2부 식품환경에서 미생물의 증식 반응 5장 미생물의 증식 특징 6장 식품에서 미생물의 증식에 영향을 미치는 인자들

2부 식품환경에서 미생물의 증식 반응 5장 미생물의 증식 특징 6장 식품에서 미생물의 증식에 영향을 미치는 인자들
7장 식품 성분의 미생물학적 대사 8장 미생물의 포자와 발아

6장. 식품에서 미생물의 증식에 영향을 미치는 인자들
내부적 인자 또는 식품환경 - 식품의 고유인자  영양원, 증식인자, 증식저해인자, 수분활성도, pH와 산화환원전위 등  미생물의 증식에 영향을 미침 영양인자와 증식 - 탄수화물, 단백질, 지방, 무기성분과 비타민 등 식품에 함유 - 물 : 영양성분은 아니지만 생화학반응을 위한 용매로 작용 - 식품의 종류에 따라 차이  고기 : 단백질, 지방, 무기성분 및 비타민 등 이 풍부하나 탄수화물은 낮음  곡류 : 탄수화물은 풍부하나 단백질, 무기성분 및 비타민 등이 부족  우유와 많은 가공식품 : 5대 영양소를 고루 함유

식품 속의 탄수화물 - 단당, 이당, 올리고당, 다당류로 구성 - 길항작용 : 젖산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 과 같은 유기산 대사과정에서 생성 - 다당류 생성  덱스트란, 캡슐물질, 세포벽 등 복잡한 탄수화물을 생성  점액성분  부패의 원인으로 작용  덱스트란은 식품의 안정제로 활용

식품 속의 단백질 - 단순단백질, 복합단백질, 비단백질 질소성분 1) 비단백질 질소성분 : 우레아(요소), 암모니아, 크레아틴닌, 트리메틸아민 등 2) 복합단백질 : 분해시 복합성분이 유리  카제인, 인산단백질  인산  헤모글로빈/미오글로빈  금속성분  지질단백질  지질 - 단백질함량 : 동물성 > 식물성  땅콩이나 콩  단백질이 풍부한 식물기원 식품 - 단백질분해  단백질분해효소(Protease)  저분자화(아미노산)  Lactococcus spp. 감염  단백질분해효소 생산  식품의 품질을 저하  치즈  향기성분을 제공 - 부패화합물  암모니아, 황화수소 등  독소 및 생물 아민류 등

식품 속의 지질 - 지방산, 글리세리드, 인지질, 왁스, 스테롤 형태로 유기용매에 의해 추출 - 지질 : 대부분, 동물기원식품 > 식물기원식품  콩, 씨앗, 올리브  지질함량이 높은 식품  동물기원 : 콜레스테롤 함량이 높은 식품 - 지질분해  지질분해효소, 지질산화효소(Lipid oxidase)  곰팡이, Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes 등  식품부패/악취발생 식품 속의 미네랄과 비타민 - 미생물의 성장을 위한 인산, 칼슘, 마그네슘, 철, 황, 망간, 칼륨 등 미량성분 풍부 - 식품 대부분 비타민 B를 함유 식품에서 성장인자와 성장저해인자 - 토마토 다양한 성장인자  Lactobacillus 종의 성장을 촉진 - 성장억제인자  달걀의 라이소자임(lysozyme), 우유의 응집소, 마늘의 유게놀(eugenol)

수분활성과 성장 - 식품내 수분 : 자유로운 형태와 결합된 상태의 수분 - 수분활성(Aw) : 식품 속의 순수한 형태의 수분 함량을 말한다.  식품의 수증기압(P)에 대한 그 온도에서의 순수한 물의 수증기압(P0)의 비율  Aw= P0 /P, 0~1범위 - 식품 속 수분활성  0.1~0.99 0.10~0.20  시리얼, 크래커, 설탕, 소금, 전지분유 등 0.60 이하  국수, 꿀, 초콜릿, 삶은 달걀 등 0.60~0.85  잼, 젤리, 건조과일, 파르메산, 치즈, 땅콩_________ 곰팡이 0.85~0.93  발효소시지, 육포, 연유, 메이풀 시럽 등 ________________ 효모 0.93~0.98  무가당 연유, 토마토 페이스트, 빵, 과일주스, 염장생선, 소시지, 가공치즈 0.98~0.99  소고기, 생선 과일, 야채,우유, 달걀 등 신선식품 __________ 세균

- 수분활성과 미생물의 증식  식품의 유리수  영양인자의 운송, 노폐물의 제거, 효소반응 수행, 세포내 물질의 합성과 단백질에서 아미노산으로 분해 - 미생물의 최소 수분활성도  그람음성  그람양성  효모, Sta. aureus  곰팡이  호염성 세균  0.6~0.7 내삼투압성 효모(높은 염, 당)  0.6이하 호건성 곰팡이 - 최소 수분활성도 이하  급속히 생명력을 잃어감  식품의 부패나 식중독을 조절

pH와 증식 - 식품의 pH는 다양  산도가 높은 식품 : pH 4.6이하 ~3.0  미생물 성장 억제 (부패가 덜됨) : 과일, 과일주스, 발효식품 및 셀러드 드레싱 예외) 산도가 높은 식품 토마토 (pH 4.1~4.4) 예외) 레몬, 라임, 그래이프 프루트와 같은 감귤류, 과일과 크랜베리 주스 pH 2.2,  산도가 낮은 식품 : pH 4.6 이상~  부패되기 쉬움 (미생물성장 우수) : 과일, 고기, 생선, 우우, 스프 : 산도가 높은 식품의 한계 pH 7.0이고, 예외 조개 pH 7.1, 달걀 pH 8.5 pH와 미생물의 증식 - 곰팡이와 효모는 낮은 pH에서, 그람음성 세균은 양성세균보다 낮은 pH에 민감  1.5~9.0 곰팡이  2.0~8.5 효모  4.0~8.5 그람음성세균  4.5~9.0 그람양성세균 - 낮은 pH의 한계  Pediococcus acidiactici pH 3.8, Sta. aureus pH 4.5 - 내산성 효모나 곰팡이 (pH 3.5), 병원성과 부패세균은 낮은 pH에서 조절

- 식품 속의 pH가 미생물 생장한계 이하의 pH  미생물의 생장을 억제, 생명력을 상실  pH정보는 매우 중요하게 활용 - 김치발효에서 젖산균발효  pH 낮추고, 부패를 방지

산화-환원전위, 산소와 증식 - 환원된 물질(산화된 형태)  전자를 잃고, 전자 받게  – mV (혐기성) - 산화된 물질(환원된 형태)  전자를 획득, 전자 주게  + mV (호기성) 식품에서 산화환원전위 - 화학적 조성, 특이적 가공처리 방법과 산소와 연관된 보관상태에 영향을 미침  ascorbic acid, 환원당과 단백질의 –SH그룹 등 환원된 물질  동식물의 신선한 식품 환원상태 - 미생물호흡이 중단, 산소가 확산  산화-환원전위가 변화 - 가열과 같은 가공과정  “ - 진공, 이산화탄소 또는 질소 충진 식품  낮은 산화-환원전위 (대사작용 감소) - 공기 중에 식품보관  높은 산화-환원전위 (대사작용이 증가)

산화환원전위, 산소와 증식 산화환원전위와 미생물 증식 - 산소의 존재  호기성, 혐기성, 통성혐기성 또는 미호기성균으로 분류 1) 호기성균  에너지생산 산소요구, 전자전달계에서 최종전자수용체로 작용 2) 통성혐기성  유리산소를 이용하나, 혐기적 호흡시 결합된 산소(NO3, SO4)를 이용,  산소가 없을 시 혐기적 발효를 통하여 산소대신 다른 물질(젖산 등)이 전자 또는 수소수용체로 이용 3) 절대 혐기성균  적은 양의 산소라도 존재  생성된 라디컬  사망  과산화물 제거효소(superoxide dismutase)가 없음 4) 미호기성균  적은 양의 산소가 존재시 더 잘 성장 (캡필로박터) - 산화환원전위 1) 호기성균 : +500~+300 mV  곰팡이, 효모, 바실러스, 슈도모나스, 모라젤라. 마이크로코커스 2) 통성혐기성균 : +300~+100 mV  젖산균, 장내세균 3) 절대혐기성균 : +100~ -250 mV  Clostridium

외부적인 요인 - 식품저장환경에 따른 온도, 상대습도와 노출가스 환경 등의 외부환경  식품 저장시 상대습도와 노출가스  수분활성과 산화환원전위에 영향을 미침 온도와 증식 원리  온도가 일정 범위내에서 10℃증가시  효소 촉매율이 2배 증가 반대로 10℃ 감소시 효소 촉매율이 반으로 줄어든다. 식품과 온도 - 온도의 조건에 따라 아래와 같이 분류 1) 호냉성균(Psychrophile) : 최적 15℃, 온도범위 -5~20℃ 2) 내냉성균(Psychrotolerant) : 최적 35℃, 온도범위 -5~45℃ 3) 중온성균(Mesophile) : 최적 35℃, 온도범위 10~45℃ 4) 호열성균(Thermophile) : 최적 55℃, 온도범위 45~70℃ - 미생물의 활성을 조절하여 장기보존하기 위한 방법으로  저온살균, 냉장보존법을 통하여 광범위하게 활용  냉장보관시 : 호냉성 및 내냉성균이 급속하게 성장 효모, 곰팡이, 그람음성균(Psedomonas, Achromobacter, Yersina, Serratia, Aeromonas등) 그람양성균(Leucomonostoc, Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Listeria)

고온균 초고온균 중온균 저온균 고온균 60° 88° 106° 생장 속도 39° 4° 10 20 30 40 50 60 70 80
예: Geobacillus stearothermophilus 초고온균 고온균 중온균 예: Thermococcus celer 예: Pyrolobus fumarii 예: Escherichia coli 60° 88° 106° 생장 속도 저온균 39° 예: Polaromonas vacuolata 4° Figure 5.19 다른 온도 분류의 미생물들의 온도와 생장 반응 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 온도 (°C)

외부적인 요인  저온살균시 생존 : 호열성균(Micrococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus)은 포자형성하거나 내열성 생장특성에 의해 생존 - 증식을 위한 최적온도를 넘어선 온도에 노출 : 빠르게 사멸 최적온도보다 낮은 온도에서는 천천히 사멸 효소 반응이 가능한 가장 빠른 속도로 일어난다 효소 반응이 점점 빠른 속도로 일어난다 세포막 겔화; 수송 과정이 너무 느려서 생장할 수 없다 단백질 변성; 세포막의 분해; 열 용해 온도 생장 속도 최소 최적 최대

1. 영양인자와 증식 - 탄수화물, 단백질, 지방, 무기성분과 비타민 등+ 물 식품에 함유 1) 탄수화물; 에너지원을 얻기 위해 이화과정, 대사산물은 길항작용, 다양한 다당류를 합성 2) 단백질 : 단순단백질, 복합단백질(인산, 금속, 지질등), 비단백질 질소성분(요소, 암모니아 등)  동물>식물, 효소에 의해 분해, 부패화합물(암모니아, 황화수소, 생물성 아민류 등) 3) 지질 : 동물(콜레스테롤 함량)>식물(콩, 씨앗 등) 4) 성장인자와 저해인자(라이소자임, 우유응집소, 마늘의 유게놀 등) 2. 수분활성 - 식품 속의 순수한 형태의 수분 함량 (0.1~0.99) - 미생물의 최소 수분활성도 : 최소 수분활성도 이하 급속히 생명력을 잃어감  식품의 부패나 식중독을 조절 3. pH - 산도가 높은 식품 : pH 4.6이하 ~3.0 (과일, 과일주스, 발효식품 및 셀러드 드레싱) - 산도가 낮은 식품 : pH 4.6 이상~ 7.0 (과일, 고기, 생선, 우우와 스프) - pH와 미생물의 증식 ( 곰팡이 효모 > 세균 ) 4. 산화환원전위 5. 온도

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 서론 - 세균의 생장
 이화작용 : 유기물을 분해하여 에너지 대사과정, 간단한 전구체로 전환(분해)  동화작용 : 세균의 생장을 위한 구성성분을 대사과정에서 생성된 전구체로 부터 합성, 에너지를 이용 (합성)  세균의 증식 : 세포막과 세포질에서 영양분이나 식품성분의 대사에 의해 진행 : 영양분의 수송  세포막과 세포벽 유입 분해  합성 : 그 외 세포물질의 재활용, 분화, 손상된 구조의 수선과 환경스트레스에 적응 또한 대사과정을 통하여 중재

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 성장과정에서 호흡과 발효과정 - 에너지와 세포물질을 합성  성장
- 에너지 : 유기물의 산화적 분해과정을 통하여 저장(자유)에너지, 열에너지 : 해당과정(호기/혐기성호흡, 공통)  발효(혐기성) 또는 TCA(호기성/혐기성)  전자전달계(산소 또는 무기물화합물) : 에너지(ATP)는 기질수준인산화, 산화적 인산화과정을 통하여 획득 - 종속영양세균(유기탄소를 필요로 하고 이산화탄소보다 더 환원된 물질) - 화학유기영양세균(에너지를 위해 전자공여자로 유기물을 이용)  호기성호흡 (전자수용체로 산소요구),  혐기성호흡 (전자수용체로 무기화합물, NO3, SO4)  발효작용 (전자수용체로 유기화합물을 이용)

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 알코올, 젖산 혐기성호흡 해당과정 TCA회로 전자전달계(호기성호흡)

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 해당과정 HMP (6_)PP ED

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 - 단당류, 이당류, 올리고당으로 분류
- 다당류는 세포내로 유입되기 전에 외부로 분비된 효소에 의해 분해  흡수 1) 다당류 분해 - 곰팡이, Bacillus, Clostridium 및 다른 몇몇 세균 종  체외효소에 의해 전분, 글리코겐, 셀룰로스, 펙틴 등을 분해  과일과 채소에서 펙틴과 셀룰로스와 같은 다당류의 분해  질감과 질을 떨어 뜨림 2) 이당류의 분해 - 식품의 유당과 설탕, 미생물에 의한 전분의 분해로 생성 - 젖당 : 젖당분해효소 갈락토스(galactose)와 포도당 - 설탕 : sucrease  포도당과 프록토스(fructose) - 자당(맥아당) : 말타아제  포도당 3) 단당류의 분해(물질대사) - 포도당, 과당, 갈락토스, 페트로스, 펜토오스 등 - 5개의 주요경로에 의해 생산  EMP경로(해당과정), 6탄당 일인산염경로(HMS), ED 경로 2개의 포스포케토라아제(PK)경로 다당류 저분자 효소 대사과정

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 4) 발효경로 (표 7.1)
해당과정_알코올, 젖산(에세트산, 에탄올, 디아세틸…..) HMP (6_)PP ED 프로피온산 혼합산 부탄에디올 부티릭산 7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 4) 발효경로 (표 7.1)

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사
5) EMP (Embden-Meyerhof-Parnas Pathway; 해당작용) 경로 - 가장 일반적인 경로 - 사상형 균류, 효모, 세균(젖산균, Enterococcus faecalis, Bacillus spp)에서 발견 - 호기적, 혐기적 조건에서 작용 - 세포질에서 10개의 효소촉매반응으로 작용 - 비가역적 반응효소 : 3개의 효소 (hexokinase, phosphofructokinase, Pyruvate kinase) : 포도당합성경로에서 중요한 역할 Glucose (C6) + 2ADP +2Pi + 2NAD+ → 2 Pyruvate(C3) + 2ATP + 2 NADH + 2H+

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 젖산균 효모 등

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 1) 알코올발효 : 효모, 세균, 특정곰팡이에 의해 수행되는 2단계반응
1) 알코올발효 : 효모, 세균, 특정곰팡이에 의해 수행되는 2단계반응 : EMP경로의 연장으로 진행 2) 젖산발효 : Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc등 세균, 균류, 조류, 원생동물 1) 동종젖산발효(homolactic F.) : 피루브산을 젖산으로 환원, 동물의 근육세포에서도 발생(산소부족) 2) 이종젖산발효 (heterolactic F) : 젖산 이외에 다른 산물(알콜, 아세트산)을 동시에 생성

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 6) HMP 경로
- 세균(젖산균, Bacillus spp Pseudomonas spp)에 의한 이상발효, 효모(10~20%) - 혼합경로 EMP와 연계되어 있음 - 호기적, 혐기적 조건에서 작용 - NADPH의 방향족 아미노산, 5탄당(핵산, 리보스), 자일로스의 합성 및 분해경로에 중요한 역할 3 Glucose-6-phosphate + 6NADP+ + 3H2O  2 Fructose-6-P + Glyceraldehyde-3-P + 3CO2 + 6NADPH + 6H+

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 7) ED (Enter-Doudoroff) 경로
- EMP 경로가 없는 미생물에서 발견 (보조 경로) : Azotobacter, Pseudomonas, Rhizobium, Xanthomonas, Zymomonas 등 - 6-phosphogluconate로부터 시작하여 피루브산과 glyceraldehyde-3-P (glyceraldehyde-3-P  EMP 경로를 통해 피루브산 생성)

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 6-phosphogluconate HMP

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 8) Phosphoketolase (PP) pathway
- E coli, Enterobacter aerogenes, Bacillus spp. 몇몇의 젖산균에서 발견 (Lactobacillus, Leuconostoc) - 6탄 당에서 핵산합성과 5탄당을 이화작용에 필요한 5탄당을 생성 - PP경로를 통하여 RuMP  자일로스-5-P를 거쳐 glyceraldehyde-3-P와 Acetyl-P 생성 - glyceraldehyde-3-P(EMP경로를 거쳐 젖산) - Acetyl-P 생성(에탄올 생성)

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 ADP ATP Acetic acid(아세트산)

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 탄수화물 식품의 물질대사 9) 6탄당 Phosphoketolase pathway
- Bifidobacterium spp. 에 의해 이용 - 2 Glucose-P  acetyl P + 2 xylose P  3 Acetate + 2 Pyruvate  3 Acetate + 2 Lactate 10) 몇몇 특정한 발효 10-1) 혼합산 발효 - 대장균과 통성혐기성 미생물 - 젖산, 초산, 소량의 에탄올, 포름산 이 생성

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 10-2. 프로피온산발효
: Propionibacterium 및 Clostridium spp. : 스위스치즈, 비타민 B12(cobalamin) 산업적 생산에도 이용 젖산염  피루브산  프로피오닐 CoA  프로피온산 (Propionibacterium) 젖산염  아크릴~CoA  프로피오닐 CoA  프로피온산 (Clostridium spp.) 부틸산 발효 : Clostridium spp. (혐기성균) : 아세톤, 부탄올, 프로판올 외 다른 알코올과 산을 생성

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 10-4. 부탄다이올 발효
부탄다이올 발효 : Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Serratia : 혼합산 발효와 유사하지만 에탄올, 산 이외에 부탄다이올이 생성

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 11. 혐기성 호흡 - 3가지 외에도 제2가 철이온(ferric ion, Fe3+), 망간(Mn4+), 다양한 유기화합물(dimethyl suphoxide, fumarate, glycine, trimehylamine oxide)등 도 혐기성호흡에 관여 - 종에 따라서는 젖산염, 아세테이트, 에탄올, 개미산, 이산화탄소, 황, 부탄에디올, 아세토인, 숙신산으로 전환 1) 질산염호흡 - 탈질 미생물에서 관여 동화적 질산반응(Dissimilatory nitrate reduction) 또는 탈질과정 (Denitrification) - Pseudomonas, Paracoccus, Thiobacillus 등 - 질산  아질산으로 환원 2) 황산염 호흡 - 절대혐기성세균 Desulfovibrio 속 - SO2-4  H2S 3) 탄산염 호흡 - 이산화탄소 : Methanococcus, Methanobacterium 등 고세균  메탄으로 환원 - 일산화탄소 : Methanogenic bacterium  메탄으로 환원 CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 황 환원세균 - 혐기적 조건에서 - 산화된 황산염을 통해 황화수소 생산

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 12. 호기성 호흡 - 호기성 미생물(Bacillus spp. Pseudomonas spp. 곰팡이, 효모) 및 편성혐기성 미생물( Enterobacteriaceae, Staphylococcus spp.)  호기성 조건하에서 EMP  TCA  전자전달계  전자전달계에서 전자 한 쌍이 전달  과산화수소생성  catalase, superoxide dismutase에 의해 물과 산소로 분해  TCA에서 15개의 ATP를 생성 = NADH 4; FADH 1; ATP

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 호기성 호흡 - ATP생성  기질수준 인산화 반응(기질의 산화과정에서 생성)
 산화적 인산화 과정(호흡) - 최종전자수용체  호기성 (산소)  혐기성 (질산, 황산, 이산화탄소….) - 반응장소  세균(세포막)  진핵생물(미토콘드리아, 엽록체) - 전자전달자 : NDAH, FAD 등 전달자 NADH  Flavoprotein(플라보프로테인)  iron-sulphur protein (철황단백질)  Quinone  Cytochrome b, c, a, a3  산소

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 중합체 합성 - Leuconostoc mesemteroides  설탕  과당(에너지)+포도당 (덱스트린) - 그 외 Lactococcus lactis, Lactobacillus, Alcaligeues faecalis 및 Xantomonas spp. 에 의해 중합체를 생성 - 중합체 : 식품안정제, 점성, 품질을 향상 - 일부 종은 탄수화물의 물질대사  악취를 발생 - 일부 종은 대사산물 젖산, 디아세틸 등 유용

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 단백질 식품의 물질대사 - 식품에 존재하는 단백질 화합물
- 식품에 존재하는 단백질 화합물  간단한 단백질 (알부민, 글로블린, 제인, 케라틴, 콜라겐 등)  접합된 단백질 (미오글로블린, 헤모들로블린, 카제인 등)  2개 이상의 아미노산을 포함하는 펩타이드  아미노산, 요소, 크레아틴, 트리메틸아민 및 비단백성 질소그룹 등 - 아미노산이나 펩타이드(8~10)  세포 내로 수송 - 단백질과 큰 펩타이드  세포 내로 통과할 수 없음  단백질 가수분해효소 또는 펩타이드 가수분해효소에 의해 가수분해 - Alcaligenes, Bacillus, Clostridium, Enterococcus, Enterobacter, Flavobacterium, Klebsiella, Lactococcus, Micrococcus, Pseudomonas 및 Serratia

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 호기성 호흡(호기적 부패) - 아미노산을 산화  탄소, 질소, 에너지원 이용
- 아미노산을 산화  탄소, 질소, 에너지원 이용  탈아미노 또는 아미노기를 전달 - 아미노산 산화경로 물질전환  L-트레오닌  아세트알데히드 + 글리신  L-트립토판  안트라닐산  L-리진  글루타릭산  L-발린  케토이소발레래이트  L-루이신  케토이소카프레이트  L-아르기닌  시트룰린  L-히스티딘  우로카닉산 발효작용 - 혐기성/편성혐기성 세균에 의한 아미노산 분해  탈아미노 반응 (C-스켈레톤, 암모니아 생성)  탈카르복실 반응 (아민, 이산화탄소 생성)  가수분해 (C-스켈레톤, 이산화탄소, 암모니아 및 수소 생성) - C-스켈레톤 (지방산, 케토산, 불포화지방산) – 에너지와 다른 대사산물을 공급

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 아민의 생성 - 아미노산이 분해되면 암모니아나 아민이 생성  pH에 의존
 산성시  탈탄산 반응  아민생성  알카리시  탈아미노반응  암모니아 생성 트리메틸아민 - 생선의 부패취로 TMA(trimethyl amine)를 지표 - 전구물질인 TAMO(trimethyl amine oxide), 해산물에 특이적으로 함유 (담수어에는 없음) 초산 젖산 세균, 효소 열

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 발효작용 - 아미노산의 미생물 분해산물
 케토산, 지방산, 수소, 이산화탄소, 암모니아, 황화수소, 및 아민 등  악취와 건강상 위해 요인으로 작용 : 트립토판 (인돌/카스톨), : 리신과 아르기닌 (프트레신/카다베린, 암조직에 많이 존재) : 히스티딘 (히스타민, 알레르기와 염증반응), : 타이로신 (티라민, 혈관수축/혈압상승, 식중독 콜린에스터라제를 억제 중추신경계작용), : 시스테인과 메티오닌 (황화물, 황화수소, 메르캅탄, 황화물) - 유익한 부분  치즈의 바람직하거나 바람직하지 않은(쓴맛), 촉감에 기여  Lac acidophilus  트레오닌이 아세트알데히드로 분해되어 요구르트의 맛  단백질의 동화에 의해 독소생성  L-리신(필수아미노산), 항균펩타이드(니신/페디오신), 효소(아밀라제/단백질 분해효소)  식품에서 유리

7장. 식품 성분의 미생물학적 대사 지질 식품의 물질대사 - 식품에서 주요지질
 모노-, 디, 트리글리세리드; 포화/불포화 지방산; 인지질; 스테롤; 왁스 등  글리세리드  지방분해효소(lipase)  글리세롤과 지방산  지방산  축척  산화 (Acetyl-CoA… 불포화지방산  하이드로퍼옥사이드 생성  카보닐화합물(알데히드/케톤)로 산화 - Alcaligenes, Enterobacter, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas , Serratia, Staphylococcus, Aspergillus, Geotrichum, Penicillium  리파제 (지질가수분해효소)  지질산화효소는 대부분 곰팡이에 의해 생성 : 식품의 탈취와 치즈의 바람직한 맛을 제공한다.

8장. 미생물의 포자와 발아 서론 - 미생물의 증식  이분법, 출아(또는 곰팡이 균사증식)에 의한 분열
 포자형성  곰팡이, 효모, 세균  세균  열악한 환경에서 생존하기 위한 분화과정  가공과 보존처리에 내성  식품산업에서 중요  곰팡이/효모  유성/무성생식과정에 의한 재생산  세포의 포자보다는 약함 곰팡이 포자 - 무성생식  분생자, 포자낭포자, 분절포자…  Aspergillus, Penicillium  분생자  분생포자  Mucor, Rhizopus  포자낭  포자낭포자  Geotrichum  분절포자  무성포자  적절한 환경  발아  균사 - 유성생식  두 개의 균사 끝으로 부터 2개의 세포/2개의 배우자의 조합으로 형성  식품에서는 Mucor 또는 Neurispora 에서 관찰  접합균류, 자낭균류, 담자균류, 불완전균류

8장. 미생물의 포자와 발아

8장. 미생물의 포자와 발아 효모 포자 - 유포자효모(자낭포자)와 무포자효모로 구분
 유포자 : Saccharomycetes, Pichia, Hansenula, Kluyveromyces 등  무포자 : Cadida, Torulopsis, Rhodotorula 등 - 포자형성  두 개의 효모세포의 접합에 의한 자낭포자  모체와 딸세포의 조합에서 유래할 수도 있다.  자낭에서 발육된 포자의 수는 종에 따라 다양 세균성 포자 - 포자형성균  그람양성 : Bacillus, Alicyclobacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Sporosarcina  그람음성 : Desulfotomacilum  식품손상과 유래질병과 관련된 종  적색으로 표시된 4종 - 내생포자를 형성

8장. 미생물의 포자와 발아 - 포자구조 (그림 8.2)  외부환경요인에 내성 (표면_소수성, 물리적 및 화학처리)
 내핵(DNA, RNA, 효소, 디피콜린산, 고농도Ca, SASP, 물)  발아세포벽과 내막 (세포막)  외피 (펩티도글리칸)  껍질부분(단백질)  발아시 제거(by 가수분해) - 포자는 물질대사측면에서 잠복기, 오랜 기간 생존이 가능

8장. 미생물의 포자와 발아 포자형성 - 요소 : 가용성 영양분(탄소, 질소, 인)의 감소와 최적온도, pH변화
- 포자형성은 많은 유전자가 관여 - 형성과정은 7단계로 구분

8장. 미생물의 포자와 발아 수면상태 - 중핵의 탈수와 감소된 분자운동은 수면상태에 기인
- 최고수면 : 환경요인, 포자상해, 포자고유의 성질… 활성화 - 발아 전 포자의 활성  포자내의 고분자의 재배열과 동반 - 극단적인 열처리, 방사선, 고압처리, 극단적인 pH 노출, 초음파… 자극  환경이 적합하지 않을 경우 발아하지 않는다. 발아 - 발아조건 : 낮은 pH, 고열, 고압, 라이소자임, 영양분(아미노산, 탄수화물), 칼슘-DPN 및 다른 요인… - 억제 : D-알라닌, 에탄올, EDTA, NaCl(고농도), 질산 및 소르빈산염 등 - 발아과정 : 중핵의 수화 칼슘이온과 DPN의 배출  대사활성화 (저항성 감소와 굴절반사의 손실)

8장. 미생물의 포자와 발아 식품에서 포자의 중요성 - 곰팡이와 세균의 포자형성  장시간 생존을 위한 휴면
- 공기와 먼지에 의해 살포  식품에 쉽게 오염  적절한 환경, 포자가 발아  곰팡이, 효모  열에 과민, 혐기상태에서 억제 - Bacillus, Clostridium, Desulfotomacilum  식품 변질과 변질된 음식으로 인한 질병과 연관  가공 및 보존에 주의  발아시킨 후 항균처리 포자의 제어를 위한 방법  통조림 (낮은 산성조건)  레토르팅  살균처리  아질산염 (가공된 고기), 낮은 pH(산성식품), 낮은 Aw/고염  초고압처리에 의한 파괴와 관련된 연구가 진행 ∙ 곰팡이 포자 : 저압(< 400 Mpa; 4000 기압; 수심 40,000m)으로 파괴 ∙ 병원성 포자와 변질세균 : 고압(>700 MPa) 및 고열(>90℃)의 조합 1 Mpa = 145 psi = 10 기압(atm) ∙ 항균처리, 다른 압력주기와 열, 또는 방부제  포자발아를 파괴 ∙ 압력범위, 시간, 온도, 지속시간 등 발아의 매개변수를 연구

8장. 미생물의 포자와 발아 The initial spore population was
approximately 1.2×107 spore/ml. A: 105 °C, B: 105 °C+700 MPa, C: 121 °C, D: 121 °C+700 MPa; (●) Clostridium sporogenes (▴) Clostridium tyrobutylicum (■) Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum

8장. 미생물의 포자와 발아 The initial populations were approximately 1.8×106 spore/ml (A and B) and 2.3×108 spore/ml (C and D). A: 105°C, B: 105°C+700 MPa, C: 121°C, D: 121°C+700 MPa; (●) Bacillus amyloliquefaciens (■) B. amyloliquefaciens (♦) B. sphaericus (▴) B. amyloliquefaciens

8장. 미생물의 포자와 발아 결론 - 효모, 곰팡이, 세균의 포자형성  생존방법, 생활과정
 효모/곰팡이  유성과 무성생식  세균  환경 스트레스, 물리화학적 조건  유전자에 의해 조절  포자형성 - 포자형성  식품의 오염, 살포, 증식에 의한 바람직하지 않은 영향을 초래 - 포자의 발아억제, 파괴방법의 개발  식품의 안전성 확보에 중요

2부 식품환경에서 미생물의 증식 반응 5장 미생물의 증식 특징 6장 식품에서 미생물의 증식에 영향을 미치는 인자들

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