김치는 한국을 대표하는 발효식품으로서 세계에 널리 알려진 대표적인 채소 발효 식품이다. 김치는 소금, 배추, 마늘, 고춧가루, 생강, 파 등의 다양한 원부재료와 미생물의 복합적 작용에 의하여 김치 특유의 맛과 풍미를 나타내고 있다.
김치의 발효가 진행됨에 따라 우점(優占) 미생물의 변화와 유전자 발현이 영향이 변화하게 되어 대사산물에 변화가 발생하게 된다. 김치에는 원부재료로부터 유래된 다양한 미생물이 존재하고 있지만 발효가 진행됨에 따라 유산균이 다수의 미생물을 차지하게 된다.
김치발효의 유산균은 이형발효 유산균 (Hetero-fermentative lactic acid bacteria) 과 동형발효 유산균(Homo-fermentative lactic acid bacteria)으로 구분할 수 있으며 김치에서는 락토바실러스(Lactobacillus ), 류코노스톡(Leuconostoc), 웨이셀라(Weissella ) 속 미생물이 주로 검출되고 있다.
김치의 미생물 분포는 발효과정을 통하여 변화하며, 김치발효의 초기에는 이형발효 유산균이 우점하는 경향을 보이고 있으나 발효가 진행됨에 따라 동형발효 유산균이 증가하는 현상을 보이고 있다.
이러한 미생물 군집의 변화는 미생물의 유전자 발현 및 영양원 이용이 발효에 따라 달라지는 환경(낮은 산도, 저온, 저산소)의 영향을 다르게 받기 때문이다.
따라서 발효가 진행됨에 따라 달라지는 미생물군집의 변화에 다른 미생물의 양적 변화와 환경적 요인에 따른 유전자 발현의 변화는 대사물질의 생성에 영향을 미치게 되며 최종적으로 김치의 맛을 비롯한 품질에 영향을 미치는 주요한 인자로 작용한다.
특히 김치발효 초기에 우점하는 이형발효 유산균은 만니톨(Mannitol) 생성 및 탄산가스의 주생성균으로서 김치의 맛과 품질에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 발효 후기에 우점하는 동형발효 유산균은 젖산을 주 생산함으로서 김치의 신맛과 상관관계가 있는 것으로 알려져 있다.