1. 식품미생물의 역사와 발전 미생물의 정의 1.특징; 육안으로 보이지 않는 아주 작은 생물

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1 1. 식품미생물의 역사와 발전 1.1.1 미생물의 정의 1.특징; 육안으로 보이지 않는 아주 작은 생물
2.종류; 세균, 효모, 곰팡이. 원생동물, 조류, 바이러스 등 3.학문분야 ① 순수미생물학: 미생물의 분류, 구조, 형태, 성분, 유전, 영양, 생리 등의 기초분야 ② 응용미생물학: 식품과 환경분야에서 미생물 역할을 연구 (식품, 의약품, 광물자원, 환경보전 분야) ③ 병원미생물학: 인간의 건강과 직접적으로 관련 ( 의학, 수의학) ④ 지구미생물학 ⑤ 우주미생물학

2 미생물의 발견 발견: 네덜란드의 레벤후크 처음발견 직접 현미경을 만들어 여러시료의 세균을 관찰 하 고 미생물의 존재 확인
직접 현미경을 만들어 여러시료의 세균을 관찰 하 고 미생물의 존재 확인 학설: ① 자연발생설 ② 생물속생설: 레디, 파스퇴르,코흐

3 식품미생물 발효: 주로 전분이 많은 원료가 유용미생물에 의해 분해 되어 알코올이나 유기산같이 인간에게 유효한 산물을 생성하는 과정 (포도주, 요구르트, 된장, 김치) 부패: 단백질이나 지방이 많은 재료가 유해미생물에 의 해 분해되어 나쁜냄새가 나는 최종산물을 생성하는 과 정 식중독(Food Poisoning): 미생물이 만들어낸 병원균 , 병원 균이 생성한 독소가 건강에 해를 끼침

4 2. 미생물의 분류 린네: 자연계의 생물을 동물계와 식물계로분류, 미생물을 식물계 로분류 헤겔
휘태커: 생물을 그 체제와 에너지 획득방식에 따라 5단계로 나눔 우즈: 원핵세포와 진핵세포의 유전자 상동성을 비교한 유전정보로 부터 생물을 진정세균, 고세균, 진핵생물의 세 영역으로 분류 분류 세포핵종류 주요생물 생물계 고등미생물 세포내에 핵막,인, 미토콘드리아가 있는 진핵세포 물, 조류, 지의류, 균류 하등미생물 세포 내에 핵막, 인, 미토콘드리아가 없는 원핵세포 세균류, 방선균류, 고생물, 남조류 바이러스 생물과 무생물의 중간적 위치로서 동물, 식물, 미생물에 침입하여 기생할 떄는 생물, 홀로 분리된 상태에서는 무생물임 동물바이러스, 식물바이러스, 박테리오파지

5 분류: 주 →종 →속 →족 →과 →목 →강 →문 분류방법
① 자연적 분류: 미생물이 오랜 진화를 거쳐 변화한 유연관계를 조사해 분류하는 계통적 분류법 ② 인위적 분류: 형태나 생리적, 대사적, 생태학적 특성을 기준 으로 분류 ③ 분자생물학적 분류: 분자 생물적 특징인 DNA, RNA, 단백질 에 관한 새로운 발견과 정보를 바탕으로 새로운 방법으로 이 용(DNA의 평균염기조성, DNA염기 중 구아닌과 시토신(G+C) 의 몰수, rRNA의 염기배열순서를 비교하여 분류 ④ 생화학적분류법: 세포벽의 화학적조성, 시토크롬의 조성차 이, 탄수화물대사 관련 분해효소 등 단백질의 유무, 리신생합 성 경로차이 등을 비교하여 분류 ⑤ 수치적분류: 형태, 배양특성, 생리특성, 생화학적 특성 등에 대해 균주간의 유사성을 +,-로 표시해 통계적으로 전체적 유 사성을 순차적으로 모아 분류

6 미생물의분류 <세균류의 분류> 그람염색성, 세포의 형태학적 • 생 리학적•생화학적 특성을 기준으로 분류 <진균류의 분류> ① 생활환과 구조, 번식법으로 분류, 접합균류, 자낭 균류, 담자균류, 불완전균류 등 ② 곰팡이, 효모 등 < 바이러스의 분류 > ① 감염되는 숙주 (식물, 동물, 세균 도는 진균류 등) 을 기준으로 분류 ② 원인 질병 유형, 핵산의 종류(DNA,RNA), 단백외각 의 배열상태, 외피유무 등

7 동정과 명명 동정; 균주가 기존 분류체계에 어디에 속하는지 밝히는 일
①세균: 그람염색법, 포자염색법, 운동성, 호기성여부, 당발효성여부 등 ② 곰팡이: 번식기관형태, 포자형태 등 광학현미경 관찰 등 명명 ① 새로 분리한 균주의 속이나 종을 밝혀 이름 붙히는 것. ② 일반명과 학명이 이용됨 학명 ① 속명과 종명으로된 이명법을 이용 ② 표기할때 반드시 이탤리체로, 속명의 첫글자만 대문자로 표기함 ③ 아종은 종명 뒤에 subsp.를 스고 아종명을 붙임 ④ 변종은 종명 또는 아종명 뒤에 var.을 쓰고 변종명을 붙임 ⑤ 동정 결과 속은 결정되었으나 종이 결정되지않은 경우 속명 다음에 sp.를 붙여표기 ⑥ 같은 종명이어도 균주에 따라성질이 다른 경우 기호나 숫자를 붙여구별

8 3. 미생물의 구조와 기능 3.1 세포의 구성성분 • 수분(70~85%): ① 유기물질을 용해하여 화학반응을 매체, 용질을 운반 ② 세포의 pH, dhseh, 삼투압, 열전도 등 세포의 항상성유지 • 단백질: ① 건조 균체중 세균 40~80%, 효모40~70%, 곰팡이 10~50% ② 효소단백질과 구조단백질이 주성분 ③ 효소단백질은 건조균체 중 가장 많은 성분으로 세포의 대사반응을 촉매 ④ 구조단백질은 리보솜과 세포막 및 세포 소기관들의 막을 구성 ⑤ 핵산, 지질, 당류와 결합하여 핵산단백질, 지질단백질, 당단백질 형태로 존재 •핵산 : DNA와 RNA, 유전정보를 지니고 유전현상을 일으키는 기본물질 • 탄수화물: 주 에너지원이며, 세포벽, 협막, 점막, 저장산물 등의 구성성분 • 지질: ① 주요 저장물질 ② 지방산, 중성지바ㅇ, 인지질, 스테롤, 비타민 등 • 무기질 ① 균체를 연소시켜 유기성분을 제거하고 남은 성분 ② 인, 마그네슘, 철, 황 등 30~40종

9 원핵세포 세포막 세포벽 세포질 협막과 점질층 리보솜 핵역과 플라스미드 편모와 선모 내생포자 세포함유물과 기포

10 3.2.2. 진핵세포 세포막 세포벽 세포질 리보솜 핵 소포체 골지체 리소좀 미토콘드리아
기타 소기관: 엽록체, 액포, 편모와 섬모,에너지 저장물 질(글리코겐, 지방), 무성포자와 유성포자

11 4. 미생물의 특성 4.1.1. 형태와 구조 (1) 세균과 방사균 세균형태에 따라서:구균, 간균, 나선균 세균의 편모:
① 형태적 특징으로 운동성 부여 ② 편모의 유무, 착색위치, 편모의 수는 분류의 형태적 기준 세균세포벽의 구조: ① 세균의 성질이 달라짐 ② 그람 염색성: 세균 세포벽의 화학적구조의 차이로 그람염색성을 가짐 그람양성: 구균, 포자형성균, 방선균 등 그람음성: 장내세균, 대장균, 장티푸스균, 이질균, 콜레라균, 나선균 등 ③ 세포벽의 화학구조에 따라 항생물질에 대한 감수성 등 성질이 달라짐

12 4. 미생물의 특성(방선균) 1) 방선균의 특징 미세한 균사가 실모양으로 늘어나는 원핵세포 생물임
곰팡이와 세균의 중간 위치이나 분류학상 세균 세포벽성분은 그람양성균 유용물질을 생산하는 균종이 많음 2) 균사 배지속으로 퍼지는 1차 균사와 공기중으로 퍼지는 2차 균사 로 되어잇음 방선균 종류에 따라 연쇄상이나 단독으로 분생포자와 포자 낭 생성 포자를 만드는 균사의 모양: 직선, 나선, 윤생 3) 집락(colony): 가루 또는 우단처럼 보임, 처음 백색으로 보이다 가 균종에 따라 갈색, 분홍색, 청색, 회색으로 변하기 때문에 방선균 분류상의 특징이 됨

13 4. 미생물의 특성 (2) 효모 1)효모의 형태:세포의 크기가 세균세포보다 훨신 커서 600배 정도의 현미경으로도 관찰 가능. 원형, 타원형, 소시지형, 레몬형, 균사와 유사한 위균사형, 곰팡이 같이 격벽을 가진 진균사형이 있음 2)효모 종류 야생효모: 자연에 존재하는 그대로의 효모 배양효모(산업용효모): 용도에 따라 배양한 효모 (3) 곰팡이 곰팡이의 형태 및 구조: 균사체(실같은 균사)와 자실체(포자생성)로 구성, 균사는 끝부분이 나뭇 가지처럼 갈라져서 길게 늘어나면서 증식 1) 곰팡이 균사의 구분 ① 영양균사: 기질 표면에 퍼지거나 속으로 들어가 영양분을 섭취하는 균사 ② 기균사: 공중으로 자라는 균사 ③생식균사: 영양균사나 기균사가 생식세포나 포자를 만드는 경우의 균사 2) 곰팡이 균사의 격벽 존재여부 ① 격벽없는 종류: 접합균류 등 하등균류 ② 격벽있는 종류: 자낭균류, 담자균류, 불완전균류 등 고등균류

14 4.1.2. 증식법 (1) 세균과 방선균 ① 분열법: ◎ 이분열법으로 증식
• 구균: 타원형으로 된 다음 격막이 생겨 둘로 분열 • 간균, 나선균: 세포가 두배정도 성장 후 중간에 격막 이 생겨 둘로 분열 ◎ 분열방향: 한방향 – 연쇄상구균 ( Streptococcus속) 두방향 - 4연구균 ( Pediococcus 속) 세방향 - 8연구균 ( Sarcina속) 일정치 않은 방향 – 포도상구균 ( Staphylococcus속) ② 내생포자 형성법

15 증식법 (2) 효모의 증식법 ① 출아법 ; 대부분의 효모, 양극출아, 다극출아
② 분열법 ; 세균처럼 세포중앙에 격막이 생겨 원형질이 두개의 세포 로 분열 ③ 포자증식법 ; ◎ 생활조건이 불리할때의 증식법. 유성적, 무성적으로 포자 를 만 들어 증식 ◎구분 ; • 무성적 포자증식; 단위생식, 위접합, 분절포자, 후막포자, 사출포 자 • 유성적 포자증식; 자낭포자, 담자포자, 겨울포자 ◎ 자낭포자 • Saccharomyces속; 불리한 환경에서 출아 정지, 자낭형성하고 속에 포자형성 • 자낭속 포자의 모양; 공, 타원모양이 많고 그외 여러 모양

16 증식법 (3) 곰팡이의 증식법 주로 포자증식, 무성포자와 유성포자로 구분됨 포자가 부착하는 자실체는 균사의 끝에서 생성
1) 무성포자 세포핵의 융합없이 무성적으로 만들어지는 포자 종류; 포자낭포자, 분생자, 분열자, 후막포자 분생자나 포자낭포자가 많으며 특징적인 색을 발현( 곰 팡이 집락의 색상) 2) 유성포자 두개의 세포핵이 융합 혹은 분열하여 생긴핵을 중심으 로 생성된 포자 접합포자, 자낭포자, 담자포자

17 4.2.버섯과 조류 1)버섯의 특성 (1) 분류학상 곰팡이에 속하고, 그 구조도 곰팡이와 유사 (2) 자실체, 균사체, 균사로 구성된 고등미생물로 자실체가 비대해진 것임 (3) 최근 버섯균사를 액체배양하여 셀룰라아제, 옥살산, 말산, 피루브산, 면역 증 강제 등 여러 유용물질을 생산 (4) 버섯의 생활사: 포자가 발아하여 균사를 만들고 균사가 융합하여 어린 자실 체를 만들어 이것이 땅을 뚫고 자라서 자루와 갓을 가진 자실체인 버섯이 형성 됨. 2)버섯의 분류 (1) 버섯은 대부분 담자균류로 담자기라는 구조를 만드는데, 동담자기를 만들 고, 동담자균류, 이담자기를 만드는 이담자균류로 구분 (2) 용도에 따라 식용버섯, 약용버섯, 독버섯으로 구분 식용버섯: 양송이, 송이, 느타리, 표고, 목이, 싸리버섯 양용버섯: 동충하초, 영지, 구름, 노루궁뎅이버섯 독버석: 독우산 광대버섯, 화경버섯

18 조류 (1) 형태와 구조 • 남조류: 원핵세포, 무성생식 • 녹조류: 엽록소, 카로틴, 크산토필 등의 색소, 클로렐라속이 대표적 • 규조류: 단세포, 다세포의 균체로 물위에 부유하는 조류, 세포분열로 증식 • 갈조류:크산토필함유, 저장물질로 라미나린, 만니톨(미역, 다시마, 톳 등) • 홍조류: 적색색소인 피코에리트린, 피코시아닌색소가 엽록소를 감사 붉은 색, 보라색을 띰( 고시래기, 우뭇가사리, 김 등) (2) 식용조류: 갈조류와 홍조류 • 김: 필수아미노산, 비타민 풍부 • 클로렐라: 구형의 단세포 미세조류,엽록소 풍부 세포벽은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 성분으로 구성 단백질 45%, 아미노산,VA,VC,칼슘,철 등이 풍부 녹색분말이나 탈색 균체는 단백질 강화제, 건강보조식품으로 이용

19 4.3.바이러스, 비로이드, 프리온 형태와 구조 바이러스: 단백질 외피로 둘러싸여 있는 1개의 핵산으로 구성
비로이드: 단백질 외피가 없이 RNA로만 구성되어 있으며 식물체에 병을 일으킴 프리온: 핵산 없이 단백질로만 구성되어 있으며 사람과 동물에 신경퇴화질병을 일 으키는 원인 바이러스의 구조: DNA 혹은 RNA와 이를 감사는 캡시드라는 보호성 단백질외피를 기 본구조로 함. 대칭형-정이십면체 나선형-담배모자이크 복합형-T₄박테리오파지 바이러스에 기생하는 숙주에 따라서: 동물바이러스, 식물바이러스, 미생물바이러스 박테리오파지: 세균에 기생하는 바이러스. 동물이나 식물 바이러스보다 배양이 쉽고 자기복제에 필요한 정보를 보유하고 있어 유전 분야의 연구 대상으로 이용되고 있 으나 발효식품이나 의약품 생산 시 파지에 의한 오염이 문제가 되기도 함.

20 박테리오파지 1) 미생물 중 세균에 기생하는 바이러스 ①용균파지: 숙주감염 후 숙주세포 내에서 증식하고 숙주를 용해시킴
①용균파지: 숙주감염 후 숙주세포 내에서 증식하고 숙주를 용해시킴 ②용원파지:숙주세포를 공격하여 용해하거나 숙주에 기생하 면서 공존 2) 배양이 쉽고, 자기복제에 대한 정보(DNA혹은 RNA)가 있어 유전연구에 많이 이용 3) 형태: ① 머리;유전정보원인 DNA 또는 RNA가 있음 ② 꼬리;단백질 관모양의 구조 이룸. 두꺼운 외부의 껍질로 덮 여 있음 ③ 스파이크; 갈고리 모양, 파지가 숙주세포에 부착할때 표면 에 접착시키는 장치 ④ 꼬리섬유; 스파이크와 같은 역할

21 4) 파지의 저항성: 단백질로 되어있어 열에 약함. 60~75°C 열변성되어 활성을 잃음. 약품저항성은 세균보다 강함
4) 파지의 저항성: 단백질로 되어있어 열에 약함. 60~75°C 열변성되어 활성을 잃음. 약품저항성은 세균보다 강함. 5) 파지의 생활환 ① 파지는 세균 숙주세포에 흡착 →파지 꼬리에서 라이소자임 효소분비하여 세균 세포막분해 →유전물질인 핵산을 숙주안으로 주입( 단백질 코트는 세포밖에 남음) →용균화 또는 용원화 ② 용균화: 숙주세포에 침입하면 바로 증식(DNA복제) →용균( 숙주세포는 파지의 용균효소에 의해 파괴 →파지 외부로 방출 (용균파지라 함.) ③ 용원화: 세포안으로 주입된 파지 유전자가 숙주세포 염색체안으로 끼어 들어가서 프로파지 형성 →숙주세포의 분열과 함께 복제되어 다음 세대 숙주세균에 유전 ( 잠재성 파지, 용원화파지라함 예)람다파지), 용원균: 프로파지를 포함한 숙주세균 ④ 유발: 잠재성파지를 자외선이나 X선 , 질소겨자 등의 처리로 숙주세포에서 방출시키는 일