3부 식품에서 미생물의 유용한 사용 - 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응 - 발효식품에서 미생물의 사용

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1 3부 식품에서 미생물의 유용한 사용 - 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응 - 발효식품에서 미생물의 사용
- 유용 형질의 생화학 - 유용 형질의 유전학 - 종균과 박테리오파지 - 발효식품 생산에의 미생물학 - 장의 유익한 세균 - 미생물기원의 식품 생물학적 보존료 - 식재료 및 미생물 근원의 효소

2 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
서론 - 미생물의 스트레스  식품의 구성성분, 품질 그리고 물리화학적 환경의 차이  미생물에게 스트레스의 수준과 특징  세균세포의 변형된 상태 그림 9.1 - 물리화학적 스트레스에 노출된 세균세포의 변형된 특징 1) 반치사 상해 2) 살아 있지만 배양이 안되는 상태 (viable-but-nonculturable, VBNC 또는 VNC) 3) 스트레스 적응

3 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
스트레스 적응 1) 정의와 관찰 - 스트레스  저항성 또는 민감한 반응  차거나 따뜻한 온도, 낮은 수분활성도, 낮은 정수압, UV, (물리적 요인) 고염, 박테리오신, 보존료, 세정제, 염색제 및 항생제 등 (화학적 요인)  낮은 강도  높은 강도  요인에 적응(생존), 민감성(사멸) ∙ 산 저항(Acid resistance) 또는 산 적응(Acid adaptation) : 약산성 환경(pH 5~5.8)에 장기간 노출된 세포는 pH < 2.5에 연이은 노출시 저항할 수 있게 된다. ∙ 산 내성 반응 (Acid tolerance response, ATR) : 약산성에 노출된 세포는 pH 2.4~4에서의 연이은 노출에 생존할 수 있다. ∙ 산 쇼크 저항 (Acid shock response, ASR) : 약산성 pH 적응이 없었던 낮은 pH에 세포의 반응

4 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
스트레스 적응 2) 스트레스 적응 기작 - 세균세포는 세포질막 또는 내부막의 지질구성성분을 변경함으로서 스트레스(온도)에 대처  정상적인 온도  고분자량의 포화지방산을 축척  낮거나 높은 온도의 스트레스  저분자량과 불포화지방산으로 축척 - 쇼크단백질 또는 스트레스 단백질의 합성  스트레스  스트레스 단백질  유전자 시스템에서 발현  DNA나 효소구조를 보호  스트레스를 받지 않은 세포  낮은 수준으로 발현  폴리펩타이드 시그마벡터로부터 시작 ∙ 그람양성균 : σB 또는 σ37 (σ B유전자에 의해 암호화됨) ∙ 그람음성균 : 열반응에 관여  σ32(rpoH 유전자에 의해 암호화됨)  σ24(rpoE 유전자에 의해 암호화됨) : 스트레스와 기아에 관여  σ38(rpoS 유전자에 의해 암호화됨)

5 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
스트레스 적응 - 열-쇼크 조건  rpoH  다량의 RpoH단백질 또는 σ32 단백질 합성에 영향  시그마벡터(regulon라 불림) - 중심 RNA polymerase와 결합  열충격 유전자 군집의 프로모터와 결합  관련 단백질을 발현  열 손상(예, DNA와 단백질)에 민감한 스트레스세포의 구조-기능적 단위를 보호  다른 스트레스( 냉, 열, 낮은 pH, UV)에 세포를 보호  식중독 세균의 여러 종에서 시스마 벡터관련성을 연구

6 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
스트레스 적응 3) 식품 중 스트레스 적응 미생물의 중요성 - 농장에서 식탁에 이르기까지 식품과 식품 구성분의 처리  부적당한 물리-화학적 환경에 노출  세균의 스트레스 적응에 기여 4) 저산성 식품 중 병원균과 부패세균의 생존 - 저 산성에 민감한 세균  고산성 조건에서 신속하게 사멸  더 낮은 항미생물적 처리(고압, 살균온도, 보존료)시 민감 - 산에 적응시  연이은 처리시 저항성을 가짐 - 중간 정도 처리된 식품의 섭취를 자제  중간정도의 다양한 처리를 함께 함으로서 균주를 파괴 5) 위 pH에 생존하는 스트레스 적응 병원성균 6) 스타터 배양물과 프로바이오틱 세균의 생존력 증가 - 상업적인 스타터  냉동/건조되어 생산  생존력이 낮음 - 프로바이오틱스  위 pH와 저산성 식품에 민감한 반응 - cryoprotein과 스트레스 단백질을 도입  냉동, 산에 생존력을 높이기 위한 연구가 필요

7 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
반치사 스트레스와 상해 정의와 관찰 - 비우호적인 물리화학적 환경에 노출(치사범위를 넘지 않음)  반치사 상해를 얻음  정상세포로 회복(복구)될 수 있음(가역적 변화) - 냉온도에 노출된 세포는 정상세포와 다른 특징을 보임  정상적으로 증식할 능력을 잃어버리나 적절한 환경하에서 치유되어 증식  세균포자, 효모, 곰팡이  스트레스 : Muramidase, autolysin amidase 등 세포분열을 담당하는 유전물질의 발현감소에 의한 세포형태의 변화를 유발 예) L monocytoenes : 고온(45℃), 5.5% NaCl에 노출  세포가 길어지거나 사슬모양을 변형 - 요인  낮은 열처리, 저온, 낮은 Aw, 조사(UV, X-선), 고정수압, 전기펄스, 저산성(유기/ 무기산), 보존료(소르빈산/벤조산), 살균소독제(염소, 4급 암모늄화합물), 뜨거운 미생물배지(45℃), 선택계수 및 검출방법  세균, 효모, 곰팡이 세포의 변형을 가져옴  그람음성균이 양성균보다 더 민감하고, 세균포자가 스트레스에 내성을 가짐

8 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응

9 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응

10 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
반치사 스트레스와 상해 세균의 반치사 상해 현상 - 스트레스를 받은 세균집단 1) 비상해세포(정상), 2) 가역적 상해세포(반치사), 3) 비가역적 상해세포(치사) - 상해세포에 영향을 주는 화합물들  표면활성물질(담즙염, 디옥시콜레이트 또는 SDS), NaCl, 일부 화합물질 (LiCl, Selenite, Bismuthsulfite, Tetrathionate), 가수분해효소, 항생제, 염색제(crystal violet, Brilliant green) 및 낮은 pH와 비해리산과 같은 화합물 - 정상세포는 내성, - 상해세포는 감수성을 갖음  K+, 펩타이드, 아미노산 및 RNA 등의 무기질을 잃어버림  균형잡힌 배지에서 1-6시간 후 상해를 치유할 수 있음 - 대장균의 냉동처리에 의해 상해와 치유의 관계  냉동처리시  TS한천배지에서 93.7% 사멸  TSD한천배지에서 98.7% 사멸, 즉, TS중 80%가 반치사세포  TSD에 디옥시콜레이트를 첨가하여 치유가 되지 못하게 처리 따라서 TSD에서 성장한 세포는 정상세포임을 알 수 있음

11 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
표 9.2

12 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
반치사 스트레스와 상해 세균의 반치사 상해 현상 - 세균포자  상해 요인: 열, UV, 이온화방사선, 정수압처리 및 일부 화합물(과산화수소, 에틸렌옥사이드 및 질산염)  상해입은 포자 : NaCl, 저산성, NO3, 항생제, 산화환원전위, 대기가스 및 배양온도에 민감  연장된 발아와 증식에 긴 시간을 가짐 상해의 장소와 특징 - 세포벽 : 세포 표면의 소수성 상실로 알갱이 형성, 파아지 흡수를 불가능하게 함 : 그람양성(표면층 단백질 상실), 그람음성(당지질 변형)  SDS, 담즙염, 항생제, 리소자임 및 RNase에 의해 세포벽을 상실 - 세포막(손상, NaCl에 민감), 리보솜 RNA(rRNA)(RNase에 의해 분해) - DNA(나선이 상해), 효소(자가분해효소의 활성화 유도) - 포자 : 고열처리(피질이 용해, 막구조 손상), UV조사(DNA 파괴), 화학물질인 과산화수소, 항생제 및 염소(발아체계의 용해효소 손상) 열과 정수압(피질손상), 산처리(Ca+손실 휴면상태연장, 열에 민감)

13 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
반치사 스트레스와 상해 가역적 상해세포의 손상(회복이 되는) - 상해세균세포는 적당한 환경에서 상해를 회복시킬 수 있는 능력을 가진다.  비선택배지: 영양배지  정상 및 회복된 미생물을 계수, 이후 증식  선택배지 : 영양배지 + deoxycolate  비선택배지에서 보다 다소 낮게 측정 정상 및 회복이 된 세균은 증식 저온보다는 23-37℃의 최적성장온도를 유지시 회복능력이 증가 - 회복시  카탈라제나 피르브산 첨가 (세포에서 생성된 과산화수소를 파괴)  회복시 카탈라제등이 손상된 경우 생성된 과산화수소가 독소로 작용  세포벽과 막의 회복  물질투과 정상  RNA와 DNA 회복 효모와 곰팡이의 상해 - 세균에 비하여 많은 연구가 이루어 져 있지 않음 - 영양세포의 상해를 야기  세포막은 회복시 중요한 부위  영양학적으로 우수하고 비선택적 배지에서 회복이 더 빨리 진행

14 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
반치사 스트레스와 상해 식품 중 반치사 상해의 중요성 - 식품가공, 저장 및 보존 그리고 설비의 위생관리를 위한 물리 화학적 처리  미생물 세포와 포자에 반치사 상해를 유도  식품의 보존 및 유통기한 등에 중요한 영향을 미침 바람직하지 못한 미생물의 검출 - 상해 후 미생물의 검출의 문제점  곧바로 측정  상해미생물의 증식억제  미생물이 낮은 것으로 오인  일정시간이 지난 후 회복된 미생물이 품질 및 유통기한에 영향을 미칠 수 있음 (허용 가능한 수치/규정이상이 생존되어 있는 상태로 유통) - 살균, 화학적 처리 후 미생물을 모니터링하는 방법의 디자인이 필요 (배양 온도와 시간 등) 식품의 유통기한 연장 - 상해세포와 포자를 사멸시키기 위한 식품의 보존을 위한 환경조성  낮은 온도, 낮은 pH 및 보존료 등 상해세포와 포자의 회복불능/증식을 감소

15 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
반치사 스트레스와 상해 스타터 배양물의 생존력 증가 - 스타터는 냉동농축 또는 냉동건조물로 사용  세포사멸과 상해를 담당하는 기작에 대한 이해로 상해를 입지 않도록 하거나 줄일 수 있도록 전략을 추진 살아있지만 배양이 안되는 세포 정의와 용어 - 나쁜 서식환경에서 세균집단중의 일부 세포는 살아 있지만 이들 세포가 소생조건에 처해져 있지 않다면 추천된 세균배지에서 증식할 수 없다.  때로는 병원균이 살아 있지만 배양이 안되는 상태로 존재하는 현상들이 보고  적절한 소생 또는 검출배지를 사용하지 않을 경우 식중독에 처하게 된다. - VBNC 용어  생존력 : 대사적으로 왕성하고, 적당한 환경에서 증식할 수 있다.  대사적으로 왕성함 : 적어도 일부 대사활동 수행이 가능하나 필수적으로 증식을 요구하지는 않는다.  비배양성 : 적당한 환경에서 세포가 분열 할 수 없다.

16 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
살아있지만 배양이 안되는 세포 - VBNC 용어  사멸세포 : 적당한 환경에서 세포가 분열할 수 없다.  소생 : 한 환경에서 증식 불가능한 상태로부터 변형되어 대사적으로 왕성한 세포가 되어 또 다른 환경에서 증식할 수 있는 상태로 된다. - VBNC용어와의 모순  하나의 선택된 환경에서는 증식이 불가능하나 또 다른 환경에서는 증식이 가능함을 내포 지지자의 견해 - Vib vulnificus  5℃ 바닷물에서 기아세포 관찰  TMC(total microscopic cell count) by Direct Count (acrydine orange) : 시료에 있는 총미생물 수 (살아있거나 대사적으로 휴면상태인 균 모두 검출)  TVC(total viable cell count) by 테트라졸륨 포마잔을 형성  적색의 cell : 살아있는 균(대사적으로 전자전달계가 작동되고 있는 살아있는 균)  Viable count(배지를 이용, CFU) : 배지에서 성장이 가능한 생균, 균에 따라 선택적일 수 있음

17 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
대사기능 멈춘 대사기능이 약함 대사기능이 왕성 TMC > TVC > VC 100% 10% 0.1%이하 TBNC

18 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응

19 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
살아있지만 배양이 안되는 세포 지지자의 견해 - 대사적으로 왕성하나 증식은 못하는 배지에서 배양성을 잃어버린 VBNC 균이 존재 - 배지 내에 유인인자의 공급 또는 제거에 의해 세포증식이 촉진  병원성 반대 견해자 - 살아있는 세포가 영양배지상에서 검출되었고 나머지는 사멸된 상태  VBNC 균은 없다 현재의 견해 - 불리한 환경에 놓였을 때 장시간 살아 있으며, 배양이 가능하나 적당한 영양분이나 배양조건에 놓이지 않으면 소생이 불가능함으로 보여줌  표 9.4와 같이 영양배지에 노출되면 대사과정을 통하여 과산화물이나 유리기를 생성할 경우 결함이 있는 대사과정으로 무독화를 할 수 없을 때 사멸  소생배지에 피루브산이나 catalase를 첨가시 사멸이 예방되어 배양이 증가될 수 있다.

20 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응

21 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
식품중 VBNC 미생물의 중요성 - 식품과 식품환경에 존재하고 잠재적으로 식중독과 식품부패를 야기 - VBNC균의 존재를 인지하고 소생을 유발하여 식품 중 이들의 존재를 효과적으로 규명하기 위한 배양 또는 검출법을 개발 - 식품의 부패로 부터 노폐물을 줄이고, 소비자의 건강을 보호

22 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
결론 - 세균세포는 환경적 스트레스의 정도 다양하게 반응(그림 9.6)  최적성장범위를 제외하고 높은 단계의 스트레스에 저항하여 증가 하고 적응 - 세포의 상해수준과 정도는 스트레스가 증가함에 증가  상해는 비선택 또는 영양배지에서 신속하게 보수된다.  높은 정도의 상해를 갖는 일부의 손상에서 회복되기 위해 좀더 정확한 소생환경을 요구  VBNC를 포함  소생환경에서 증식이 불가능하고 치사상해(사멸)세포로 지정 - 식중독 및 부패세균 식품생산에서 가공, 보존, 운송 및 저장조건에 따라  스트레스에 적응되거나 반치사세포, VBNC(살아있으나 배양이 되지않는) 세포가 된다.  이들 세포의 검출을 위해 사용된 많은 방법들에 의해 오염된 식품으로부터 검출되지 않을 수 있으며  식품부패로 부터 식품의 손실을 막고, 소비자의 건강을 보호하기 위해 다양한 검출기법이 개발되어 규명되어야 한다.

23 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응
- 그림 9.6

24 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 서론 - 유익한 미생물  식품에서 사용
1) 활발하게 성장하는 미생물세포  우유에서 요거트로 전환 2) 성장하지 않는 미생물 세포  냉장원료 우유나 생고기의 수명을 향상  젖산, 초산, 아미노산, 박테리오신 등 대사산물 3) 대사부산물과 미생물 세포 구성요소  단세포 단백질(SCP), 덱스트란, 셀룰로오스, 효소 등 - 안전성, 식품 품질 및 규제기관의 승인이 요구

25 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 발효식품의 미생물 - 식품발효
 원료가 적합한 미생물의 대사활동과 성장에 의해 발효식품으로 전환  미생물은 기질로 에너지와 세포의 구성요소를 만들고 일부 구성요소를 활용하고 증가한다. 사용 가능한 부산물(최종산물)을 생산  원료와 미생물의 부산물에 사용되지 않는 구성요소는 함께 발효식품을 구성 - 발효식품의 원료  우유, 고기, 생선, 채소, 과일, 시리얼 곡물, 씨앗 및 콩 등과 혼합 - 전세계적으로 3,500 종류이상의 발효식품을 생산  현재 소비된 발효식품의 대부분은 수 천년 동안 인간에 의해 생산되고 소비  BC 3000~5000전 인더스, 메소포타미아, 이집트 등 고대문명  우유, 과일, 시리얼 곡물, 채소의 발효식품을 생산  식품의 생산 뿐만 아니라 동식물의 원료를 보존하는데 도움

26 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 발효식품의 미생물 - 식품의 발효  발효에 적합한 원료와 미생물을 포함
 바람직한 타입의 미생물 성장,  원재료에 포함된 바람직하지 않은 타입의 성장을 막거나 지연  컨트롤 발효를 위한 starter culture(종균) 확보 확대하여 산업화 유용균주 확보기술 - 기능성 탐색 - 미생물/동/식물세포의 분리 - 보존기술 배양조건의 최적화 대량배양 -반응기, 동력학적관계, 계측 및 제어 개량기술 -돌연변이, 유전자조작 또는 세포융합 Up-stream: 세포의 기능을 혁신적으로 향상시키는 분야 Down-stream 분리, 정제, 포장 등 공정

27 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) - 12속의 종균
 탄수화물로부터 많은 양의 젖산을 대사작용하는 능력이 있기 때문에 젖산균이라는 그룹에 포함  Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Enterococcus, Aerococcus, Vagococcus, Tetragenococcus, Carnobacterium, Weissella, Oenococcus 등 1) Lactococcus - Lactococcus lactic이 널리 유제품 발효에 이용  3 아종(Lac. ssp. lactic, Lac. ssp. cremoris, Lac. ssp. horfniae )  난형, 0.5~1.0 um, 쌍구균/연쇄상, 비운동성, 무포자, 통성혐기성/미호기성  20~30℃, 6.5% NaCl, but pH 9.6에서 못자람  1% 젖산을 생산하고 pH 4.5로 감소  Lac. ssp. cremoris,  40℃, 4% NaCl에서 성장하지 못함  ribose를 발효, 암모니아를 생산하기 위해 아르기닌을 가수분해  Lac. ssp. lactic biovar diacetylactis  CO2+ 구연산  diacetyl을 생산

28 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 그림 10.1

29 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture)
 galactose, sucrose, maltose를 발효  녹색식물, 사일리지, 매일 환경, 원유 등에 존재 2) Streptococcus - 유제품 발효에 이용  Streptococcus thermophylus  Str. salivarius ssp. thermophylus  그람양성, 구형/난형, 0.7~0.9 um, 긴 연쇄상과 쌍구균  37~40℃; 52℃에서도 성장, 통성혐기성,  glucose broth  pH 4로 감소, 젖산을 생성  fructose, mannose, lactose를 발효  galactose를 발효못함  60℃, 30분간 살균에서 생존  우유에서 발견

30 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) 3) Leuconostoc
- 유제품 발효에 이용  5종 : Leuconostoc mesenteroides , Leu paramesenteroides, Leu lactis, Leu carnosum, Leu lgelidium  3개 아종 : Leuconostoc mesenteroides spp. mesenteroides , Leu mesenteroides spp. dextranicum, Leu mesenteroides spp. cremoris  유제품, 야채발효; Leu mesenteroides spp. cremoris , Leu lactis  진공포장 냉장류 제품의 손상과 관련 : Leu carnosum, Leu lgelidium  그람양성, 구형/콩형, 쌍구균/연쇄상, 운동성 없고, 무포자  catalase 음성, 통성혐기성  20~30℃; 1~37℃, 이형발효(젖산, CO2, 알코올 또는 초산)  glucose 발효  pH 로 감소  sucrose  dextran생성, 우유성장, 응유에 의해 고형화x, 아르기닌을 비분해  구연산  diacetyl+ CO2; 일부 종, 60℃, 30분간 살균에서 생존  식물, 채소, 사일리지, 우유, 유제품, 원료와 가공육류에서 발견

31 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) 4) Pediococcus - 분류
 7-8종을 가짐  채소, 고기, 시리얼 및 발효식품에 이용 ; Ped pentosaceus Ped acidilactici  치즈 숙성과 맛 생산에 관여,  maltose를 발효, 50℃에서 성장하지 않으며, 70℃ 5분간에 사멸  Ped halophilus : 높은 소금제품의 발효에 사용 - 생리적 특성  사연구균/쌍구균, 단일세포나 연쇄상은 없다.  그람양성, 비운동성, 무포자, 통성혐기성  25~40℃; 일부 종50℃에서 성장,  glucose 발효  젖산, pH 3.6로 감소  sucrose, arabinose, xylose 발효; 유당은 발효 못하고 응고되지 않음  식물, 채소, 사일리지, 맥주, 우유 및 발효채소, 고기 및 생선에서 발견

32 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) 5) Lactobacillus
- 생리적 특성  그람양성, 헤테로형 (긴막대, 얇거나 적당한 두께의 막대, 굽은 모양, 단일 또는 짧고 긴 사슬)  비운동성, 무포자, 통성혐기성  포도당  이형(이상발효), 동형(정상발효)  그외 유당, 자당, 과당, 갈락토스, 일부 pentose 를 발효  25~40℃; 일부 10~25℃; 1~50℃넓은 성장범위,  glucose 발효  pH 로 감소  식물채소, 곡물, 종자, 원료 및 가공우유와 유제품, 원료처리된 발효육류와 발효채소에서 발견; 인간과 동물의 소화기관에서 발견  장 건강에 유익한 효과, 다른 식품에 바람직하지 않은 영향을 미침

33 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) 표 10.1

34 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) 5) Lactobacillus
- 분류  대사형태에 의해 세 그룹으로 분류  치즈/요구르트 : Lab delbruckii의 아종, 45℃성장, 젖당  젖산발효  유익한 장내미생물(프로바이오틱스) ; Lac acidophilus, Lac reuteri  치즈 : Lac helveticus  발효유제품 (프로바이오틱스) : Lac casei spp. casei, Lac casei spp. rhamnnosus, Lac johnsonii,  (채소와 고기발효): Lac plantarum (김치) 저온발효(2-4℃) : Lac curvatus, Lac sake(술, 와인) 케피어 Lac kefir, 사워도어 빵발효 : Lac sanfrancisco  냉장 육류제품의 변질 : Lac viridescens, Lac curvatus, Lac sake

35 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 젖산 종균(Lactic Starter Culture) 6) Oenococcus
- Leuconostoc oeni 에서 개명  포도주 양조환경에서 발견; 와인 malolactic 발효를 촉진  와인에서 malate를 생산하고 젖산과 CO2로 대사  와인의 산도를 감소

36 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 기타 종균 1) Bifidobacterium - 특성
 일부 형태학적으로 Lactobacillus 와 유사  그람양성, 다양한 형태, 막대, 단일세포 또는 연쇄상, 무포자, 비운동성, 혐기성균(CO2존재하에 O2를 허용)  최적온도 37-41℃, 25-45℃, pH 8.0 위/4.5 아래의 산도에서 성장하지 못함  포도당(2:3=젖산:초산 발효), lactose, galactose, pentose를 발효  인간, 동물 및 조류의 대변에서 분리, 소화관의 정상적인 건강에 유익한 역할 생후 2-3일 정도된 영아의 배설물에 많이 존재, 모유 수유아에서 많이 발견  보통 대장에서 발견, 분리 - 분류  Bifidobacterium bifidum, Bif longum, Bif brevis, Bif infantis, Bif adolescentis  성인 보다는 유아에서 더 일반적  인간의 장건강을 유지하고 회복하기 위해 유제품에 더 많은 생균세포를 공급

37 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응

38 9장. 식품과 환경 중 미생물의 스트레스에 대한 반응

39 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 기타 종균 2) Propionibacterium
- 유제품 프로피온산균과 피부/여드름 프로피온산균으로 구분  그람양성, um 막대균, 단일-쌍간균-짧은 연쇄상으로 발생  비운동성, 무포자, 혐기성(약간 공기에 내성), catalase 양성, 포도당프로피온산 및 초산 생산  종에 따라 lactose, sucrose, fructose, galactose 그리고 pentose를 발효  최적온도 30-37℃, 일부 종은 색소를 생산,  가공되지 않은 우유, 치즈, 유제품 및 사일리지에서 분리  4종 : Propionibacterium freudenreichi, Pro jemsenii, Pro thoenii, Pro acidipropionici  4종은 스위스형 치즈 자연발효와 관련, Pro freudenreichi 가 종균임 3) Brevibacterium - 치즈생산 및 기타 산업적인 발효의 응용에 중요한 코리네형 세균속 혼합물  비운동성, 그람양성, 높은 소금과 넓은 pH 범위에서 성장

40 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 기타 종균 4) Acetobacter
- Ace aceti는 알코올에서 초산을 생성하는 종균  그람음성, 호기성, 막대모양( um), 단일세포, 쌍간균 또는 연쇄상, 비운동성 또는 운동성 세균, 편성호기성, catalase 양성,  에탄올을 산화 초산과 젖산 CO2와 물을 생성  25-30℃ 최적성장,  과일, 사케, 야자와인, 사이다, 맥주, 사탕수수주스에서 발견  일부종은 많은 양의 셀룰로오스를 합성

41 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 효모와 곰팡이 1) 효모
- 일부 종이 식품과 알코올의 발효, 산업용 효소생산, SCPs의 생산, 일부 좋은 맛을 내는 첨가제 등  대표적인 속 , Saccharomyces cerevisiae : 효모 빵과 맥주, 와인, 소주류, 산업 알코올, invertase(자당효소)생산, 일부 음식첨가물(스프)에 사용  세포는 타원형 또는 가늘고 길다, 증식(다극출아/이분법/포자형성) - 하면효모와 상면효모로 분류  상면효모: 20℃ 빠르게 성장, 알코올과 CO2생산, 빠른 CO2생산으로 표면에 떠있는 집락형성  하면효모 : 10-15℃에서 잘 자라며, 천천히 CO2를 생산, 집락은 바닥에 형성 - Candida utilis는 SCP를 생산  효모(불완전균류), 출아에 의해 번식, 가늘고 긴 타원형, 출아세포는 다량의 균사를 형성, 식품부패와 관련

42 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 효모와 곰팡이 - Kluyvermyces marxianus, Klu marxianus var lactis  pentose를 가수분해, 다른효모와 젖산균과 마찬가지로 케페와 같은 알코올 유제품의 자연발효에 관여  낙농제품의 손상과 관련  ß-galactosidase(lactase) 생산을 위해 사용 lactose를 가수분해하여 저 락토오스유를 생산하는 데 이용 2) 곰팡이 - 일부 식품에서 부패와 진균독소생산에 관여  산업적으로 식품의 처리와 첨가제, 효소생산에 이용 - Penicillum, Aspergillus, Rhizopus 및 Mucor의 몇몇 종은 진균독소를 생산  발효과정 중 생산이 되지 않도록 조절 - Asp oryzae : 사케, 된장, 미소, 막걸리 등 동양의 발효식품에 이용, 일부 식품소스로도 이용 - Asp niger : sucrose  구연산, 글루콘산 생산에 이용 Pectinase 와 amylase 효소의 소스로 사용 - Pen roquefortii : 로크포르 치즈, 고르콘졸라, 블루치즈의 숙성에 이용 : roquefortin의 신경독을 생산할 수도 있음

43 10장. 발효식품에서 미생물의 사용 효모와 곰팡이 2) 곰팡이  Pen camembertii : 카망베르 치즈
 Pen caseicolum : 브리치즈 및 glucose 산화효소 생산에 이용 결론 - 식품용 세균, 효모, 곰팡이 : 우유, 고기, 생선, 달걀, 과일, 채소 등 자연 또는 제어발효에 의해 전세계적으로 수천 가지의 산업용 제품생산에 이용 - 안전과 규제규정 뿐만 아니라 발효식품에서 바람직한 특징을 생산 컨트롤발효에서 스타터로 사용

44 11장. 유용 형질의 생화학 탄수화물의 동형젖산발효 - 동형젖산발효 : 6탄당  2개의 젖산을 생성
- 이형젖산발효 : 6탄당  젖산염, 아세트산/에탄올, CO2

45 11장. 유용 형질의 생화학 EMP

46 11장. 유용 형질의 생화학 이형젖산발효 1) Leuconostoc 2) Lactobacillus group III
PP  5탄당 경로 Bifidobacterium에 의한 6탄당 ADP ATP Acetic acid(아세트산)