제03장 제조공법 / 3. 유산균

 

 

가. 유산균(젖산균)이란?

 

유산균, 일명 젖산균은 옛날부터 우리들의 식생활과 밀접한 관계를 가져왔다. 생물로서 처음 발견한 사람은 파스퇴르이다.

 

파스퇴르는 효모가 알코올발효의 원체라는 것이 발견된 때를 전후하여(1857년), 젖산발효를 하고 있는 액체에 작은 생물이 있다는 것을 찾아내었다. 이것을 분리하지는 않았으나, 영국의 리스타(1873)가 산유를 희석하여 새로이 배양하는 방법을 되풀이하면서 일종의 연쇄상균을 순수하게 분리하는데 성공하였다 이것이 현재의 스트렙토콕카스락티스라 칭하는 젖산균으로, 젖산균에서뿐만 아니라 세균으로서도 최초로 분리된 것이다.

리스타가 순수 분리한 후 많은 연구가 진행됨에 따라 여러가지 산유, 유주, 치즈 등으로부터 유산균이 분리되었다. 또 식물성 원료를 사용한 술덧으로부터 델부루커(Lactobacillus delbrueckii)와 같은 유산생성능력이 아주 강한 젖산균이 분리되어 젖산발효가 공업적으로 이용되게 되었다.

 

유산균은 당을 발효하여 주로 젖산을 만드는 세균이다. 대장에 서식하는 균중에도 유산을 잘 생성하는 것이 있는데, 이것 역시 젖산 만드는 성질만으로 유산균이라고 할 수는 있으나, 젖산 균과는 여러가지 성질이 다르며 이것을 통성 유산균이라고 한다.

 

유산균이라고 할 수 있는 균 중에서, 대장균 종류만이 그람염색으로 물들지 않는 그람 음성균이다. 이와 같이 그람 염색에 염색되는 것과 안되는 것은 세균 불류상 중요한 기준이 된다. 앞으로 언급되는 젖산균은 그람 양성균이다. 대부분의 젖산균은 공기가 있으나 없으나 잘 자라는데, 이와 같은 성질을 통성혐기성균이라고 칭한다. 젖산균의 에너지원은 "호흡"에서 얻어지는 것이 아니라 "발효"에서 얻어진다. 이점은 같은 통성혐기성인 대장균과는 큰 차이가 있다.

 

보통균은 호흡계에 있어서 중요한 역할을 하는 "Heme"효소인 "cytochrome"이 있기 때문에 호흡을 통해 에너지를 얻어 생육 할 수 있다. "cytochrome"이 결핍되면 산소가 있는 곳에서는 생육할 수 없다. 아세톤, 부탄올 발효를 하는 클로스트리듐등이 대표적이며, 이러한 균을 편성혐기성균이라고 한다. 특별하게도 "cytochrome"이 없어도 산소가 있는 곳에서 생육할 수 있는 유일한 세균이 바로 젖산균이다.

 

 

나. 젖산균에 형태

 

젖산균은 구상구균과 봉상간균 2가지로 대별 할 수 있다.

구균은 지름이 1㎛ 전후가 많고, 연쇄상과 4개 또는 8개의 집단으로 이루어진 것이 있다.

간균은 폭이 0.7~1.0㎛, 길이는 2~5㎛가 많고 보통 쇠사슬처럼 길게 붙어 있다.

 

젖산균의 형태는 배양조건에 따라 변하기 쉽고, 특히 간균의 경우 영양부족등 생육조건이 나쁠 때는 아주 길어진다. 긴 균은 장간균(산패한 탁주 술덧에서 볼 수 있다), 짧은 균을 단간균이라고도 하나, 균체의 길고 짧은 것으로 유산균을 구별할 수는 없다.

 

 

다. 주조에서의 젖산균

 

술을 만드는데 있어서 유용한 젖산균은 젖산을 만드는 능력이 강할 뿐만아니라 효모가 번식하면 미련없이 후퇴하는 것이 중요하다.

유용한 젖산균으로는 메센테로이디즈사케(Mesenteroides sake)라고 하는 헤테로(Hetero)발효 젖산균과 청주에서 유용한 젖산균 류코노스토크 사케(Leuconostoc sake)라고 하는 호모(Homo) 발효형 간균 두가지가 있다. 이들 균은 5℃의 저온에서도 생육하는 성질을 가지고 있으며, 또 주모에서 잘 번식하여 젖산을 만들어서 부패성 균을 죽이거나 억제시킨다. 유용 젖산균의 간균과 구균은 5~10℃정도의 온도에서는 구균쪽의 번식이 빠르기 때문에 간균쪽보다 먼저 번식한다. 구균이 영양생육조건이 더 간단하다는 이유도 있으나 온도의 영향이 더 크다고 한다.

 

구균은 산에 약하기 때문에 젖산함량이 많아지면 천천히 죽어간다. 간균은 구균보다 조금 늦게 생육하며 주모에서는 약 1%까지 젖산을 생산하는 능력이 있다. 이렇듯 주조에 있어서 산과 알코올은 자연스럽게 생성되어 부패균을 죽이거나 억제 시키게 된다, 하지만 술이 균에 의해 산패했다면 산과 알코올에 내성이 가졌을 것이다.

 

술덧을 산패시키는 유산균 중에는 중온성의 호모발효형 간균이 많고, 우유에서 자라기 쉬운 균일수록 젖산을 많이 만들며 이와 같은 균이 아니더라도 효모의 생육이 늦어지면 유용 젖산균일지라도 산패를 일으키는 예가 있다.

 

청주를 병들게 하는 소위 화락균(젖산균의 일종)도 주정농도 15% 이상에서 자랄 수 있는 힘이 있다. 단, 주정농도 20%이상에서는 걱정할 필요가 없다.

 

즉, 탁주 술덧을 어떤 불가피한 이유로 제성 할 수 없을 경우, 주정을 첨가하여 주정도수를 20도 이상 되게 하면 젖산균이 번식된 술덧이라도 저장할 수 있다는 뜻이다.

 

 

라 .젖산발효

 

젖산균은 당분을 발효하여 주로 젖산을 만드는 균이나 균의 종류에 따라 발효 형식이 다르다.

"올라얀샌"(1919)은 젖산 발효를 정기적으로 검사하였는데, 포도당에서 젖산만 생산하는 것과 젖산 외에 탄산가스와 휘발성물질을 만드는 것이 있음을 알게 되었다. 전자는 "호모(Homo) 젖산발효", 후자는 "헤테로(Hetero) 젖산발효"라고 하나. 화학식으로 표현하면

 

 1) 호모젖산발효

C6H12O6 (포도당) 2CH3CHOH ? COOH (젖산)

 

 2) 헤테로젖산발효

C6H12O6 (포도당) CH3CHOH ? COOH (젖산) + C2H5OH(에탄올) + CO2 (이산화탄소)

 

이 식에서 보면 젖산 생성율이이론적으로는 효모형이 100%이고 헤테로형은 50%이나, 실제로 호모형은 80~90%, 헤테로형은 40~45% 정도된다. 예를들면 산패술덧 중에서 산은 많은 데도 군덕내가 안나는 것은 호모젖산 산패이고, 반대로 군덕내가 나는 것은 헤테로 젖산 산패라고 할 수 있다.

 

leuconostoc mesenteroides.jpg Leuconostoc mesenteroides

 

비피더스 유산균.png Bifidobacterium

 

 

 

마. 젖산균과 탁주

 

술맛을 형성하는 5미 중 필요 불가결한 맛은 주정맛(매운맛), 감미(단맛)와 산미(신맛)라 하겠다. 현행 탁주는 입국이 만든 구연산 맛이 산미를 형성하고 있으나 산미 중에서 다른 맛과 조화가 잘 되고 살균력이 강한 산은 젖산이다.

입국을 쓰지 않고 pH조절도 하지 않고 쌀과 조효소제만으로 탄주를 담금하면 처음 젖산균이 번식하게 된다. 산이 어느 정도 생성되고 나면 젖산균은 차차 없어지고 효모가 활발히 번식하여 발효하게 된다.

 

이렇게 경과한 탁주는 일반 입국으로 만든 술맛과는 다른 감칠맛이 있다. 여기서 번식하는 젖산균은 배양한 젖산균이 아닌 자연적으로 생신 젖산균이다. 인공적으로 분리한 균을 사용하면 효모에 압도되거나, 젖산균수가 많은 경우 효모가 죽고 젖산균만 자라는 현상이 일어난다.

쌀에서는 젖산균과 효모가 공존할 경우 발효 초기에 젖산균이 먹을 수 있는 영양원이 떨어지면 젖산균은 차차 도태되나, 밀가루에서는 끝까지 번식할 수 있는 충분한 영양분이 있어 젖산균은 도태되지 않고 계속 산을 만든다. 또한 쌀만으로는 젖산균이 만드는 유산의 진미를 얻을 수 있으나 밀가루에서는 얻을 수 없다.