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미생물이야기 미생물의 pH(수소이온농도)
2013-08-07 14:00:00
이엠생명과학연구원

pH(수소이온농도)

 
 
  • 환경의 pH는 미생물의 생육, 여러 가지 대사능, 화학적인 활성에 영향을 미친다.
  • 식품의 pH와 완충력은 그 식품에 생육하는 미생물의 종류나 식품성분의 변화와 밀접한 관계가 있다.
  1. 생육과 pH
 
  • 미생물의 pH 특성
    • 최적 pH(optimum pH) : 생육에 가장 적합한 pH
    • 최저 pH(minimum pH) : 산성측의 생육한계를 나타내는 pH
    • 최고 pH(maximum pH) : 알칼리측의 생육한계를 나타내는 pH
  • 곰팡이
    • pH 2∼8.5의 넓은 범위에서 생육 가능
    • 최적 pH : 5.0∼6.0
  • 효모
    • 최적 pH 4∼6.0
    • pH 2.0 또는 그 이하의 강산성에서 생육하는 것도 있다.
  • 세균
    • 최적 pH 7.0∼8.0
    • 대부분 pH 4.5∼5.0 이하에서는 생육하지 못한다.
    • 젖산균과 낙산균 : pH 3.5 정도에서도 생육
    • Thiobacillus thiooxidans : pH 0 부근에서 생육
  • DNA, chlorophyll, ATP 등은 산성에서 분해되고 RNA, 인지질 등은 알칼리성에서 분해되며 세포질내의 효소는 중성 부근에서 높은 활성을 나타내기 때문에 미생물 세포내의 pH는 중성 부근이다.
  • 세포외 효소나 Gram 음성균의 막과 벽 사이의 periplasm에 존재하는 효소의 최적 pH는 환경의 pH와 가깝다.
  2. 포자와 pH
 
  • 곰팡이 포자 : pH 3∼7 사이에서 발아
  • Bacillus 포자 : 중성 내지 미알칼리성에서 발아
  • Clostridium perfringens 포자형성 : pH 6.5 이하에서는 크게 저해되고 낮은 pH에서는 포자를 형성하지 못함
  3. 내산성
 
  • 미생물은 pH가 낮아지면 생육이 정지되고 점차 사멸하게 된다.
  • 고온이 될수록 낮은 pH에서의 사멸속도는 빨라지고 5℃ 정도의 저온에서는 크게 저하된다.
  • 생육곡선의 정상기에 있는 세포는 낮은 pH에 대해서 내성이 높다.
  • 삼투압이 높은 환경에서는 내산성이 낮아진다.
  4. 내열성과 pH
 
  • 세균의 영양세포나 포자는 다같이 중성 부근에서 내열성이 강하지만 산성측에서의 내열성은 매우 약해진다.
  • 통조림 살균에 있어서 감귤류 통조림과 같이 내용물이 산성이 강할수록 살균조건을 완화할 수 있는 것도 pH가 저하됨에 따라 세균의 내열성이 약해지기 때문이다.
  • Bacillus subtilis 포자의 내열성에 미치는 pH의 영향
    pH 4.4 5.6 6.8 7.6 8.4
    생존시간 2 7 11 11 9

      * 가열조건 : 1/15M 인산완충용액 중에서 100℃로 가열

  5. 효소생성과 pH
 
  • 배양에 사용한 배지의 pH에 따라 미생물의 효소계 또는 효소생성에 큰 차이가 나타난다.
    • Escherichia coli는 pH 4.5 ∼6.0에서는 glutamic acid decarboxylase를, pH 7∼8에서는 glutamic acid deaminase를 더 많이 생성한다.
    • Aerobacter aerogenes의 phosphatase는 배지가 중성내지 알칼리성일 때만 생성된다.
  • 미생물의 균체외 효소생산을 위한 최적 pH는 생육 최적pH와는 다소 차이가 있다.
    • Asp. oryzae의 생육의 최적pH는 5.4이지만 α-amylase 생산의 최적pH는 6.0이다.
  • 배양조건에 따라서 생산된 효소의 작용최적pH나 pH안정성에는 차이가 있는 경우가 많다.
    • Asp. oryzae 배양에서 pH가 산성인 쌀 koji의 경우에는 산성 protease가 주로 생성되고 중성 부근인 대두 koji에서는 중성 또는 알칼리성 protease가 주로 생성된다.



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