Transcript 5. 원유의 미생물
5. 원유의 미생물 1. 종류와 유래 ☞ 착유환경에 따라 변화 초유:500~1000/ml -> Bulk tank:5000~2x104/ml * 착유단계별 미생물 수 변화 * 위생적으로 착유한 원유의 미생물 분포 1. 종류와 유래 5. 원유의 미생물 * Group 별 원유미생물 종류 1. 종류와 유래 5. 원유의 미생물 ☞ 한국원유의 미생물 분포 * 저온성 미생물 * 대장균군 1. 종류와 유래 5. 원유의 미생물 * 내열성 미생물 ☞ 미생물 오염에 미치는 영향 - 사육장 환경, 착유과정 * 축사의 물질별 미생물 오염 1. 종류와 유래 5. 원유의 미생물 * 착유과정의 영향 : 유두 세척이 우유 내의 미생물 수에 미치는 영향 ☞ 내열성 미생물 - 원유의 품질 유지에 있어 중요 -> 원유의 품질은 원유 중 세균수에 의존 Microbacterium lacticum, spore -> 100% 생존 Alcaligenes tolerans Str. faecalis, Str. lactobacilli, Str. coryneform 등도 내열성 높음 1. 종류와 유래 5. 원유의 미생물 2. 원유의 미생물학적 성상 2. 원유의 미생물학적 성상 2.1 집유단계별 원유의 세균 오염원 (1) 착유 직후 - 500~2000/ml - 증식 온도에 따라 : psychrophile -> 호냉성세균 psychrotrophic -> 저온성 세균 mesophile -> 중온성 thermophile -> 고온성 thermoduric -> 내열성 - 종류와 균수 : 젖소의 건강 상태, 착유방법, 계절 등에 의해 변화 (2) bulk tank 내의 원유 - 저장 온도와 냉각속도 (3) 집유과정 중 - 세균 증식은 계속됨 - 주된 세균 종류 : 유산균, Micrococcus, Str. Microbacterium, Psd. Acinetobacter Flavobacterium, Coliform - 최근 저온성균의 비율이 높아짐 (4) 공장내 - 저유 탱크 : 저온성균 증식 5. 원유의 미생물 2.2 원유의 세균 오염원 (1) 유두 내부 - 외부로부터의 세균 침입 - 착유시간에 따른 세균수 변화 전착유 -> 1400~26800/ml 중착유 -> 430~920/ml 후착유 -> 120~550/ml (2) 유두 및 유방 외부 - 축사환경 청결 유지 - 착유 시 청결유지 중요 (3) 착유기 및 외부 용기 - 착유된 우유의 신속한 이송과 냉장 2. 원유의 미생물학적 성상 5. 원유의 미생물 2. 원유의 미생물학적 성상 2.3 원유의 품질에 미치는 미생물 영향 (1) 유방염유 - 유방염 원인균 : Str. aureus, Str. agalactiae 가 주요 원인 - 항생물질 남용에 따른 내성균주 발현 (2) 산패유 - 유산균, 대장균, Micrococcus등에 의해 산도 상승 -> 산응고 발생 - 대장균 -> 가스 발생 glucose -> CO2 + H2 (3) 점질유 및 착색유 - 점질유 : 미생물에 의해 Mucin, Dextran 생성이 원인 - 착색유 : 유산균의 공생, 색소 발생 저온 세균, 주위 환경(오수, 토양)이 원인 (4) Phage 오염유 - Bacterio phage에 오염 - 발견이 어려움 - 발효유,치즈 제조시 문제 야기 (5) 약제 오염유 - starter, 치즈 원료유의 응고 불능 사고 원인 - 페니실린->내열성있음 - 대책 -> 신속하고 sensitive한 항생물질 검출법 개발 5. 원유의 미생물 3 원유의 세균과 온도 3. 원유의 세균과 온도 - 좋은 원유 -> 좋은 유제품 좋은 원유 : 균형있는 영양소, 적은 세균수 저장온도가 중요한 factor 가 됨 낮은 저장온도, 낮은 최초균수 유지가 중요 ☞ 미생물 증식에 따른 효소생산의 영향 - 유당, 단백질, 지방의 분해 야기 -> 맛변화(106/ml 이상), 성상의 변화 - 법적 시유사용 요건 -> 세균수 105/ml 이하의 원유 - 생산된 효소와 대사산물 -> 살균 후에도 잔류 ->저온성 세균이 생산하는 내열성 효소 : protease : 유단백 분해 lipase : 냄새나는 butyric acid 생산 - 문제 해결 -> 세균수 줄이는 것 * 저장온도가 세균수 증식에 미치는 영향 5. 원유의 미생물 4 우유와 저온세균 4. 우유와 저온세균 ☞ 저온세균 : 최적발육온도 -> 20~25oC, 7oC 이하에서 증식 가능 ☞ 원유에서 발견되는 대부분의 저온세균 - 그람음성 Pseudomonas fluorescence, Psd fragi, Psd putrefaciens 3 종이 주류 - 내열성 protease 생산 -> casein 분해 -> 쓴맛 생성 -> 멸균후 gel 화의 원인 ☞ 발육온도에 따른 미생물의 구분 5. 원유의 미생물 ☞ 저온세균이 차지하는 비율 - 총세균의 10% 이하 - 저온 저장 동안 지속적으로 성장 -> 저온세균의 비율 증가 4 우유와 저온세균 5. 원유의 미생물 ☞ 저온세균이 차지하는 비율 4 우유와 저온세균 5. 원유의 미생물 4 우유와 저온세균 ☞ 저온세균의 문제 - 내열성 효소에 기인 저온세균의 70-90%가 생성 phospholipase -> 지방구 분해 -> lipase 에 노출 protease -> gel 화의 중요한 원인 (K-casein -> para-k-casein -> gelation) * Psd 의 내열성효소 특징 5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균 5. 우유에 존재하는 병원성균의 특성 - 유발병 : 결핵, brucellosis, diphtheria, scaret fever, Q-fever, 위장염 - 주 원인균 : Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni, E coli ☞ 병원성 미생물의 정의 : 감수성있는 숙주에 대해 질병, 감염 또는 중독을 일으킬 수 있는 미생물 (1) 병원성 미생물의 공통 특징 - 우유와의 관련성이 적다고 알려진 미생물에 의해 발병 - 발병원인 -> 오염된 원료, 첨가물의 사용, 부적절한 가공처리,… - 품질검사와 살균공정의 효율성에 문제 - 미생물의 특성에 대한 정보부족 - 우유의 경우 부적절한 살균처리공정이 일반적 원인 -> 원유음용자 : 살균우유 음용자에 비해 Salmonella dublin 에 의한 질병발병확율 158배 높음 (2) 우유내의 병원성 미생물 - 미생물 성장을 위한 우유의 특징 : 다양한 영양소, neutral pH -> 훌륭한 성장배지조건 - 질병발현 변화 초기 : 결핵, diphtheria, scarlet fever 결핵진단용 시약 개발 질병예방 프로그램 살균에 대한 강제규정 적용 발생건수 급격 감소 - 다른 질병 발현 5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균 5. 우유에 존재하는 병원성균의 특성 < Listeria monocytogenes> (1) 균의 특성과 유래 - 1926 guinea pig 에서 분리 - 사람, 동물에게 Listeriosis 유발 (circling disease, 선회병, 선회, 장애물에 대한 돌진) - gram+, no spore, rod shape - optimal temp : 30~37oC - trypticase soy agar 에서 청록색 colony 형성 - 혈액함유배지에서 ß-용혈성(투명 용혈환) - optimal pH : 4.8~9.6 -> pH 5.5 이하에서 생육저해 - catalase + (2H2O2 --> 2H2O + O2) - 자연계에 널리 분포 : 토양, 활엽채소류, 생육, 가금류 - 유방염유, 원유, 발효불량 silage - 사람의 발병증세 : 유산, 면역체계이상, 수막염, 정신박약증세 유발, 미숙아 패혈증 - 예방 - 열처리에 민감 : HTST(72oC, 15초)에서 사멸 1차 조치 : 우유의 오염방지 유가공공장의 위생상태 유지, 적절한 살균시스템 도입 잠재적 오염가능성 배제 - 양질의 silage 사용 - 적합한 소독제 사용 - 정기적 가축상태 점검(유방, 유두, 유방염) 5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균 < Listeria monocytogenes> (2) 저장중의 생육 - 생육가능 온도범위 : 1~45oC 4oC one generation : 1.5일 Marth (1986) : 액상유제품 초기 ->세균수 103/ml at 4oC lag phase : 5days 2 week after -> 106/ml 3-4 week after -> 108~109/ml(초콜릿 우유) 107/ml (일반우유) 치즈 탈지분유에서도 장기간 생육 - 염분농도 영향 5% salt conc. -> 5oC 에서 70일간 생육 25.5% -> 37oC : 5 days 22oC : 32 days 생존 4oC : 132 days - 열사멸온도 60oC -> 30 min 71.7oC -> D value : 0.9 초, Z-value : 6.3oC 5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균 < Yersinia enterocolitica> - gram -, no spore, rod shape 내냉성 -> 생육온도범위 : 0~45oC, 적온 : 22~29oC 알칼리성 환경에서 견딤 -> 균주 선발에 이용 Yersinia selective agar -> 흑점, 표적집락형성 자연계에 널리 분포(동물성 식품, 호수, 시냇물, 분변, 오줌, 곤충) 위장염, 장간막 임파선증, 말초회장염 사람에게 비병원성(원유, 살균유에서 검출되기는 함) 열처리에 불안정 < Campylobacter jejuni> - gram -, no spore, S-shape 나사모양운동성 자연계에서 호기성 -> 산소부족시에도 성장 : facultative aerobe 성장 : 30~47oC, 적정 : 42oC ß-용혈성, catalase+ 젖소 유방염의 원인균 -> 원유에서도 분리 동물, 설치류의 분변에서 분리 만성장염, 급성 대장염증 수반 –빈번하게 발생 1~10세유아 : 장염감염증 발생 열처리, 건조, acidic pH에 민감 5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균 < 병원성 대장균 E. coli> - gram -, no spore, rod shape 미생물 오염가능성 지표 적온 : 37oC 가스발생대사 -> 우유 위생검사에 이용 glucose formic acid lactate, acetate, formate CO2 + H2 formic DHG - 5 groups EPEC : entero pathogenic E. coli (장관 병원성) ETEC : “ toxigenic (장관독소 생성) EIEC : “ invasive (장관침해성) EHEC : “ hemorrhagic (장관출혈성) EAggEC : “ aggregative (장관응집성) - 사람, 동물의 장내 정상균총으로 상존 - 설사, 방광염의 원인균 -> 음식물 및 식수에 의한 설사 ->장독소 생성과 관련 * 장독소 -> LT : heat-labile enterotoxin ST : heat-stable VT : verotoxin - E. coli O157:H7 - EHEC group - 출혈성 대장염, 용혈성 요독증 - 쇠고기에서 종종발견, 열에 약함 5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질 6. 한국 원유의 위생적 품질 1) 원유의 위생적 품질 - 영양적 측면 : 지방, 단백질, 탄수화물, 비타민, 무기물 -> 함량, 균형 중요 위생적 측면 : 세균수, 체세포수, 세균발육억제물질 잔류여부 -> 관심도 상승 세균숫자 : 환경위생, 원유관리상태 표시지표 체세포수 : 젖샘조직의 건강상태 표시 -> 유방염유 혼입판정 1993. 6 -> 유질등급제 시행 2) 한국원유의 위생적 품질향상 - 일반세균수 크게 감소 -> 냉각기 보급, Tankrory 집유, 품질향상노력(세균수에 의한 유질등급제) - 체세포수 : 큰 차이없음 -> 원유중 수의 증가 -> 유방염증, 생리적 이상 징후 -> 한국젖소의 50% 이상 -> 잠재형 or 임상형 유방염 증세 -> 50만/ml 이상 -> 유방염증상으로 판단 -> 영향 -> 유량감소 : 8% 유당감소 : 5-20% 무지고형분 감소 : 8% 유지방 감소 : 5-12% 단백질 감소 : 6-18% - 유질개선 방안 -> 위생적 지도관리 강화 -> HACCP system 가동 (Hazard Analysis Critical Control Point) : 위해요소 중점관리 -> TQC(total quality control) 가동 월별 SPC 및 Coli form 세균의 년도별 변화 SPC Coli form 5. 원유의 미생물 3) 원유의 위생적 품질검사법 (1) 세균수 - SPC(standard plate count) - 기계를 이용한 방법 : Bactoscan, Bactometer, Malthus 6. 원유의 위생적 품질 5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질 3) 원유의 위생적 품질검사법 (2) 체세포 - 몸을 구성하는 각 기관조직세포 - 유방의 유선세포 -> 우유중에 포함 - 건강한 젖소 -> 20만 이하/ml (60%:상피세포, 40%:백혈구) 체세포 증가 -> 50만이상/ml(유방염) 백혈구함량 및 비율 증가 호중구 90% 이상으로 증가 - 체세포 염색 및 검사법 1. 직접현미경법 -> newman-lampert staining 후 핵을 가진 모든 세포 count 2. Hemacytometer 법 -> tryphan blue 염색 후 염색된 체세포 count 3. 기계를 이용한 자동 측정법 - Fossomatic -> 체세포의 DNA를 형광물질로 염색 후 일정시간동안 발광되는 세포수 측정 flow cytometer 원리 이용 - Somacount (3) 세균억제물질 - 항생물질 : 미생물배양에서 추출 - 합성항균제 : 인공적으로 합성 - 역가 : 미생물의 생육억제정도 표시 MIC : minimal inhibition concentration, 최소발육억제농도 unit : penicillin ppm : mg/L, mg/Kg ppb : μg/L, μg/Kg 5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질 우유의 항생제 검사 법(존재유무판단) - TTC 색소 환원법이 많이 이용 (triphenyl tetrazolium chloride) TTC reduced TTC(붉은 색) 우유의 세균 증식 항생물질 - 우유의 산화환원전위 낮춤 Oxi-TTC Red-TTC (red) 인위적으로 세균을 증식시켜 항생물질 존재 여부 밝힘 항생제에 대한 민감도가 중요 TTC-I : Streptococccus thermophilus C-510 균주 이용 TTC-II : Bacillus megaterium 균주 이용 우유의 항생물질 잔류량 검사 (정량 검사) - MIC 측정 -> paper disk 이용 억제환의 크기 측정 -> 농도와 억제환의 상관계수에서 농도 계산 - 각 항생물질에 대한 검정용균주가 다름 -> sensitive 한 균주 이용 penicillin G -> Micrococcus Iuteus ATCC 9341 Streptomycin -> Bacillus subtilis ATCC 6633 - 검사방법에 따른 주요 세균억제물질 검출 한계 -> 표 3-20 - 검사방법별 특성비교 -> 표 3-21