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미생물이야기 미생물에 의한 원유의 변패
2013-08-16 12:08:12
이엠생명과학연구원

미생물에 의한 원유의 변패

 

원유는 미생물의 생장에 필요한 각종의 영양소가 많이 들어 있고 pH가 중성에 가까우며 풍부한 수분이 있다. 미생물이 이용하기 쉬운 유당이 많이 함유 되어 있으므로 이를 이용하는 미생물의 성장이 먼저 일어나 원유는 산패(souring) 된다. 그러나, 성장 조건이 이들에게 불리한 경우에는 다른 종류의 미생물이 생장하여 다른 형태 (가스생성, 단백질 분해, 끈끈이 현상 등)의 변패가 일어 난다.

 

1) 산패 (souring)

산패란 우유 미생물의 증식으로 인하여 산(acid)이 생성되어 pH가 낮아져서 여러 가지 모양으로 응고함과 동시에 맑은 유청이 분리되며, 쉰 냄새가 나는 것이라고 할 수 있다.

우유의 산패는 원유를 25℃ 근처의 실온에 보관할 때 잘 일어나며, 특히 여름철 냉각기의 작동이 불량한 경우, 탱크 운반차량으로 장거리 수송중 냉각기를 사용하지 않는 경우 발생하기 쉽다. 산패를 일으키는 미생물은 주로 유산균이지만, 온도에 따라서 산패현상이 다르게 나타난다.

냉장온도에서는 젖산균의 성장이 부진하여 산의 생성이 거의 없어 산패현상을 발견하기 어렵다.

37℃ 이하의 온도에서는 젖산균 중에서 젖산만을 생성하는 호모형 유산균인 Lactococcus lactis 에 의한 산패가 가장 많으며, 대장균군, enterococci, lactobacilli, micrococci등도 함께 자라면서 산패를 일으킨다. 이때에는 깨끗한 산미를 내는 젖산균에 의한 산패와는 달리 젖산 이외에 초산, 수소, 개미산, 알코올 및 각종 휘발성 물질을 생성하기 때문에 냄새가 다르고 가스형성이 일어난다.

37~55℃사이에서는 호열성 미생물인 S. thermophilus, Enterococcus faecalis등이 자라면서 소량의 산(1%)을 생성하고 이어서 L. bulgaricus등이 자라면서 우유를 매우 쉬게 한다. 50℃이상에서는 B. coagulans등이 생장하면서 유당을 분해하여 산패를 일으키며 특히 저온 살균 처리한 우유에서 문제를 일으킨다.

 

2) 가스생성

산패와 더불어 가스생성이 수반되는 경우가 많이 있으나 가스생성균의 종류에 따라 그 형태가 다르게 나타난다. 탄산가스만 생성하는 효모, 프로피온산균, 헤테로형 젖산균이 있지만 중요한 가스 생성균은 탄산가스와 수소가스를 동시에 생성하는 대장균군, 클로스트리디움, 호기성 바실러스 등이다.

헤테로형 젖산균은 탄산가스를 소량 생성하므로 우유중에 잘 용해되어 눈에 뜨일 정도는 아니며, 효모는 젖산균과의 경쟁에 약하고 오염 숫자도 적어 별로 문제가 되지 않는다. 대장균군은 젖산균과 경쟁력이 있고 대량으로 오염되는 경우가 많으므로 원유에서 온도만 적당하면 급격히 생장하여 산패와 동시에 가스를 생성한다. 가스의 생성량은 비교적 적은 편이서 우유중 포화상태로 방울을 형성하면서 응고된 커드에 부착하면 커드가 상층부로 떠오르는 커드 부상현상(floating curd)을 나타낸다.

클로스트리디움과 호기성 바실러스는 냉장온도에서는 잘자라지 못하고, 20~35℃사이에서는 젖산균과 잘 경쟁하지 못하지만 젖산균이 없거나 잘자라지 못하는 상태, 즉 살균처리를 받은 우유에서는 포자가 발아하여 생장하면서 산패와 가스를 생성한다. 클로스트리디움은 유당의 분해이용력이 매우 강하여 형성된 커드를 파괴하면서 시험관 위로 부풀어 오르는 폭발적 발효(stormy fermentation)를 일으킨다.

 

3) 단백질 분해

미생물에 의한 우유단백질의 가수분해에는 펩타이드성 쓴맛을 유발한다. 단백질 분해성 미생물에 의하여 일어나는 단백질 분해현상은 다음과 같은 형태가 있다.

 

가. 산성 단백질 분해

산의 생성과 단백질의 분해가 동시에 발생하며, 생성된 커드의 수축이 일어나 유청이 분리되며, 후에 커드 단백질의 분해가 서서히 진행되어 혼탁한 액체로 되었다가 최종적으로 맑은 액체로 변화된다. 또는 미세한 커드 입자가 보이기도 한다. 산성 단백질 분해는 몇종의 micrococci에 의해서 일어나며, 살균유에서는 B. cereus에 의해서 일어난다.

 

나. 알칼리성 단백질 분해

유당을 이용하지 못하는 미생물중에는 단백질을 분해하여 분해산물에 의해 알칼리성 반응을 일으키는 종류가 있다. 이에 속하는 미생물로는 냉장중인 우유에서 주로 발견되는 micrococci, Pseudomonas, Alkaligens, Achromobacter, Flavobacterium 등이 있으며, Proteus, Serratia, Bacillus Clostridium 등도 있다.

 

4) 기타 변화

미생물이 생장하면서 검(gum)이나 뮤신(mucin)과 같은 끈끈이 물질을 분비하기도 한다. Alcaligens viscolactis는 냉장우유의 표면에, 젖산균들은 우유전체에, Leuconostoc은 설탕이 다량 함유된 우유에서 끈끈이 물질을 생성한다. 단백질의 분해 없이 알칼리물질(ammonia, carbonates)을 생성하는 박테리아로는 Pseudomonas fluorescence, Alcaligens viscolactis등이 있다. P. syncyanae(청색), P. synxantha(크림의 황색), Serratia marscecens(적색) 등은 변색을 일으키기도 한다.




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