8. 유산균의 분류 및 특징

☞ 유산균 젖산균 lactic acid bacteria☞ 유산균, 젖산균, lactic acid bacteria

1. 정의

- 생육 중 lactic acid를 대사산물로 많이 생산하는 세균인체유해물질 생성 않고 부패방지 등 유익한 작용을 하는 세균- 인체유해물질 생성 않고 부패방지 등 유익한 작용을 하는 세균

- Gram+, rod shape or cocci- catalase 음성 -> 혐기성 발효- glucose로부터 50% 이상 유산 생성

> 대장균 유산 생성-> 대장균 : 유산 생성유산이외 부패산물 생성

- no endospore- no mobility(간혹 있기도 함)

> 질병을 일으키는 유산균 St t (충치균) St (성홍열)

유산균으로 부르지 않음

-> 질병을 일으키는 유산균 : Str. mutans(충치균), Str. pyogenes(성홍열), Str. uberis(유방염원인균)

2. 유기산 생성균과의 차이

- 유기산 생성균 : 유산을 50% 이하로 생성하는 균- 유산균의 정의가 고정적이지 않음 -> 산소 유무에 따라 유산균 대사 변화가능

-> Lactococcus lactis : 유산균

lactose 배지 이용 생장 -> up to lag phase -> 균체세척 ->lactose 발효속도 5%로 제한

일반배양 호기적 배양

lactate fermentation acetate fermentation

상황에 따라 유산균 -> 유기산 생성균으로 전환 가능

8. 유산균의 분류 및 특징

3 유산균 분류3. 유산균 분류

- 일반미생물 분류

Division ->phylum -> class -> order -> family -> genus -> species

- species-> 가장 기본적 분류 단위로서 표현형질을 나타냄-> DNA-DNA homology 70% 이상-> sub species : 유전적으로 가깝지만 표현형질이 다른 경우 -> sub sp 로 표기> sub species : 유전적으로 가깝지만 표현형질이 다른 경우 > sub sp. 로 표기

ex) Lactococccus lactis sub sp. lactis-> variety : 변종을 의미 var. 로 표기 -> 정식 명명으로는 사용하지 않음

- Nomanclature(명명법) = name of genus + species modifier -> international code of nomanclature of bacteria 에서 결정-> International Journal of Systemic Bacteriology(IJSB) 에 발표되면 인정

- 유산균 분류-> 1984년 4개 genus 로 분류 -> 현재 12개 genus로 분류> 1984년 4개 genus 로 분류 > 현재 12개 genus로 분류

8. 유산균의 분류 및 특징

4. 광역유산균의 발효 형식

- 광역유산균 : 유산균 12 genus + bifidobacterium, bacillus

1) Lactate fermentation

A. homo lactate fermentation

- glucose -> lactate : 85% 이상

C6H12O6(glu) 2C3H6O3(lactate)

- no gas production -> 우유에 배양 시 조직 매끈

- aldolase+

F 1 6 DP Gl ld h d 3 P + DHAPF-1,6-DP Glyceraldehyde-3-P + DHAP

- Lactococccus lactis, L. cremoris

- Lactobacillus bulgaricus, L. casei, L. acidophilus

- Pediococcus cereviciae, P. halophilus

- Enterococcus, Str. Sporolactobacillus

8. 유산균의 분류 및 특징

B. hetero lactate fermentation

- glucose -> lactate : 50% 이상

- CO2 gas production

- ethanol+, aldolase-, phosphoketolase+

glucose lactate + ethanol + COglucose lactate + ethanol + CO2

2 glucose 2 lactate + 3 acetate : Bifido-fermentation

Lactobacillus breve L fermentum- Lactobacillus breve, L. fermentum

- Leuconostoc mesenteroides

- Bifidobacterium bifidum Phosphoketolase

Phosphoketolase pathway (heterolactic pathway)

8. 유산균의 분류 및 특징

2) Bifidum fermentation (비피더스 발효)

- Bifidobacterium

- 유산 + 초산 생성 (2:3) -> hetero fermentation

2 glucose 2 lactate + 3 acetate

- no CO2 -> 일반 hetero 발효와 차이점 -> 비피더스 발효로 구분

- 완전혐기성균 -> 배양 시 CO2 주입 필요

3) Propionic acid fermentation3) Propionic acid fermentation

- glucose or lactate propionic acid, acetate, CO2

3 l 6 l t t3 glucose 6 lactate

3 lactate 2 propionic acid + acetate + CO2 + H2O

- glucose 보다 lactate를 더 선호

- 스위스치즈의 기공 발생

- Propionibacterium shermanii

- Clostridium propionicum

- Megasphaera celsdenii

8. 유산균의 분류 및 특징

☞ Propionic acid fermentation

8. 유산균의 분류 및 특징

4) Citrate fermentation (구연산 발효)

- 버터발효과정 중

- 유산구균 (Lactococcus lactis sub sp. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides)

- citrate -> diacetyl, acetate, lactate, acetoin 생성

8. 유산균의 분류 및 특징

5) Butyric acid fermentation (부틸산 발효)

- glucose -> acetate, CO2, butyric acid, ethanol, butanol, acetone, H2

Cl t idi b t i 장내세균조정제로 사용- Clostridium butyricum : 장내세균조정제로 사용

- Butyrivibrio, Eubacterium, Fusobacterium

- 혐기성 세균으로 butyric acid 생성

6) Acetate fermentation (초산 발효)

O2- ethanol Acetate + H2O

- 절대호기성균 (obligate aerobe)

A t b t l A t X li id A t

O2

- Acetobacter orleanence, Acet. Xylinoides, Acet. rancens

- Acet. aceti -> 공업적으로 사용

광역유산균의 다양한 형태의 발효과정광역유산균의 다양한 형태의 발효과정

*공통특징 :공통특징 : - NADH는 NAD+로 산화- Pyruvate나 그 유도체가 전자수용체

1: lactate 발효1 lactate 발효- homolactic: 모든 pyruvate를 lactate로- heterolactic: lactate 이외의 산물 생산2: alcohol 발효3: propionate 발효3 propionate 발효4: butanediol 발효5: formic acid 발효6: acetate 발효

8. 유산균의 분류 및 특징

5. 유산균 주요 genus 별 분류 특징

1) Lactobacillus

- 다양한 서식처(탄수화물이 풍부한 곳)

- 유산균 중 산생성력이 가장 강하다 -> 유산균의 대표적인 genus

- EMP 회로에 의해 6탄당 분해

- 3 개 group으로 분류 -> group I : obligately homofermentative

-> group II : facultatively heterofermentative

-> group III : obligately heterofermentative

- group 별 세부 특징 : textbook table 4-1 참조

8. 유산균의 분류 및 특징

2) Streptococcus

- L-lactate 생성 (homofermentation) - catalase 음성catalase 음성- 4개 group로 분류 -> 1. Pyogenic group

-> 2. Viridans group-> 3. Lactic group-> 4. Enterococcus group

용혈성이 중요 분류기준

4. Enterococcus group

☞ Hemolysis (용혈성)

- blood media 에서 배양 시 colony 주위의 혈액 용해 상태

a. ß-hemolysis : - colony 주위의 clear zone 형성- streptolysin(용혈소) O, S 생성

b. α-hemolysis :- colony 주위 녹색환 혹은 갈색환 형성- 부분적 용혈을 나타냄- 용혈소 생성 없음용혈소 생성 없음

☞ Streptococcus 중 유산균으로 활용되는 중요균주별 특징 : text book table 4-3, 4-4에서 정리

8. 유산균의 분류 및 특징

3) Lactococcus (Lc, 유산구균)

- 중온성, 10oC에서 생장, 45oC 이상 생장 못함

- homo-lactic fermentation

- Lc. lactis ssp. lactis : bacteriocin (nicin) 생성 -> 식품방부제로 활용

- 균주 장점은 plasmid에서 유래 -> 안정성이 낮음

- plasmid 유래 PEP-PTS(phosphoenolpyruvate-phosphotransferase system)에 의해 유당 이용

PEP-PTS

8. 유산균의 분류 및 특징

4) Enterococcus

- homo-lactic fermentation

- 내열성이 상대적으로 높음 -> 열처리 식품의 열처리 지표균내열성이 상대적으로 높음 > 열처리 식품의 열처리 지표균

- E. faecalis : 인체 심장내막염, 요로감염, 병원감염 원인균

- 상업적 probiotics 로 사용 -> 장내질병 예방, 치료, 동물사료 생균제

☞ Probiotics are products aimedat delivering living potentiallyat delivering living, potentiallybeneficial, bacterial cells to thegut ecosystem of humans andother animals

☞ Prebiotics are non-digestiblefood ingredients that stimulatethe growth and/or activity ofbacteria in the digestive systembacteria in the digestive systemin ways claimed to be beneficialto health

8. 유산균의 분류 및 특징

5) Leuconostoc

- Leuc. mesenteroides 우유에서 발견되는 대표균

- citrate fermentation -> diacetyl acetoin 생성 -> 관능적 특성citrate fermentation > diacetyl, acetoin 생성 > 관능적 특성

- 치즈제조에 이용

- 김치유산균

- 유가공에 사용 시 phage 오염에 민감유가공에 사용 시 phage 오염에 민감

6) Pediococcus

- Tetrad (사연구균)

- homo fermentation

- 발효소시지 제조에 이용

- Ped. pentosaceus : bacteriocin 생성

- 유당 이용성 낮음 -> 생장을 위한 별도의 탄수화물 강화 필요

7) Bifidobacterium

유아의 분변에서 처음 분리- 유아의 분변에서 처음 분리

- 모유 섭취 유아 장내균총의 90% ->이유식 후 10~20% 유지 ->노인 감소

- 최적온도 : 36~38oC, 20oC 이하에서 생육저해, 최적 pH : 6~7

절대혐기성 > CO 존재 하에 산소에 어느 정도 내성 가짐- 절대혐기성 -> CO2 존재 하에 산소에 어느 정도 내성 가짐

- 균주에 따라 산소 감수성 차이

- 중요한 probiotic 균주