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미생물이야기 물의 장내에서 해로운 물질인 인돌, skatole, 페놀, 아민, 암모니아 등을 생성하지 않고, 부패를 방지하는 등 사람(동물)에게 유익한 장내 세균
2013-08-13 12:00:04
이엠생명과학연구원

유산균(Lactic acid bacteria Lab)이란

당류(Glucose)를 에너지원으로 사용하여 다량(50%이상)의 유산(젖산)을 생성하면서 사람이나 동물의 장내에서 해로운 물질인 인돌, skatole, 페놀, 아민, 암모니아 등을 생성하지 않고, 부패를 방지하는 등 사람(동물)에게 유익한 장내 세균을 말합니다.




유산균 활용사

유산균에 대한 최초로 이용된 형태는 발효유의 형태로 페르시아 이전에 유목민이 우유를 가죽주머니에 담에서 장기간 보관 및 이동 중에 이 우유가 변화되어 발효유가 된 것을 발견하여 식용으로 사용한 것이 그 기원입니다.
그러나 이것이 학술적으로 접근하게 된 것은 1858년 포도주 산화와 부패의 원인을 연구하는 과정에서 파스퇴르에 의해 처음 밝혀졌으며, 1889년 어린이의 장에서 바실러스 비피더스를 발견하였고, 1900년 오스트리아에서 바실러스 애시도필러스를 발견 명명하여 유산균이 학술적으로 접근이 가능하게 되었습니다.
그러나 본격적인 유산균의 연구는 러시아 생물학자 Metchnikoff (1845 - 1916) "발효유에 의한 불로장생설" 발표로 노벨상을 수상하면서 시작되었다는 것이 정설 입니다.





유산균의 계보

현재 무수히 많은 유산균이 알려져 있으나 그 중 20여 종류가 주로 발효유 제조및 유산균산업에 응용되고 있습니다. 이들을 크게 활용면에서 나누어 보면, 5개 Group으로 분류할 수 있습니다.


- Lactobacillus
: 간균, 불가리커스, 에시도필러스, 카제이, 헬베티커스, 미국 유럽의 요구르트, 발효유, 치즈 생산


- Bifidobacterium
: 간균, 유산과 초산을 생산, 모유 영양아의 장내에 우세.


- Streptococcus
: 연쇄구균, 락토스, 그레몰리스, 서모필러스, 페칼리스 치즈나 요구르트 제조에 사용


- Leuconostoc
: 균체가 2개씩 연결된 쌍구균, 메센테로이더스, 시트로보럼. 발효버터.


- Pediococcus
: 균체가 4개씩 연결된 연쇄구균, 한국 김치 젖갈에 사용되는 절임식품에 젖산발효,


- Sporolactobacillus
: 간균, 효모유산 발효성, 아포형성


- Lactococcus
: 최근까지 Streptococcus 속으로 분류되었다가 새로운 속으로 자리잡은 연쇄구균
치즈, 발효버터 등에서 주로 발견되며, 이 속에 속하는 유산균들 중에는 항균물질을 생산하는 유산균이 존재하는 것으로 최근 밝혀 졌습니다.



이외에 유산균의 형태나 기능에 따라 균류로서 발아방식으로 분열 하는 원생동물인 효모균, 팡이류인 사상균, 유산을 분비하는 미생물인 유산균, 바실러스균, 광합성균, 균과 곰팡이의 중간적 형태로 주로 토양에서 생존하는 방사균 등으로 구분하기도 합니다.





유산균의 구분

이는 좀 전문적인 분류이지만 발효 방식에 따라서 유산균의 구분이 가능하다.

발효형식에 따라서 유산만을 분비하는 호모발효와, 유산, 에틸알콜, 이산화탄소을 분비하는 헤테로발효, 그리고 유산과 초산을 분비하는 비피더스 발효, 피브온산과 초산, 이산화탄소를 분비하는 피로피온산 발효가 있습니다.

└─ 호모발효 (homo fermentation) : 발효후 같은 유산같은 동일한 유기산을 분비하는 발효.

└─ 헤테로발효 (hetro fermentation) : 발효후 유산과 초산 등 다른 유기산을 분비하는 발효

└─ 피로피온산 발효 (pyruvate fermentation) : 발효후 유산과 더불어 피로피온산을 분비하는 발효


이를 이용한 유산균식품의 분류는 (1991, 식품공전) : 유산간균, 유산구균, 비피더스균과 같은 생균을 배양하여 식품에 혼합한 것을 안정하고 섭취가 용이하도록 분말, 과립, 정제, 캅셀 등으로 만들어진 것으로 유산균 발효식품, 유산균발효유, 유산균음료 이외의 것으로 식품공전에서 규정되어 있으며 성분규격은 유산균 및 비피더스균으로 1 x 10 7/g이상, 대장균이 음성으로 정의되어 있습니다.

└─ 유산간균 : 유산균의 형태가 막대형 균

└─ 유산구균 : 유산균의 형태가 둥근형 균

└─ 생균 : 살아있는 균으로 사균체의 반대개념.




정장제 (프로바이오틱스 : probiotics)

Antibiotics(항생물질)의 반대개념으로 그리스어의 for life, 생태계 용어인 probiosis(공생관계)의 합성어로서 이 용어의 정의에는 (1974, Parker) 숙주장내 세균의 억제를 통한 숙주에게 유익한 영향을 주는 물질, (1989, Fuller) 숙주 장내세균의 균형을 개선하여 숙주에게 유익한 작용을 하는 사료로 급여되는 생균, 최근에 (1991, Huis In't Veld & Havenar) 사람이나 동물에 건조된 세포형태나 발효산물 형태로 급여 됨으로서 사람이나 동물 숙주의 장내 균총을 개선 함으로서 좋은 영향을 주는 단일 혹은 복합 균주의 형태의 생균 으로 정의 되었다.

이들을 이용별로 구분하면 생균제 (동물사료 첨가시) 정장제 (인체 의약품용), 건장보조식품, (건강 식품용) 등으로 구분된다. 이것은 항생제에 반대되는 개념으로 기존의 항생제의 부작용을 개선하기 위한 다음 세대용 천연 식품으로 전세계적으로 판매되고 있습니다.




유산균의 생리적 특징 및 역할


1. 장내 유해균 억제 작용 및 정장작용


장내에 정착한 유산균은 병원성세균이 소화관 상피에 부착하는 것을 방해하여 질병발생을 막아주며, 유산균에 의해 생성된 항생물질이 설사를 일으키는 병원성 미생물이나 장내 유해균을 죽이거나 증식을 억제합니다. 이들의 기작을 살펴보면 유산균이 장내 상피세포에 부착하여 대사 활동을 하여 유산, 지방산(低級), 항생물질(bacteriocin), H2O2. 등을 분비하여 유해균을 억제한다. 이 억제 과정을 살펴보면 유산의 분비에 의한 장내 pH의 산성화를 통한 유해세균 억제, 장관내 침입한 병원인자의 군체형성 저항에 기여, 병원인자가 장관내벽의 상피세포 수용체에 결합하는 것 저지, 장관내에 생산된 하리독소의 중화 및 세포침입 방지, 물, 전해질 흡수, 균형회복, 하리독소에 의한 장관 상피세포의 손상 회복, 항생물질(bacteriocin)의 분비로 인한 부패산물 생성균의 생육억제, 그리고 위염 유발균인 헬리코박터 파이로리균의 생육억제, H2O2의 살균작용 등의 기작에 의하여 설사, 장염, 등의 예방 치료 효과가 있습니다.

여성의 내분비계는 대장의 운동과 기능을 조절하여 남성과 비교해 볼 때 더 쉽게 여성이 변비에 걸린다. 생리전에 여성은 설사증상이 있고, 생리후에 변비증상이 있는 것도 다 이 이유때문이며, 이러한 현상은 반복적으로 일어난다. 사람이 나이가 들면, 침과 위액의 분비량이 줄어들고, 위장의 운동이 약해진다. 이런 이유로 유산균의 수는 감소한고 유해균의 수는 증가 하여 노인들이 변비에 걸린다. 비피더스는 건강한 사람의 분변에서는 분리되지만, 변비가 있는 사람에서는 분리되는 양이 건강산 사람의 절반밖에 되지 않는다. 이러한 변비는 유산균이 만든 유산과 초산이 장운동을 증가시켜 변비를 치료합니다. 변비는 사람에게 있어서 가장 흔하면서 가장 위험한 중의 하나라고 정의 할수 있지만, 많은 사람들이 변비로 인한 숙변의 부패로 장내 독성물질 때문에 많은 병이 생긴다는 것을 알지 못합니다.




2. 혈중 콜레스테롤 감소 기능

유산균 섭취시 유산균 발효로 생성되는 HMG(Hydroxy Methyl Glutaric), Orotic Acid, Uric acid. 등에 의한 콜레스테롤 생성 저해되고, 특히 락토바실러스 애시도필러스는 직접 콜레스테롤을 분해합니다. 현대인의 3대 사망원인중의 하나인 혈관질환으로 인한 심장병, 동맥경화, 고혈압 및 뇌졸중을 예방에 유산균의 섭취는 매우 유익하다.

*콜레스테롤이란 인체의 기능을 유지하는데 필수적인 지방질의 하나이며, 각종 호르몬의 재료가 되며, 세포를 만드는데 필수적이라 성장기의 아동이나 청소년에는 많은 량의 콜레스테롤이 필요하며 부족시 성장에 많은 영향을 준다. 또한 콜레스테롤은 담즙산을 만드는 재료가 되어 음식중 지방을 소화시키는데 도움을 준다. 그러나 음식을 통한 섭취, 인체에서의 합성, 장내에서 잉여 콜레스테롤의 재흡수 등으로 혈액 속의 콜레스테롤이 혈관에 쌓이면 동맥벽의 성질이 변하고 세포가 증식하여 혈관이 좁아져 동맥경화가 된다. 이러한 콜레스테롤 수치를 내리려면 음식에서 섭취되는 콜레스테롤의 량을 줄이고, 장에서 재흡수되는 량을 줄인다. 이때 장에서 콜레스테롤의 신속한 분해 및 배출 그리고 재흡수 방지에 유산균이 그 기능을 합니다. 아울러 운동을 통한 지질대사 촉진으로 열량을 소비, 식이요법 (농작물, 해산물 권장), 운동요법 (빨리걷기, 조깅, 등산, 등의 유산소운동), 등을 병행하여야 합니다.

* Hydroxy Methyl Glutaric, Orotic Acid, Uric acid. : 유산균이 생성하는 유기산의 일종



3. 면역 증강 작용

면역이란 이 물질에 대한 인체의 방어기작으로서 이는 초기에 질병에 대한 치유 및 예방을 의미합니다. 따라서 병원균 감염시 면역계의 신속한 반응은 질병으로부터 사람을 예방합니다. 유산균이 이러한 면역계에서 병원균의 감지하는 마아크로파아지 활성화를 통한 세균, 바이러스 신속한 감지, 암파구 분열 촉진으로 암세포 증식 방지, 혈액내의 항체인 Ig A의 생산을 증가시키고, 감마-interferon 생성으로 증강하여 면역력을 증진하여 질병에 대응합니다.



4. 영양학적 가치 증진

유산 간균들은 발육증식하면서 유산을 생성하며 부산물로 아밀라제, 셀룰라제, 리파제, 프로티아제와 같은 소화효소를 생성하여 음식의 소화흡수를 돕는다. 또한 유산균은 비타민 B1,B2, B6, B12 등을 합성할 뿐만 아니라 비타민 B1 을 파괴하는 효소 생산균의 생육을 저해하여 비타민 B군을 안정화 시킨다.아울러 유산균이 장내에서 생존하면서 부산물로서 비타민 B군 이외에 니코틴산, 비오틴, 이노시톨, 엽산, 비타민 K, E 등을 생성합니다.



5. 내인성 감염 억제 작용

내인성 감염의 원인은 항생제 장기 복용시 비피더스 균은 감소하고 항생제에 내성이 생기기 쉬운 대장균, 녹농균, 박테로이디스 등 잠재성 병원균이 증식하기 때문입니다.

이때 우리몸의 면역계가 약해지거나(과로, 스트레스, 감기등의 이유로) 이상이 생기면 이들 잠재성 병원균과 외부 침입한 병원균이 활동을 시작하여 여러 가지 질병의 재 증상을 나타내다. 이때에 항생제를 복용하여 유해병원균을 죽이는 것도 치료의 방법이나 이 경우 항생제에 대한 내성이 없는 유익균 역시 같이 사멸되어 도리어 장내 유익균이 감소하는 부작용을 가져온다. 따라 서 유산균을 섭취하여 장내 세균의 균형을 유지하면 이 증상을 예방 또는 완화하는 것이 보다 더 합리적이라 할 수 있습니다.



6. 간경화 개선 작용

간은 우리 몸에서 독성물질 해독(분해) 공장으로서 매우 중요한 기관입니다, 그러나 체내에서 단백질을 필요한 아미노산으로 분해가 되면 간은 해독할 필요가 없다. 그러나 장내 유해균이 아미노산을 암모니아 같은 독성 물질로 분해하면 간은 이를 해독하여야 합니다. 그러나 장내 유해균의 활동으로 암모니아의 생성량이 증가하면 간에서 다 분해하지 못하여 간에 쌓이게 되고 이것이 간성, 뇌종으로 발전합니다. 또한 과도한 음주가 간에 영향을 준다는 것이 익히 알려진 사실입니다. 이것의 치료를 위해서는 장관을 세척하여 유해물질 배출하거나, 세균이 많은 결장을 잘라 내거나, 암모니아 생성균의 제거를위해 비피더스 증식 인자인 락토즈의 투여하여 독성물질의 생성을 줄여야 합니다. 이러한 예방에 유산균 섭취와 더불어 간보호약을 복용하는 것이 증상 개선이 가장 효과적입니다.



7. 항암작용

장내에는 발암물질을 생성하는 많은 유해균들이 있습니다. 그러나 유산균은 장내에서 발암물질을 생성하는 이러한 유해균의 생육억제 및 사멸을 유도하여 항암작용을 합니다. 즉 장내 유산균은 사람몸에서 합성되어 암을 유도하는 효소의 일종인 beta-glucosidase, beta-glucuronidase, Netroreductase, 7-alpha-dehydrogenase, azoreductase 등과 같은 발암성 유도효소의 생성을 억제하며, 발암물질을 유산균 자신에게 부착시켜 체외로 배설하거나 발암물질을 분해하는 기능이 있습니다. 또한 지방 소화시 다량의 즙이 분비되면, 남은 담즙이 채외로 배출이 안되고 장내에 남아서 발암물질로 전환된다.



8. 노화억제 작용

노화의 원인에는 여러 가지 학설이 있으나 활성산소에 의한 체세포의 노화, 유해세균이 단백질, 지방을 부패 시켜 만드는 유해물질에 의한 노화, 유전자 속의 생체 시계에 의한 노화, 등이 있습니다. 태어난 후 2-3일 후의 아이의 장내 균총은 대부분이 대장균, 박테로이드, 클로스트리움이나, 5일 지나면 비피더스균이 아이의 장에서 우세균이 된다. 그러다가 아이가 2-4살이 되면 대장균, 박테로이드, 클로스트리디움, 비피더스(Bifidobacterium) 혐기성구균, 다른형태의 혐기성균과 함께 우세균이 된다. 이러한 증상은 성인이 될때까지 크게 변하지 않는다. 그러나 나이가 들면서 비피도박테리움의 숫자는 줄어들지만, 다른류의 혐기성균이 클로스트리디움, 대장균은 증가합니다. 위의 유해균이 만드는 독성물질 혈액에 흡수되고 온몸에 순환하면서 우리 조직을 구성하는 세포를 공격하여 세포의 노화가 유도된다고 많은 과학자들은 노화현상을 설명하고 있습니다. 즉 유산균과 관련된 노화는 노년기의 장내균총 변화로 기인합니다. 즉 나이가 들면 장내의 유익균인 비피더스 균이 감소하고 대장균 및 유해세균이 급속히 증가하여 이들이 생성한 독성 물질로 인하여 노화가 진행되거나 촉진된다. 이때 유산균의 섭취로 유해 세균의 생장을 억제, 사멸하여 유해 물질 생성 억제시키고 유익균을 인위적으로 보충하여 주면 노화가 지연된다는 주장이 있습니다.



9. 피부 미용 효과

모든 사람은 장내에서 2~5kg의 숙변을 가지고 있으며, 이 숙변에서 유해세균이 내는 독성물질이 혈액속으로 들어가 상대적으로 혈관의 노출이 많은 얼굴에서 그 독성이 나타나 피부트러블이 생긴다. 이러한 원인을 제거하기 위하여 유산균을 섭취하면 숙변제거에 의해 숙변속에 존재하는 유해세균 제거 및 독성물질의 배출로 피부 미용 효과가 있습니다. 또한 유산균 대사물질중에서 박테로이신이라는 천연 항생제가 피부의 여드름균, 잡균을 억제하여 얼굴의 잡균, 여드름균의 제거에 도움이 된다. 즉 유산균의 대사 물질이 모낭층과 여드균의 생장을 억제합니다. 이는 우리속담에 장나쁜 미인없다. 라는 말에서 그 의미를 찾을 수 있습니다.



10. 유당불내증 격감 작용

동양인의 성인 70%가 유당불내증을 가지고 있으나 유산균은 우유속의 락토오즈를 분해하는효소를 분비하여 우유를 마시면 설사하는 유당분해효소가 없는 사람도 발효유를 먹으면 설 사가 증상이 예방되거나 개선된다.



11. 유산균 선택하기


① 내산성 및 내답즙성

유산균의 주된 활동 무대는 소장/대장으로서 이 활동무대에 가기 위해서는 필수적으로 위를 통과하여야 합니다. 그러나 유산균은 이미 알려져 있습니다시피 산에 매우 약하다. 따라서 유산균이 장에서 활동을 하기 위하여서는 위산에서 살아남아 장까지 가는 것이 중요하다. 아울러 지방의 분해를 위하여 분비되는 답즙도 유산균의 활성을 떨어뜨리는데 많은 작용을 함으로 내산성과 아울러 내답즙성이 우수한 제품을 고르는 지혜가 필요하다. 요즘 코팅된 유산균에 대한 제품이 많이 나오는데 이는 소비자 입장에서는 매우 바람직한 방향으로 제품을 개발 판매하는 것입니다.


② 장도달성

내산성 내답즙성과 아울러 중요한 것은 장도달성으로 위산에서 견딘 유산균이 장에 도달하여 활동을 나타내는 것입니다. 이는 내산성과는 동전의 양면적 성격으로서 내산성을 위하여 너무 견고하게 코팅을 하면 장에 도달하지 않고 바로 변으로 빠져나가는 경우가 있습니다. 따라서 내산성/내담즙성과 아울러 장에서 코팅된 물질이 터져서 유산균이 장에 도달하는 제품의 선택이 중요하다.


③ 장정착성.

유산균의 장내 상피세포에 부착하여 대사활동을 하는 유익균으로 무사히 장까지 살이서 왔을 경우 이젠 장에서 자리를 잡고 살아가는 제품이 중요하다. 아무리 내산성과 장도달성이 우수하여 장이 살아서 도착하여도 정착하지 못하고 변을 통하여 몸밖으로 빠져 나간다면 이 또한 의미 없는 것이 되고 만다.



12. 유산균 먹는 방법

이미 많이 알려진 대로 유산균은 산에 약한 균으로 음식물 섭취후 위속의 산도가 높이진 후에 섭취하는 것이 공복에(위산이 낮은)먹는 것 보다는 유리하다. 그러나 유산균 자체의 생균제로서의 효과 이외에 유산균 발효시 생성되는 2차 대사 물질 역시 몸에 유익한 기능을 하며 이들은 산이나 열에 상대적으로 안정함으로 공복에 유산균 음료를 먹는다고 효과가 전혀 없는 것은 아니다.



13. 유산균 제품의 종류 및 분류기준.

다음의 글은 정부 공시문이라 좀 딱딱하고 규격화된 것이지만 이는 현행 규정상 분리된 내용으로 달리 표현할 방법이 없어 법령을 그대로 옮긴다.
그러나 아래에서 설명하는 제품을 구입하여 섭취함에 그 기준을 명확히 알고 유산균을 선택합니다면 보다 합리적인 소비 형태가 될 것이 생각된다.


유산균 식품이라 함은 유산균이나 비피더스균을 식품위생상 안전하고 유익한 식용가능한 생균을 배양한 것 또는 이를 주원료하여 식품에 혼합한 것을 안정하고 섭취가 용이하도록, 분말, 과립, 정제, 캅셀 등으로 만든 것을 말합니다.

1) 유산균 이용식품 : 식용 가능한 유산간균 및 유산구균을 이용한 제품으로 유산균수로 1g당 10,000,000이상마리 함유,

2) 비피너스균이용식품 : 식용 가능한 비피더스균수로 1g당 10,000,000이상마리 함유,

3) 혼합유산균이용식품 : 유산균수 및 비피더스균의 총균수로 1g당 10,000,000이상마리 함유 등으로 나누어져 있습니다. 통상 서늘한곳에서 보관을 추천하나 이제품은 생균제로서 냉장 보관이 가장 안전하다.



발효유라 함은 원유 또는 유가공품을 유산균 효모로서 발효시킨 것을 말합니다.

1) 발효유 : 원유 유가공품을 발효시킨 것으로 무지유고형분이 3%이상 이며 유산균수는 1ml 당 10,000,000 이상이여야 합니다.

2) 농후발효유 : 무지유고형분이 8%이상이며 생균수는 1ml당 100,000,000 이상이여야 합니다. 단 냉동제품은 1ml당 10,000,000이상

3) 크림발효유 : 무지유고형분이 3%이상, 유지방분이 8%이상 이며 생균수는 1ml당 10,000,000l 이상입니다.

4) 농후크림 발효유 : 무지유고형분이 8%이상, 유지방분이 8%이상 이며 생균수는 1ml당100,000,000l 이상입니다. 단 냉동제품은 1ml당 10,000,000이상입니다.

5) 발효 버터유 : 무지유 고형분이 8%이상, 유지방분이 1.5%이상 이며 생균수는 1ml당 10,000,000l 이상입니다.



이들의 유통기간과 보존상황을 살펴보면

① 발효유, 크림발효유, 발효버터유는 7일이며 0도~10도이하,
② 농후발효유, 농후크림발효유는 10일이며 0도~10도이하,
③ 냉동발효유는 12개월로서 -15도 이하여야 합니다.



장내세균 : 건강한 사람(동물)의 장내에는 여러 종류의 세균들이 무수히 많이 서식하는데 이들을 총칭하여 장내 정상세균 총이라 한다. 상피조직세포에 부착하여 대사 활동에 영향을 주는 균과 장 내강에 자유롭게 존재하는 균으로 구분됨

당류 : 사람이 살아가는 데 필수적인 영양원으로 외부에서 공급되어지는 탄수화물의 최소단위.

항생제(antibiotic) : 사람이나 동물이 질병에 감염되었을 경우 감염된 미생물을 죽이는데 탁월한 효과가 있는 합성 화학약품이나, 미생물체의 내성이란 문제를 일으켜 점점 강한 약을 복용하는 문제를 일으켜 항생제 남용과 오용 및 내성으로 어떠한 항생제에서도 죽지 않은 수퍼 박테리아의 탄생을 야기시킴.

박테리오신 : 유산균이 생성하는 천연 항생물질로 장내 해로운 균이나 미생물을 죽인다.

헬리코박터 파이로리균 : 위염을 일으키는 해로운 균

변비 : 정상적인 배변활동으로 노폐물을 체외로 배출하지 못하는 증상으로 통상 24시간에서 1회 배변활동이 정상이며 이는 사람에 따라 섭취한 음식물이나 운동정도 등에 따라 다르다.

면역(Immunity) : 외부 이물질(항원, antigen)에 대한 방어로서 방어군 (항체, antibody)를 분비하여 외부 이물질을 약화시기는 몸의 방어기작.

마크로파지, 임파구 : 면역기능을 수행하는 세포의 일종

내인성 감염이란 : 체내에서 약한 병원성을 가진세균이 몸의 저항력이 약해지면 증식하여 병적증상을 나타내는 것


대장균 : 설사를 유발하는 균으로 대장에 주로 서식 

유당불내증 : 우유에 들어있는 유당(lactose)를 분해하는 효소가 없어서 우유를 먹으면 소화를 못 시키는 증상.




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