제12장 미생물과 식품

1. 미생물 생장과 식품부패 식품부패 (Food spoilage): 식품사용이 불가능하게 하는 변화-외관, 냄새, 맛 등의 변화를 의미-바람직하지 못한쪽으로 변화되면 부패라 칭하고 유익한 쪽으로 변화되면 발효라고 칭하기도 한다. 원리: 식품은 유기물이므로 미생물들에게 영양분으로 이용되고 대사산물들이 남는다.

수분 활성도 (water activity), 수분 함량에 의해 분류의 범주가 달라진다 Aw = 용액의증기압(P)/물의증기압(Po) = 상대습도(RH)/100

분류된 식품류가 부패할 때는 특징적인 미생물들이 전형적으로 집락을 형성한다 분류된 식품류가 부패할 때는 특징적인 미생물들이 전형적으로 집락을 형성한다. 식품의 화학성분에 따라 그 영양분을 가장 잘 이용하는 고유의 미생물이 자라는 것이다

개념정리 (미생물 생장과 식품 부패) 식품은 종종 오염된 미생물이 자람으로 인하여 부패된다 개념정리 (미생물 생장과 식품 부패) 식품은 종종 오염된 미생물이 자람으로 인하여 부패된다 식품은 영양가치나 수분함량에 따라 미생물 생장 정도가 매우 다양하다 부패되기 쉬운 식품은 유통기간이 제한된다 부패를 유발하는 다양한 미생물들이 있다 잠재적인 병독소가 되기도 한다

2. 식품보존 식품저장과 보존을 위한 다양한 과정이 있다 대부분 이런 방법은 식품부패나 인간에게 질병을 일으키는 미생물의 생장을 느리게 한다 그 외 다른 보존법은 모든 미생물을 죽이도록 한다

식품보존의 방법 저온보관 절임과 산도 건조와 탈수 가열 화학적 보존 방사선 조사

저 온 일반적으로 낮은 저장 온도는 미생물 성장을 저하시켜 부패를 지연시킨다 저 온 일반적으로 낮은 저장 온도는 미생물 성장을 저하시켜 부패를 지연시킨다 내저온성 미생물들은 생존가능하며 냉장온도에서도 생장한다 따라서 오랜 기간 식품을 저장하려면 저장 온도가 빙점 이하일때만 가능하다 -20도 상태에서 수주~수 개월 보존이 가능하다 장기보존은 -80도에서 해야한다 (고비용)

절임과 산도 pH를 조절함으로 미생물 생장을 억제한다 pH5 이하에서 대부분의 미생물 생장이 저해된다 식품저장에 산이 이용되는 것을 “절임”이라 한다 –예)아세트산의 이용 식초 외에 다량의 소금 혹은 설탕을 이용하여 수분활용도를 감소시키거나 미생물 생장을 정지시킨다 절임 식품의 예: 오이, 고추, 육류, 생선, 과일 등

건조와 탈수 건조법 (Drying) 냉동건조법 (Lyophilization) 육류, 야채, 생선, 과일 등 적절한 건조법을 이용하여 식품을 보존한다 냉동건조법 (Lyophilization) Freeze-drying (냉동-건조): 식품은 얼리고 수분은 진공상태에서 제거한다 어떤 조건에서도 오랜 기간 저장 가능해야 하는 군 배급용 준비식량 같은 특별한 경우에 주로 사용한다

가 열 저온 살균법 (Pasteurization): 액체를 특정 온도(62-65 ℃)까지 정확한 시간 동안 열을 가하는 방법 액체는 살균하지 않고 부패 미생물과 병원체가 되는 세균을 죽임으로 액체의 유통기한을 매우 확장시킨다 분사 건조법 (Spray drying) 우유같은 액체를 뜨거운 공기 중으로 분사 혹은 분무하는 과정을 통한 건조법 식품손상 없이 가열조절 조건하에서 신속하게 건조한다 분말우유 제조, 향신료 같은 식품 첨가제 생산에 주로 사용

가 열 통조림 제조 (Canning) 깡통이나 유리용기 같은 곳에 음식을 넣고 가열하는 과정을 거친다 이 후 잔류미생물이 더 이상 자라지 않도록 한다 통조림이 봉해진 후 가열과정 동안 식품은 안정하게 유지되어야 한다 실온에서도 부패되지 않아야 한다

미생물에 의한 부패로 밀봉된 주석 통조림의 변형 미생물에 의한 부패로 밀봉된 주석 통조림의 변형. (a)정상통조림-통조림 윗부분은 진공에 의한 음압으로 안쪽으로 약간 만입됨, (b) 약간의 기체가 생성되어 팽창됨. 윗부분이 밖으로 약간 튀어나왔음, (c) 기체가 다량 생성되어 심하게 팽창됨, (d) c의 통조림을 떨어뜨림으로 기체압에 의해 심하게 폭발되어 뚜껑이 파열됨

화학적 보존 3천종 이상의 화합물이 식품 첨가제 (food additive)로 사용되고 있다 질감, 색, 신선도, 향 등을 강화 혹은 보존하는 식품산업에 널리 이용된다 다음 표를 참고하라

프로피온산염: 인간에 무독성임이 입증되지 않은 채 수년간 사용되어 왔다 아질산염 -발암원 전구체; 에텔렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드-돌연변이 유발원으로 사람의 건강에 악영향을 미친다는 증거로 식품첨가제에 대한 논쟁이 증가되고 있다

방사선 조사 (irradiation) 방사선: 식품에 조사함으로 세균이나 균류, 곤충에 의한 오염을 줄이는 표준방법으로 사용되고 있다 다음 표를 참고하라

국제적인 방사선 조사 표시인 레듀라 방사선 조사를 받은 모든 식품의 포장에는 반드시 ‘방사선 조사 (treated by irradiation)’ 라는 문구를 표현해야 하며, 레듀라 표시를 부착해야만 한다

개념정리 (식품보존) 식품의 함유 영양분, 수분 유용도, pH등에 따라 미생물 생장 정도가 매우 큰 영향을 받는다 개념정리 (식품보존) 식품의 함유 영양분, 수분 유용도, pH등에 따라 미생물 생장 정도가 매우 큰 영향을 받는다 부패되기 쉬운 식품속의 미생물 생장은 냉장, 냉동, 통조림, 절임, 탈수, 화학 보존제, 방사선 조사의 방법으로 조절이 가능하다

3. 발효식품

발 효 (fermentation) 발효: 외부 전자 수용체가 없을 경우 탄수화물 등의 유기화합물의 혐기적 대사작용을 의미 젓산균, 아세트산균, 프로피온산 균 등이 활용됨 다양한 일반 식품류와 음료생산 과정에서 미생물은 도구로 작용된다 발효식품: 원료물질에 미생물 공정과정을 통해 물질에 매우 심한 변화를 유도하여 생산된 식품

빵, 소시지, 치즈, 그 외 유제품, 야채 들은 모두 미생물이 작용하는 발효과정에 의해서 생산되거나 향상된 식품들이다

육류제품 육류제품: 소시지 (돼지, 소고기, 혹은 가금류의 고기로 생산) 소시지: 잘게 갈려진 육류, 소금, 양념류를 골고루 섞어서 만든다 젖산균을 초기배양균으로 첨가하여 발효과정이 진행되어 pH가 5 이하로 감소한다 발효 후 소시지를 훈제하여 건조시킨다 수분함량이 30% 이하 정도이다 수분함량이 50% 정도인 반건조 소시지는 냉장보관 하지 않으면 부패되기 쉽다

야채류와 야채제품 발효양배추 혹은 발효오이 올리브, 양파, 고추, 토마토 등의 발효도 가능 간장: 대두와 밀의 발효 식품-복합 발효산물임

개념정리 (발효식품) 미생물 발효는 빵, 유제품, 육류, 야채류 등의 보존이나 향상을 위해 사용되는 중요한 과정이다

4. 미생물이 만들어낸 맛있는 메뉴

미생물에 비롯된 식품들

효모의 작용 효모 과수원에서 수확된 사과의 표면이 뿌옇게 탁해지는 것 복숭아 주스: 복숭아 향의 에틸알코올 피루브산을 크랩스회로로 들어가게 하는 대신 전자 수용체로 산을 이용 결국 피루브산이 에틸알코올로 전환 포도주 속의 알코올 함량=13%, 이 이상에선 미생물의 생존 불가능 과수원에서 수확된 사과의 표면이 뿌옇게 탁해지는 것 복숭아 주스: 복숭아 향의 에틸알코올 토마토, 오렌지 주스 등

발효된 올리브 미생물 발효로 쓴맛을 해결

스위스 치즈 제조 큰 솥에서 우유와 응유효소 가열 형성된 응유를 치즈하프라는 구리줄로 작은 조각을 만듦. 투박한 무명천을 응유 밑에 통과 시켜 깐다 네모천의 귀퉁이를 묶어 도르레를 이용하여 위로 들어 올림 나무 굴렁쇠안에 넣고 손바닥으로 응유표면을 가볍게 주무름. 흔히 보는 수레바퀴 형태로 치즈모양이 만들어짐 압착판을 치즈위에 올려 놓음 치즈를 따뜻한 지하창고로 옮겨 소금을 가해서 숙성시킴. 세균은 약 2주 동안 50도, 습도 90%에서 치즈발효

효모의 작용으로 만들어진 빵들 Saccaromyces cerevisiae 밀가루 + 물 + 효모 효모의 능력: 밀가루 주 단백질 글루텐에 좌우 젖은 상태에서 츄잉검과 비슷 효모가 생성한 가스를 포집할 수 있는 탄성망의 형성을 가능하게 함 일반밀가루, 호밀가루 등에 따라 결이 달라짐

간 장 생 산 코지라는 종균이 필요 코지 만들기 볶은 밀과 증기로 찐 밀기울+혼합한 콩+ 코지 균류의 생육 유도 Aspergillus oryzae 코지 만들기 콩+쌀+ 밀기울+ 균 30도에서 배양 단백질과 탄수화물이 저분자물질로 분해 볶은 밀과 증기로 찐 밀기울+혼합한 콩+ 코지 균류의 생육 유도 3일 후 초기 발효 1년간 숙성 약간의 젖산과 소량의 알코올이 만들어짐 숙성된 혼합물 압착으로 간장을 얻게 됨 간 장 생 산

소시지 건조 혹은 반건조 발효 육류로 만듦 곱게 분쇄한 고기 + 보존료 + 첨가제 포장케이스 안에서 따뜻한 곳에서 배양 미생물이 탄수화물 대사로 여러 산화합물을 만듦: 독특한 맛 형성

사우어 클라우트 새콤한 양배추 비타민 C 풍부 Leuconostoc 혹은 Lactobacillus 조각 양배추 + 3% 소금 괴혈병 예방위해 감귤대신 섭취하기도 함 Leuconostoc 혹은 Lactobacillus 양배추 결구나 조직에서 자연적으로 발견 조각 양배추 + 3% 소금 밀폐된 용기에서 포장후 하루 방치 탄수화물 발효로 젖산/초산을 만듦 pH 3.5의 산성 식품이 됨

오이와 오이에 서식하는 세균총

맥주 제조 공정

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