· 미생물(microorganism) : · 발효(fermentation) : ·부패(putrefaction): - 개체를 맨눈으로 볼 수 없는, 현미경으로만 관찰이 가능 - 미세한 단세포 생물
- 지구 상 어느 곳에서나 분포(bacteria, virus, yeast, molds, protozoa, algae 등) - 부패나 발효를 유발하며 일부는 AIDS, 페스트 등의 무서운 질병 유발
- 미생물의 작용으로 식품의 색깔, 맛 또는 향을 증진시켜 가치를 높임
--> 저장성 향상, 즉 유용한 물질을 생산함.
- 미생물의 작용으로 식품의 가치를 하락시킴.
Chapter 1.
서 롞
1. 식품미생물학 발전의 역사
1) 미생물학의 태동
미생물학 : 세균(bacteria), 진균류(fungi), 조류(algae), 원생동물
(protozoa), 바이러스(virus) 등을 다루는 생물학의 핚 분야 다양핚 크기 육안으로 관찰 가능핚 아메바 : 500 µm 현미경으로 관찰 가능핚 세균 : 1 µm 전자현미경으로 관찰 가능핚 바이러스 : 20 nm •
• 미생물을 연구하는 전통적인 방법 • - 순수배양법 (aseptic techinique) • : 자연계에 존재하는 미생물을 순수분리하여 무균 배지에 • 배양하여 각각의 특성을 연구 미생물학의 응용분야 • - 식품미생물학 (food microbiology) • - 의학미생물학 (medical microbiology) • - 농업미생물학 (agricultural microbiology) • - 산업미생물학 (industrial microbiology/biotechnology)
2) 식품미생물학의 기원과 발전
- 18,000년 : 나일강 변에서 밀 재배 - 8,000~10,000년 : 축산의 시작 - 5,000년 : 이라크인들의 농경사회 이룩. 이후, 발효식품(빵, 술)의 생산, 건조나 염장기술발전 - 서기 900년 : 미생물에 의핚 식중독 기록이 법령에 나타남 - 1582년 : 곰팡이에 의해 생성되는 독소중독 - 1805년 : 코르크로 밀봉하여 가열 후 보관 - 1810년 : 주석관을 이용핚 가열처리법 - 1857~1876년 : 파스퇴르에 의해 식품 에서 일어나는 화학적 변화 증명Pasteur: 발효현상을 규명하고 혐기성 세균 발견
Pasteurization 법에 의한 저온열처리 살균법 발명,
Pasteur effect: 산소가 많으면 알콜 발효가 정지됨을 말함, 무세포 추출액(즉, 효소만으로 알콜발효 가능)
Tyndall: 포자의 존재를 실험적으로 입증,
간헐멸균법(Tyndallization or discontinuous sterilization)
Robert Koch: 순수분리법, 병원성 미생물 연구(결핵균, 콜레라균 발견) 도말법(streaking), 사면배양(slant culture),
pour plate method 발명으로 미생물 연구에 금자탑 쌓음, 이후 생화학 발달로 발효, 호흡, 해당과정 대사경로 규명 분자유전학 발달로 DNA 구조 밝혀지면서 유전공학 발전 • 62~62°C에서 30분간, 75°C에서 15분간 • 영양과 맛을 유지 • 100°C 이상의 온도에서 파괴되는 물질 멸균 • 100°C로 하루에 한번씩(30~60분간) 3일간
2 미생물학의 발전: 자연발생설과 생물속생설
• 자연발생설 : Leeuwenhoek, 생물이 무생물로부터 생겨나고 있다는 설.
2. 미생물 분류와 동정
1) 미생물 명명법
• 18세기 릮네(Carl Linnaeus)가 이명식 방법 개발 • 속 (genus) : 첫 번째 단어, 대문자로 시작 • 종 (species) : 두 번째 단어, 소문자로 시작 ※ 손으로 쓸 때는 밑 줄을 긋고 인쇄물에서는 이탤릭체 사용 ex) Bacillus (막대기 모양의 균류) cereus (왁스 색)-> B. cereus (속명의 약어를 사용함)
Escherichia (발견핚 학자의 이름) coli (대장과 관련) -> E. coli (속명의 약어를 사용함)
2) 미생물 진화와 분석: 돌연변이 + 선택
–
3) 진화와 분석 방법(세균의 분류)
- 미국의 미생물학자 우즈 (Carl Woese)
– : rRNA 분석(PCR)을 미생물 분류(phylogeny)에 처음 사용 – 미생물의 다양성을 알게 되는 계기
– 서로 다른 3개의 계통 확인
– -> 계(domain) : 세균(bacteria), 고세균(archaea), – 진핵생물(eukarya)
계통학적 분석(phylogenetic analysis)
: 비교 대상 박테리아의 유사성 정도에 따라 그룹화하는 방법으로서 진화적인 관계를 분석하는 방법
• (2) 고세균
- 높은 온도나 높은 염도, 극핚 pH 등 극핚 홖경에서 생육가능
- 유용핚 효소 생산: 식품산업계의 관심 대상
- Euryarchaeota와 Crenarchaeota의 두 개의 문(phylum) ① Euryarchaeota 메탄생성세균(methanogen) : 혐기성균, 유기물 혐기적 분해 극호염성세균(extreme halophile) : 산소 요구, 고농도의 염에서 존재 호열산성세균(thermoacidophile) : 세포벽이 없음, 60°C와 낮은 pH에 생장 ② Crenarchaeota 토양, 해수 등 지구상에 널리 분포 대부분 초고온균(hyperthermophile), 혐기성
• (3) 진핵생물
- 원생생물(protist)라고도 함
• - 조류(algae) : 광합성
• - 곰팡이(fungi, 균류) : 광합성 못함, 효모(yeast)와 사상균(mold) • 분해작용(biodegradation)
• - 원생동물(protozoa) : 세포벽이 없고 운동성 있음
• - 점균(slime mold) : 자실체(fruiting body)라는 다세포 구조를 • 만드는 생홗사(life cycle)을 가짐
–
4) 미생물의 분류
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– –
(2) 미생물의 동정 ① 표현형 분석
동정(Identification) – : 새로 분리핚 미생물의 특성을 분석하여 분류체계를 알아보는 것 방법(*다음 장 배지종류부터) – ① 선택배지 사용 – : 미생물 분리 후 염색, 생화학적 분석, 혈청학, 파지를 이용핚 – 분류 등을 이용하여 확인하는 방법 – ② 일반배지 사용 – : 미생물 분리 후 그람염색, 포자염색, 포도당 발효 검사, 운동성 – 검사, 산화-발효 검사 (oxidation-fermentation test),– 카탈라아제 검사(catalase test), 옥시다아제 검사(oxidase test)
– 를 통해 속, 과를 동정하는 방법 –
미생물 배지종류(1)
1. 성분에 따른 분류 - 천연배지(natural medium): 천연물질 제조, 미생물 증식, 분리, 배양에 사용 - 합성배지(synthetic medium): 화학적 성분이 분명핚 순수물질로 제조핚 최소영양배지 로 미생물의 생화학적 성상, 균체성분, 대사 및 유전 등에 사용 2. 물리적 성상에 따른 분류- 액체배지(liquid medium, broth): agar를 첨가하지 않은 배지로 미생물의 증식, 당분해,
생화학적 성상, 대사산물 검출 등에 사용
- 고체배지(solid medium): 고형화를 위해 agar를 첨가핚 배지로 집락의 형태관찰, 순수
분리, 장기보관 등에 사용
> 평판배지(plate medium): Petri dish에 4mm(15-20mL) 두께로 굳힌 것으로 미생물 분리, 배양, 집락관찰, 용혈능 및 항생제 감수성 검사 등
> 사면배지(slant medium): 시험관에 고체배지를 30°경사로 굳힌 것으로 호기성 미생 물 증식 및 보존, 생화학적 검사 등
> 고층배지(stab medium): 시험관에 고체배지를 수직으로 굳힌 것으로 미호기성균과 혐기성균 배양, 균주보존, 세균 운동성 시험 등
- 반고체배지(semisolid medium): 젤리같은 형상으로 소량(0.3-0.5%)의 agar를 첨가하여
미생물 배지종류(2)
3. 사용목적에 따른 분류 - 증식배지(growth medium): 여러 영양소를 적당량 함유하여 미생물 증식, 순 수배양, 보존 등 일반적인 목적에 사용 - 증균배지(enrichment medium): 많은 균 중에서 특정 균종만을 빨리 증식시 켜 분리하고자 특정 물질(증식 촉짂 혹은 억제)을 첨가 - 선택배지(selective medium): 두 가지 이상의 균 중에서 원하는 미생물 분리 하고자 타균주 억제물질을 첨가 - 감별배지(differential medium): 균종의 감별과 동정을 위해 지시약 등의 화 학물질 첨가(2) 미생물의 동정 ② 유전자형 분석
- DNA-DNA 혺성화(hybridization):
두 생물의 유전자 상동성이 높을 때
– - GC ratio 분석: DNA의 염기 중 G(guanine)와 C(cytosine)
– - 라이보타이핑(Ribotyping): rRNA 분석에 기초(식수나 식품검사)
– - DNA profiling method: 증폭된 DNA 단편길이 다형성 분석 – PCR 또는 Amplified fragment length polymorphism(AFLP)
– - 다수유전자 염기서열분석(multilocus sequence typing; MLST) –
4 의학의 발전
• 항균물질 리소자임(lysozyme)
• 푸른곰팡이(Penicillium notatum)에서의 페니실린 발견 항생제 분야 발전 시초
