 김치의 품질 개선 및 유지에 도움이 될 것으로 기대된다.