김치가 시어지는 이유, 발효 화학으로 완전정복
저는 사실 김치가 왜 시어지는지 별로 궁금해한 적이 없습니다. 그냥 시간이 지나면 시어지는 거려니, 하고 넘겼습니다.
그런데 냉장고 안쪽에 넣어둔 김치와 문 쪽에 넣어둔 같은 김치가 전혀 다른 속도로 시어지는 걸 겪고 나서 생각이 달라졌습니다. 온도가 몇 도 차이 났을 뿐인데, 한쪽은 여전히 아삭하고 시원했고 다른 한쪽은 벌써 코를 톡 쏘는 신김치가 되어 있었습니다. 그래서 이번엔 제대로 파봤습니다. 김치가 시어지는 건 단순한 '숙성'이 아니라, 눈에 보이지 않는 미생물들 사이의 세력 다툼이었습니다.
처음엔 시원하다 — 류코노스톡이 주도하는 초반전
김치를 막 담갔을 때 나는 그 시원하고 톡 쏘는 맛, 다들 아실 겁니다. 이건 류코노스톡(Leuconostoc)속 유산균이 만드는 맛입니다.
류코노스톡은 발효 초기부터 가장 먼저 자리를 잡고 활동을 시작합니다. 젖산과 초산은 물론이고, 시원한 단맛을 내는 당알코올 '만니톨', 톡 쏘는 청량감을 주는 이산화탄소까지 함께 만들어냅니다. 이 이산화탄소는 맛만 좋게 하는 게 아니라, 김치 속을 산소 없는 상태로 만들어서 부패를 일으키는 잡균들을 억제하는 역할도 합니다.
말하자면 류코노스톡은 김치 초반전의 주인공이자 문지기입니다.
그런데 왜 결국 신맛으로 넘어갈까?
문제는 이 균이 산에 약하다는 점입니다.
발효가 진행되면서 젖산이 쌓이고 pH가 점점 낮아지면, 류코노스톡은 이 산성 환경을 오래 버티지 못합니다. 반면 락토바실러스(Lactobacillus)속은 pH 3.0 같은 강산성 환경에서도 끄떡없이 자랍니다. 시간이 흐르면서 자연스럽게 자리를 넘겨받는 쪽은 이 락토바실러스입니다.
발효 단계는 대체로 미숙기 → 적숙기 → 과숙기 → 변패기 순으로 넘어갑니다. 적숙기까지는 류코노스톡과 락토바실러스, 와이셀라가 균형을 이루며 가장 맛있는 구간을 만들어냅니다. 하지만 과숙기에 접어들면 락토바실러스가 압도적으로 우세해지고, 젖산만 계속 쌓이면서 신맛이 다른 모든 맛을 덮어버립니다.
신맛의 정체는 결국 '젖산 발효'다
여기서 궁금해지실 겁니다. 대체 왜 유산균은 신맛 나는 물질을 만드는 걸까요.
답은 에너지를 얻는 방식에 있습니다. 유산균은 산소가 없는 환경에서 포도당을 분해해 에너지를 얻는데, 이 과정(해당과정)의 마지막 단계에서 피루브산을 젖산으로 바꿉니다. 이렇게 해야 다음 에너지 생산 사이클을 계속 돌릴 수 있기 때문입니다. 즉 젖산은 부산물이 아니라, 유산균이 살아가기 위해 반드시 만들어내야 하는 필수 대사산물입니다.
여기서도 균의 종류에 따라 차이가 갈립니다. 락토바실러스처럼 포도당 하나를 오직 젖산 두 분자로만 바꾸는 방식을 '동형발효'라고 하는데, 이건 신맛이 날카롭고 강하게 나타납니다. 반면 류코노스톡·와이셀라처럼 젖산과 함께 이산화탄소, 초산까지 같이 만드는 방식은 '이형발효'라고 부르며, 신맛에 탄산감과 복합적인 풍미가 함께 섞여 나옵니다.
결국 "김치가 시어진다"는 말은, 다채로운 맛을 만들던 이형발효 균들이 물러나고 젖산만 집중적으로 뽑아내는 동형발효 균이 판을 장악한다는 뜻입니다.
냉장고 온도가 산도를 결정한다
그렇다면 이 세력 다툼의 속도를 조절할 방법은 없을까요. 있습니다. 바로 온도입니다.
한국식품영양과학회지에 실린 연구에서는 김장 김치를 서로 다른 저장 방식으로 6개월간 관찰했습니다. 그 결과, 고온에서 잘 자라는 락토바실러스는 저온 저장 조건에서 생육이 뚜렷하게 억제됐습니다. 반면 류코노스톡은 영하 2.5도라는 매우 낮은 온도에서도 최대 생육을 유지했습니다. 이 연구는 10도에서 5일 정도 발효시켜 숙성 단계까지 끌어올린 뒤, 곧바로 영하에 가까운 온도로 낮춰 저장하는 방식이 맛을 가장 오래 유지한다고 결론지었습니다.
세계김치연구소의 최근 연구도 비슷한 방향을 가리킵니다. 류코노스톡을 대상으로 산도를 정밀하게 약산성(pH 5.0) 수준으로 제어했더니, 세포막을 이루는 특정 지방산 비율이 늘면서 세포 구조가 더 안정적으로 유지됐다는 결과입니다. 그동안 경험적으로만 알려졌던 "산도를 조절하면 유산균이 오래 버틴다"는 이야기가, 이제는 분자 단위로 설명되기 시작한 셈입니다.
집에서 흔히 쓰는 김치냉장고의 '저온 숙성' 기능도 같은 원리를 이용합니다. 낮은 온도는 유산균의 증식 속도 자체를 늦춰서, 김치가 빨리 익어버리는 걸 막아줍니다. 반대로 김치가 자주 바깥 공기에 노출되거나 싱겁게 담가졌다면, 예상보다 빠르게 시어질 수 있습니다.
그래서, 덜 시게 먹으려면 무엇을 기억해야 할까
핵심만 정리하면 이렇습니다.
류코노스톡이 만드는 시원한 초반의 맛은 오래가지 않습니다. 시간과 산성 환경은 결국 락토바실러스의 편이기 때문입니다. 다만 이 속도는 온도로 어느 정도 늦출 수 있습니다. 초반에 적당히 발효시켜 맛을 끌어올린 뒤, 최대한 빨리 저온으로 옮기는 것. 이게 지금까지의 발효 화학이 알려주는 가장 확실한 방법입니다.
딱 한 줄로 정리하면 이것입니다.
'김치의 신맛은 사라지는 게 아니라, 시간이 만든 승자가 바뀌는 것.'
다음에 김치냉장고 온도를 조절하실 일이 있다면, 한 번쯤 이 미생물들의 세력 다툼을 떠올려 보시길 권해 드립니다. 숫자 몇 도 차이가 냉장고 안에서 완전히 다른 이야기를 만들고 있으니까요.
참고 자료
- 김치 유산균 | 김치와 과학 — 세계김치연구소 공식 자료
- 김치냉장고의 숙성 후 저장 및 저온 저장 모드에서 6개월간 저장한 김장 김치의 발효특성 비교 — 한국식품영양과학회지, 학술논문
- "김치 유산균, 죽지 않고 산다"…생존율 2배 높인 '발효 기술' — 세계김치연구소 연구 결과 보도, 2025.12.29
- 겨울철 김치가 맛있는 이유 | Vol 33 — 한식진흥원, 세계김치연구소 자료 기반
