식품미생물학

식품미생물학은 식품에 서식하거나 생성되거나 또는 오염시키는 미생물에 대한 학문이다. 여기에는 식품 손상을 유발하는 미생물, 질병을 유발할 수 있는 병원균(특히 음식이 부적절하게 조리되거나 보관될 경우), 치즈, 요거트, 빵, 맥주, 와인 등 발효 식품을 생산하는 데 사용되는 미생물, 프로바이오틱스 생성과 같은 기타 유용한 역할을 하는 미생물에 대한 연구가 포함된다.^[1]^[2]^[3]^[4]

식품에 영향을 미치는 균 하위 그룹

식품 내 균에 대한 연구는 특정한 특성에 기반하여 중요한 집단을 세분화 했다. 이러한 세분화는 분류학상으로 중요하지 않다.^[5]

젖산균은 탄수화물을 이용해 젖산을 생성하는 균이다. 주요한 속은 락토코커스, 류코노스톡, 페디오코커스, 락토바실러스, 스트렙토코커스 써모필러스 등이 있다.

아세토박터 아세티와 같은 아세트산균은 아세트산을 생성한다.

프로피온산을 생성하는 프로피오니박테리움 프로이덴라이치와 같은 균은 유제품을 발효시키는 데 사용된다.

일부 클로스트리듐 속. 클로스트리듐 부티리쿰은 부티르산을 생성한다.

단백질분해균은 세포외 단백분해효소를 생성함으로써 단백질들을 가수분해한다. 이 그룹은 마이크로코쿠스, 포도상구균, 바실러스, 클로스트리듐, 슈도모나스, 알테로모나스, 플라보박테륨 알칼리게네스 속의 종을 포함하며, 장내세균과와 브레비박테륨에 더 제한되어 포함한다.

지방질분해균은 세포 밖의 지방 분해효소의 생성에 의해 트리글리세라이드를 가수분해한다. 이 그룹은 마이크로코쿠스, 포도상구균, 슈도모나스, 알테로모나스와 플라보박테륨균의 종까지 포함한다.

당화성세균은 복합 탄수화물을 가수분해한다. 이 그룹은 바실러스, 클로스트리듐, 에어로모나스, 슈도모나스와 엔테로박터 속의 종까지 포함한다.

호열성균은 섭씨 50 도가 넘는 높은 온도에서 생존할 수 있으며, 바실러스, 클로스트리듐, 페디오코커스, 연쇄상구균과 락토바실러스 속을 포함한다. 포자를 포함한 내열성균은 저온살균후에도 살아남을 수 있다. 섭씨 5도 이하의 저온에서 증식이 가능한 균을 저온균이라 부르며, 알칼리게네스, 세라티아. 류코노스톡. 카르노박테륨, 브로코트릭스, 리스테리아와 예르시니아를 포함한 많은 속의 종을 포함한다.

내염균은 10% 보다 높은 식염농도에서 생육 가능하다. 여기엔 비브리오나 코리네박테륨의 일부 종도 포함된다. 내산균은 낮은 pH 환경에서 생육 가능하다.

고삼투압균은 효모와 곰팡이에 비해 낮은 내삼투압성을 가진 반면에, 비교적 높은 삼투성 환경을 견딜 수 있다. 호기성균은 산소를 필요로 하지만, 혐기성균은 산소에 의해 생육이 저해된다. 통성 혐기성균은 산소 유무에 상관 없이 자란다.

일부 균은 영양소 대사과정 중에 가스를 생성할 수 있고, 다른 균들은 다당류를 합성함으로써 점액을 생산한다.

포자를 생성하는 균은 호기성, 혐기성, 무가스변패. 고온성, 그리고 황화물 생성 등 하위 그룹으로 세분된다.

분변성 대장균을 포함한 여러 대장균은 위생의 지표로 사용된다. 장 병원균은 위장관의 감염을 일으킬 수 있고 이 그룹에 포함될 수 있다.

식품 안전

식품 안전은 식품 미생물학의 주요한 주제이다. 수많은 질병과 병원균이 균과 바이러스를 가진 식품을 통해 쉽게 전염되고, 미생물의 독소들은 식품을 오염시킬 수 있다. 하지만 미생물과 그 생산물은 병원균을 퇴치하는 데 사용되기도 한다. 박테리오신을 생산하는 프로바이오틱균은 병원균을 죽이고 억제할 수 있다. 또는 니신과 같은 정제된 박테리오신을 직접적으로 식품에 추가 할 수 있다. 마지막으로, 균만 감염시키는 박테리오파지를 병원균을 죽이는 데 사용할 수 있다.^[6] 음식을 적절히 조리하여 준비하면, 대부분의 균과 바이러스를 제거할 수 있다. 그러나, 오염된 음식에서 생성된 독소가 가열이나 조리를 함으로써 비독성 형태로 변화되지 않을 수 있다.

발효

발효는 음식을 보존하고 품질을 변화시키는 방법 중 하나다. 효모, 특히 맥주효모균은 빵이 부풀 수 있게 이용되고, 맥주를 양조하며 와인을 만든다. 젖산균을 포함한 특정 균은 요거트, 치즈, 핫소스, 피클, 발효 소세지와 김치같은 요리를 만드는데 이용된다. 이러한 발효의 일반적인 효과는 병원균과 부패를 일으키는 미생물을 포함한 다른 미생물에게는 덜 적합하여 식품의 유통기한을 연장시킨다는 점이다. 어떤 치즈 품종은 그들의 특징적인 풍미를 숙성시키기 위하여 곰팡이류를 필요로 한다.

미생물의 생체고분자

여러 미생물학적으로 생산된 생체고분자는 식품 산업에서 사용된다.

알긴산염

알긴산염은 증점안정제로 사용 가능하다.^[7] 본문에서 '미생물의 다당류'로 분류되어 있지만, 현재 상업적으로 알긴산염은 라미나리아 히페르보레아(Laminaria hyperborea) 또는 인동덩굴과 같은 갈조류에서만 추출된다.

폴리감마글루탐산

폴리감마글루탐산(γ-PGA)은 다양한 바실러스의 균주에 의해 생성되며, 식품 산업에서 증점제로서 응용될 가능성이 있다.

식품 검사

식품의 안전을 보장하기 위해 병원균과 부패 유기체 검사와 같은 미생물 검사를 필요로 한다. 이 방법은 평범한 조건일 때 오염의 위험을 평가할 수 있으며, 식중독 발생을 예방할 수 있다. 모든 생산 단계에서 제품의 결함이 일어날 수 있기 때문에 식품 및 성분의 검사는 전체 공급망에서 중요하다.^[8] 부패 검출과는 별도로 미생물 검사로 세균 함량을 확인하고, 효모와 곰팡이, 그리고 살모넬라를 식별할 수 있다. 살모넬라균의 경우 과학자들이 독특한 변종을 빠르게 식별할 수 있는 휴대 가능한 기술을 개발하고 있다.^[9]

중합효소 연쇄반응 (PCR)은 특정 밴드에서 DNA 단편의 사본을 무수히 복제하는 빠르고 저렴한 방법이다("PCR(중합효소 연쇄반응)", 2008). 이러한 이유로 과학자들은 PCR을 이용해 HIV, 탄저균 등 다양한 종류의 바이러스나 세균을 그들의 고유한 DNA 패턴을 기반으로 검출하고 있다. 식품 병원균의 핵산 추출,^[10] PCR 검출 및 분화를 돕는 다양한 키트들이 상업적으로 사용 가능하다.^[11] 식품에서 균의 유전자 가닥을 검출하는 것은 식품에 의한 질병을 예방하는데 도움이 되어 전 세계 모두에게 매우 중요하다. 그러므로 PCR은 다른 가공 식품에서 병원균의 유전자가닥을 증폭하고 추적하기 위한DNA 검출기로 알려져 있다.

같이 보기

각주

↑ Fratamico PM (2005). Bayles DO, 편집. 《Foodborne Pathogens: Microbiology and Molecular Biology》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-00-4.
↑ Tannock GW, 편집. (2005). 《Probiotics and Prebiotics: Scientific Aspects》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-01-1.
↑ Ljungh A, Wadstrom T, 편집. (2009). 《Lactobacillus Molecular Biology: From Genomics to Probiotics》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-41-7.
↑ Mayo, B (2010). van Sinderen, D, 편집. 《Bifidobacteria: Genomics and Molecular Aspects》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-68-4.
↑ Ray, B. Fundamental Food Microbiology, 3rd Ed. (2005), pp 29-32
↑ Sillankorva, Sanna M.; Oliveira, Hugo; Azeredo, Joana (2012). “Bacteriophages and Their Role in Food Safety”. 《International Journal of Microbiology》 2012: 863945. doi:10.1155/2012/863945. PMC 3536431. PMID 23316235.
↑ Remminghorst; Rehm (2009). 〈Microbial Production of Alginate: Biosynthesis and Applications〉. 《Microbial Production of Biopolymers and Polymer Precursors》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-36-3.
↑ Food Testing Laboratories
↑ “Rapid Testing and Identification of Salmonella in Foods”. 2022년 3월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2022년 3월 31일에 확인함.
↑ “FOOD PATHOGEN DNA EXTRACTION filter paper card”. 2021년 11월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2022년 3월 31일에 확인함.
↑ “Microbial Detection Identification Kits”. 2014년 7월 15일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2022년 3월 31일에 확인함.

외부 링크

[FratamicoBayles-1] Fratamico PM (2005). Bayles DO, 편집. 《Foodborne Pathogens: Microbiology and Molecular Biology》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-00-4.

[Tannockpro3-2] Tannock GW, 편집. (2005). 《Probiotics and Prebiotics: Scientific Aspects》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-01-1.

[LjunghWadstrom-3] Ljungh A, Wadstrom T, 편집. (2009). 《Lactobacillus Molecular Biology: From Genomics to Probiotics》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-41-7.

[MayoB-4] Mayo, B (2010). van Sinderen, D, 편집. 《Bifidobacteria: Genomics and Molecular Aspects》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-68-4.

[5] Ray, B. Fundamental Food Microbiology, 3rd Ed. (2005), pp 29-32

[6] Sillankorva, Sanna M.; Oliveira, Hugo; Azeredo, Joana (2012). “Bacteriophages and Their Role in Food Safety”. 《International Journal of Microbiology》 2012: 863945. doi:10.1155/2012/863945. PMC 3536431. PMID 23316235.

[2Remminghorst-7] Remminghorst; Rehm (2009). 〈Microbial Production of Alginate: Biosynthesis and Applications〉. 《Microbial Production of Biopolymers and Polymer Precursors》. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-36-3.

[8] Food Testing Laboratories

[9] “Rapid Testing and Identification of Salmonella in Foods”. 2022년 3월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2022년 3월 31일에 확인함.

[10] “FOOD PATHOGEN DNA EXTRACTION filter paper card”. 2021년 11월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2022년 3월 31일에 확인함.

[11] “Microbial Detection Identification Kits”. 2014년 7월 15일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2022년 3월 31일에 확인함.

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