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미생물이야기 원유는 면역단백질, 탐식작용, 락토퍼옥시데이스, 락토페린 등과 같은 여러 종류의 미생물 방어기작을 가지고 있다.
2013-08-16 12:06:07
이엠생명과학연구원

낙농 미생물

 

원유는 면역단백질, 탐식작용, 락토퍼옥시데이스, 락토페린 등과 같은 여러 종류의 미생물 방어기작을 가지고 있다. 이 기작은 미생물 감염으로부터 유방을 보호하려는 측면과 젖먹는 자축에게 질병에 대한 저항성을 부여하려는 측면에서 이해 수 있다. 그러나, 착유하는 순간부터 여러 오염경로를 통하여 미생물이 원유에 오염된다.

 

원유 미생물의 분류

원유의 미생물은 미생물학적인 분류 방법 (Bergey's Manual of Systematic Bactiology, 제 10판)에 따라서 분류된 미생물 중에서 4. Gram-negative aerobic rods and cocci, 5. Facultative anaerobic Gram-negative rods, 9. The Rikettsias and Chlamydias, 12. Gram-positive cocci, 13. Endospore-forming Gram-positive rods and cocci, 14. Regular nonspore-forming Gram-positive rods, 15. Irregular nonspore-forming Gram-positive rods, 및 16 The mycobacteria 등에 속하는 비교적 적은 무리의 미생물이 대부분이다.

 

원유에서 나타나는 미생물들을 그 성질에 따라서 분류하여 보면 [표 1]과 같다. 우유에서 발견되는 미생물의 오염은 소의 사양방법, 관리상태, 착유방법, 계절등에 따라 다르다. 원유내의 미생물 오염정도를 측정하기 위하여 표준평판 배지를 사용하여 30~32℃에서 2~3일간 배양하여 자란 균락수를 총미생물수라고 하며, 원유의 미생물 오염상태를 측정하기 위해서 냉장온도인 5~7℃에서 10일정도 배양하여 얻어진 균락수는 내냉성 미생물, 원유를 고온으로 처리한 후 살아남는 미생물은 내열성 미생물이라 한다. 또한 오염된 미생물의 성질에 따라서 대장균, 젖산균, 유방염 균, 그람음성 간상 미생물(GNR), 지방분해 미생물, 단백질 분해 미생물 등의 용어가 사용되고 있다.

 

표 1 원유에서 발견되는 미생물의 종류

1. 병원성 미생물

2. Micrococci

3. Coryneforms

4. 효모와 곰팡이

5. Gran음성간상박테리아

6. 젖산박테리아

7. 내열성 박테리아

8. Bacilli포자

9. Clostridia 포자

 

1) 총 미생물 수

총 미생물수는 표준평판배지를 사용하여 32℃에서 2 일간 호기적으로 배양하여 얻어지는 균락수에 근거한 원유의 미생물수로서 일반적인 원유의 미생물 오염 정도를 측정하는 지표로 사용되고 있다. 많은 나라에서 이 총 미생물수를 원유의 미생물 품질등급에 사용하고 있으며 우리나라에서는 총 미생물수가 ㎖당 50만 이하일 경우에 제조용 원유로 인정되고 있다. 그러나 총 미생물수는 실제적인 총 미생물수가 아니라 32℃에서 표준평판배지에서 잘 생장하는 호기성, 중온성 미생물의 총수이므로 원유의 진정한 총 미생물수는 검사되는 총 미생물수보다 많다는 것을 인정해야 한다.

원유에 출현하는 미생물로는 Gram음성 간상 박테리아와 micrococci 및 streptococci가 가장 많으며, 여름철에 냉장 저장이 좋지 않은 원유에서는 Gram음성 간상 박테리아의 수가 많이 증가되며 착유 기구의 위생관리가 좋지 못한 경우에는 원유에 bacilli와 micrococci가 많이 증가하는 경향이다. 미생물수가 비교적 적은 원유에서는 유방피부와 착유기로부터 오염이 많으며 주로 micrococci, staphylococci 및 stretococci 등이 많으며 총 미생물수가 높은 우유일수록 Gram 음성 bacteria수가 증가하는 경향이 있다.

 

2) 내열성 미생물

살균 처리시에 살아남는 미생물을 일반적으로 낙농미생물학에서는 내열성 미생물(thermodurics) 이라고 한다. Microbacterium lacticum과 미생물 포자들은 살균처리에 의해 죽지 않으나 micrococci는 약간 내열성이 낮으며 Alcaligenes tolerans는 1~10%만 생존하고 내열성 streptococci, lactobacilli 및 coryneforms은 60℃에서 20분 처리시 생존하지만 63℃에서 30분간 처리시에는 1%이하만이 생존한다. E. coli는 일반적으로 살균유에서 발견되는 경우가 있지만 이는 아마도 2차 오염에 의한 것이라고 생각되며 63℃에서 30분간 열처리시에 생존하지 못한다.

 

표 2. 원유의 내열성 및 내냉성 미생물 종류

내열성 미생물

내냉성 미생물

Micrococcus Clostridium(spores)

Pseudomonas Alcaligenes

Micrococcus Alcaligenes

Acinetobacter Bacillus(일부)

Bacillus(spores) 내열성Streptococcus

Flavobacterium Arthrobacter

 

Enterobacter

 

미생물 포자는 여름보다 겨울에 그 오염량이 많으며 이느 주로 깔짚을 통해 소이 유방으로부터 오염되는 것으로 생각된다. 오염량은 ㎖당 5,000을 넘는 경우가 별로 없으며 이들 미생물 포자중에 B. licheniformisB. cereus가 가장 많다. 이들 미생물 포자는 청결하지 못한 우유수송관이 중요한 오염원이 되고 있다. 반면에 micrococci와 microbacteria는 대부분 청결하지 못한 우유 취급기구에서 오염되며 실온에서 이들은 잘 자라지 못하므로 원유에 이들 미생물이 많을 경우에는 우유 기구로부터 대량 오염되었다는 것을 의미한다.

원유내 내열성 미생물수는 계절적인 변이가 크지 않으며 총 미생물수와의 직접적 상관관계는 없는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 냉장탱크차량에 의한 수송보다 우유수송관으로 수집된 원유에 내열성 미생물수가 높은 경향이지만 이는 냉각기와 수송관의 관리에 따라 좌우된다. Clostridia도 내열성 포자를 만들며 원유에서 발견되지만 일반적으로 열처리를 받아 다른 미생물이 죽고 혐기상태로 보관된 원유에서 많이 발견된다. Clostridia 포자는 겨울에 더 많이 발견되며 깔짚이나 사일리지에서 많이 오염되며 우유 1㎖당 1개 이상의 C. tyrobuyricum이 오염된 원유는 Gruyere나 Emmenthal 치즈제조에는 좋지 않다.

 

3) 내냉성 미생물

낙농미생물학에서 내냉성 미생물(psychrotrophs)이라면 최적 생장온도는 30℃근처이지만 원유의 냉장온도(10℃이하)에서 자랄 수 있는 미생물을 말한다. 원유에서 가장 많이 발견되는 내냉성 미생물에는 pseudomonads가 있으며 원유의 전체 Gram 음성 박테리아의 약 50%를 차지하고 있고 이중에 P. fluorescens가 가장 많이 발견되며 우유지방과 단백질을 분해시킨다. 다른 pseudomonads로서는 P. aeruginosa, P. fragi, P. putida등이 발견되고 있다. 그외에 Gram음성 내냉성 미생물은 Flavobacterium, Acinetobacter, Achromobacter, Alcaligenes 및 coliforms 박테리아 등이다. 이들은 냉장된 원유에서 자라면서 내열성의 lipase 또는 proteinase 등을 분비하여 우유성분을 분해함으로써 원유의 풍미와 질을 저하시킨다. 이들 미생물은 살균시에 죽지만 이들이 분비한 효소는 살균에 의해 불활성화 되지않고 시유에 남아 있어서 시유의 풍미를 악화시키며 또 원유의 단백질을 분해하여 치즈의 수율을 저하시키기도 한다. 내냉성의 bacilli는 원유에 소량 오염되지만(일반적으로 ㎖당 10~100) 내열성 포자를 만들어서 살균시유에서 문제를 일으키고 이들이 분비한 내열성 효소가 우유의 품질을 저하시킬 수 있으며 특히 멸균처리 시유의 품질에 큰 영향을 미치고 있다. 이들에는 B. coagulans, B. circulans, B. cereus, B. subtillis등이 있다.

그외에도 Arthrobacter 및 Stertococci도 내냉성이 있다고 하나 냉장유에서 생장속도는 매우 느린 편이다. 내냉성 미생물들은 유방 표면으로부터 오염되기도 하지만 잘 세척되지 못하거나 살균되지 않은 우유 취급기구 표면이 가장 큰 오염원이며 내냉성 미생물은 총 미생물수의 10~50%를 차지하는 것이 일반적이며 원유의 냉장저장 및 냉장수송이 확대 보급됨에 따라 원유의 냉장 저장기간이 길어지고 있으며 따라서 이들의 중요성은 더욱 증대되고 있다.

 

4) Coliform박테리아

원유의 coliform박테리아 오염은 violet red bile agar(VRBA)에 배양하여 검사되고 있다. 이들은 bile염에 저항성이 있고 유당을 분해 이용하는 Gram음성의 간상 박테리아들로서 일반적으로 Escherichia coli, Enterobacter 등의 박테리아들이 대부분이며 식품이나 물의 위생지표로 많이 사용되고 있다. 위생지표로 사용되는 근거는 E. coli가 동물의 장내에서만 서식하므로 이들이 발견되는 것은 간접적으로 장내용물의 오염을 의미하기 때문이지만 coliform검사에는 E. coli이외의 미생물이 많이 검출되므로 그 한계성을 이해하여야 한다.

원유에서 발견되는 coliform박테리아는 원유의 중요한 부패미생물로서 몇 종류는 내냉성 성질을 가지며 유방 피부와 우유 취급기구가 주요 오염원이 되고 있다. 이들은 원유 보관온도가 상당히 넢을 경우에 자라서 가스와 부패취를 내는 산패를 일으켜서 원유를 부패시키는 중요한 부패미생물이며 E. coli는 중요한 식중독 미생물이기도 하다. Coliform은 우유 기구의 수분이 많은 잔존물에서 대량 생장하며 중요한 오염원이 되고 있다. 1㎖당 100개 이상의 coliform이 발견되며 위생상태가 나쁘다고 판정하게 된다.

 

5) 유방염 bacteria

소의 유방에 발생하는 유방염(mastitis)은 젖소에서 가장 치명적인 질병으로서 Streptococcus agalactiae, S. uberis, S. dysgalactiae, Staphylococcus aureusEscherichia coli등이 주로 일으키며, 때로 Corynebacterium bovis와 다른 미생물도 일으킬 때가 있다. 유럽에서는 E. coli에 의한 유방염은 겨울에 많이 발생하고 S. pyogenes에 의한 유방염은 여름에 많이 발생하는 경향이 있다. 유방염이 발생하면 그 정도에 따라 우유의 체세포수가 급격히 증가하며 유방염 미생물이 원유로 방출되고 유방조직이 파괴도어 유방에서 합성되는 우유성분이 감소되고 혈액성분이 증가하게 된다. 증상이 나타나지 않는 유방염 초기에는 원유 ml당 10,000 정도의 박테리아를, 증상이 나타날 정도의 경우에는 원유 ml당 1,000만 정도의 유방염 미생물이 존재한다. 이들 미생물은 10℃이하에서도 잘 생존하기 때문에 원유에 혼입되지 않아야 한다.

 

6) 병원성 미생물

인수공통전염병균으로서 가장 중요한 미생물은 Mycobacterium bovis, Brucella abortus, Coexiella burneti등의 3종류이며, 살균되지 않은 원유에 오염될 수 있다. 따라서 원유를 살균하여야 하는 기초개념이 이로부터 비롯되었다고 할 수 있다. 기타 병원성 미생물에 해당되는 미생물로는 Salmonella, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, E. coli, Yersinia enterocolitica, Camphylobacter jejuni, Cl. perfringenes, B. cereus, Listeria monocytogenes 등이 있다.




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