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미생물이야기 식품의 수분활성
2013-08-07 13:44:27
이엠생명과학연구원
식품의 수분활성
 
  1. 생식품
    • 육류, 어류, 과일, 채소 : 보통 0.99, 대부분 0.98 이상이므로 광범위한 종류의 미생물이 증식할 수 있다.
    • 미생물에 의한 변패는 표면부터 시작되고 증발로 수분이 감소되면 내부로부터 수분이 계속 이동하여 높은 Aw로 유지되면서 변패가 계속된다.
  2. 건조식품
    • Aw 0.80∼0.85 : 1∼2주간내에 여러 가지 곰팡이에 의한 변패가 급속히 일어난다.
    • Aw 0.75 : 변패는 늦어지며 한정된 종류의 미생물이 관여한다.
    • Aw 0.70 : 장기간 변패되지 않는다.
    • Aw 0.65 : 극히 소수의 미생물만이 생육, 변패현상은 1년∼1년반의 장기저장 후에 볼 수 있다.
  3. 가당식품, 염장식품
    • 높은 용질농도로 Aw를 낮추어 미생물에 의한 변패를 방지하는 식품 보존방법
    • 가당식품의 경우 분자량이 작은 당이 Aw를 감소시키는 효과가 크다.
    • 식용으로 할 수 있는 정도의 식염이나 설탕의 첨가로 Aw를 크게 낮출 수는 없으므로 변패 원인균의 혼입방지, 산성화, 냉각, 보존료 사용 등을 병행하여야 장기간 보존할 수 있다.
  4. 동결식품
    • 냉동시키는 온도에 따라서 얼음과 농축된 용액의 평형상태가 달라지므로 Aw도 변화한다.
   생육과 삼투압
 
  • 저장액(hypotonic solution)
    • 세포 내부보다 세포 외부 용액의 삼투압이 낮은 경우(Aw가 높다)
    • 세포는 팽윤하게 되지만 세포벽이 세포를 보호하고 있어서 생육에는 별 지장이 없다.
  • 등장액(isotonic solution)
    • 세포 내부와 세포외부 용액의 삼투압이 같은 경우(Aw가 같다)
    • 세포에 아무런 영향이 없으며 정상적으로 생육할 수 있다.
  • 고장액(hypotonic solution)
    • 세포 내부보다 세포 외부 용액의 삼투압이 높은 경우(Aw가 낮다)
    • 세포로부터 물이 유출되어 원형질분리와 세포수축이 일어나며 정상적인 생육이 불가능하게 된다.
    • 일반미생물이 생육할 수 없는 높은 기질농도에서 생육할 수 있는 내삼투압성미생물이 있다.
      ex) 내당성효모, 호염성세균, 내염성세균
  생육과 식염
 
  • 최적 식염농도에 따른 미생물의 분류
    Flannery (1956) Larsen (1962)

    ㅇ비호염균a. 비내염균 : 2% 이하에서만 생육 가능하다.b. 내염균 : 2% 이하에서 생육이 좋으나 2% 이상에서도 생육 가능하다. ㅇ호염균a. 통성호염균 : 2% 이하에서도생육하나 2% 이상에서 생육이 좋다.b. 편성호염균 : 2% 이상에서만 생육 가능하다.

    ㅇ비호염균 2% 이하에서 가장 생육이 좋다. ㅇ호염균 미호염균 : 2∼5%가 생육이 좋다. 중도호염균 : 5∼20%가 생육이 좋다. 고도호염균 : 20∼30%가 생육이 좋다.

  • 삼투압 내성에 따른 세균의 분류
    생리학적 분류군(최적염농도) 대표적인 균 증식할 수 있는 NaCl 농도범위*
    (%, g/100ml)
    비호염균(2% 이하) Aquaspirillum serpens 0.0∼1
    Escherichia coli 0.0∼4
    미호염균(2∼5%) Alteromonas haloplankis 0.2∼5
    Pseudomonas marina 0.1∼5
    중도호염균(5∼27%) Paracoccus halodenitrificans 2.3∼20.5
    Vibrio costicolus 2.3∼20.5
    Pediococcus halophilus 0.0∼20
    고도호염균(20∼30%) Halobacterium salinarium 12∼36(포화)
    Halococcus morrhuae 5∼36(포화)
      * NaCl의 농도범위는 대략의 값이며 균주나 배지 중에 존재하는 이온의 종류에 따라 차이가 있다.

     

  • 미호염균
    • 대부분 해양세균이다.
    • Pseudomonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium 등에서 볼 수 있다.
    • 증식속도가 빠르고 해산 어패류 부패세균의 대부분을 차지한다.
  • 중도호염균
    • 된장, 간장, 해산 어패류, 염장어, 식염 등에서 분리된다.
    • Pseudomonas, Achromobacter, Brevibacterium, Vibrio, Bacillus, Bacteroides , Lactobacillus, Sarcina, Streptococcus, Staphylococcus, Micrococcus 등에서 볼 수 있다.
    • 증식은 비교적 빠르고 10% 전후의 식염을 함유하는 염장식품 변패의 원인이 되는 경우가 많다.
  • 고도호염균
    • 붉은색의 Halobacterium속과 Halococcus속
    • 증식이 대단히 적어서 식품을 부패시키지는 않으나 염장품을 붉게 한다.
  • 미호염균은 저온에서 증식하나 고도호염균 및 중도호염균은 거의 생육하지 않는다.
  • 중도호염균 및 고도호염균의 생육에는 Na+가 반드시 필요하며 K+나 다른 이온으로 대치할 수 없다.
  • 식염이 미생물의 생육을 저해하는 이유
    1. 삼투압에 의한 세포내 수분의 유실과 원형질분리
    2. 효소활성의 저해
    3. 산소용해도의 감소
    4. 세포의 CO2에 대한 감수성 증가
    5. Cl- 이온의 독작용



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