8. 유산균의 분류 및 특징

☞ 유산균, 젖산균, lactic acid bacteria

1. 정의

- 생육 중 lactic acid를 대사산물로 많이 생산하는 세균 - 인체유해물질 생성 않고 부패방지 등 유익한 작용을 하는 세균 - Gram + , rod shape or cocci - catalase 음성 -> 혐기성 발효 - glucose로부터 50% 이상 유산 생성 -> 대장균 : 유산 생성 유산이외 부패산물 생성 - no endospore - no mobility(간혹 있기도 함) 유산균으로 부르지 않음 -> 질병을 일으키는 유산균 : Str. mutans(충치균), Str. pyogenes(성홍열), Str. uberis(유방염원인균)

2. 유기산 생성균과의 차이

- 유기산 생성균 : 유산을 50% 이하로 생성하는 균 - 유산균의 정의가 고정적이지 않음 -> 산소 유무에 따라 유산균 대사 변화가능 -> Lactococcus lactis : 유산균 lactose 배지 이용 생장 -> up to lag phase -> 균체세척 ->lactose 발효속도 5%로 제한 일반배양 호기적 배양 lactate fermentation acetate fermentation 상황에 따라 유산균 -> 유기산 생성균으로 전환 가능

8. 유산균의 분류 및 특징 3. 유산균 분류

- 일반미생물 분류 Division ->phylum -> class -> order -> family -> genus -> species - species -> 가장 기본적 분류 단위로서 표현형질을 나타냄 -> DNA-DNA homology 70% 이상 -> sub species : 유전적으로 가깝지만 표현형질이 다른 경우 -> sub sp. 로 표기 ex) Lactococccus lactis sub sp. lactis -> variety : 변종을 의미 var. 로 표기 -> 정식 명명으로는 사용하지 않음 - Nomanclature(명명법) = name of genus + species modifier -> international code of nomanclature of bacteria 에서 결정 -> International Journal of Systemic Bacteriology(IJSB) 에 발표되면 인정 - 유산균 분류 -> 1984년 4개 genus 로 분류 -> 현재 12개 genus로 분류 (표 5-1 참조)

8. 유산균의 분류 및 특징 4. 광역유산균의 발효 형식

- 광역유산균 : 유산균 12 genus + bifidobacterium, bacillus(표 5-1) 1) Lactate fermentation A. homo lactate fermentation - glucose -> lactate : 85% 이상 C 6 H 12 O 6 (glu) 2C 3 H 6 O 3 (lactate) - no gas production -> 우유에 배양 시 조직 매끈 - aldolase + F-1,6-DP Glyceraldehyde-3-P + DHAP Lactococccus lactis, L. cremoris Lactobacillus bulgaricus, L. casei, L. acidophilus Pediococcus cereviciae, P. halophilus Enterococcus, Str. Sporolactobacillus B. hetero lactate fermentation - glucose -> lactate : 50% 이상 - CO 2 gas production - ethanol + , aldolase , phosphoketolase + glucose lactate + ethanol + CO 2 2 glucose 2 lactate + 3 acetate : Bifidobacterium bifidum Lactobacillus breve, L. fermentum Leuconostoc mesenteroides Bifidobacterium bifidum

8. 유산균의 분류 및 특징 Homolactic fermentation

8. 유산균의 분류 및 특징 Phosphoketolase pathway (heterolactic pathway)

Phosphoketolase

8. 유산균의 분류 및 특징 4. 광역유산균의 발효 형식

2) Bifidum fermentation (비피더스 발효) - Bifidobacterium - 유산 + 초산 생성 (2:3) -> hetero fermentation 2 glucose 2 lactate + 3 acetate - no CO 2 -> 일반 hetero 발효와 차이점 -> 비피더스 발효로 구분 - 완전혐기성균 -> 배양 시 CO 2 주입 필요 3) Propionic acid fermentation - glucose or lactate propionic acid, acetate, CO 2 3 glucose 6 lactate 3 lactate 2 propionic acid + acetate + CO 2 + H 2 O - glucose 보다 lactate를 더 선호 - 스위스치즈의 기공 발생 Propionibacterium shermanii Clostridium propionicum Megasphaera celsdenii

8. 유산균의 분류 및 특징 ☞ Propionic acid fermentation

8. 유산균의 분류 및 특징 4. 광역유산균의 발효 형식

4) Citrate fermentation (구연산 발효) - 버터발효과정 중 - 유산구균 ( Lactococcus lactis sub sp. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ) - citrate -> diacetyl, acetate, lactate, acetoin 생성

8. 유산균의 분류 및 특징 4. 광역유산균의 발효 형식

5) Butyric acid fermentation (부틸산 발효) - glucose -> acetate, CO 2 , butyric acid, ethanol, butanol, acetone, H 2 Clostridium butyricum : 장내세균조정제로 사용 Butyrivibrio, Eubacterium, Fusobacterium - 혐기성 세균으로 butyric acid 생성 6) Acetate fermentation (초산 발효) O - ethanol Acetate + H 2 O - 절대호기성균 (obligate aerobe) Acetobacter orleanence, Acet. Xylinoides, Acet. rancens Acet. aceti -> 공업적으로 사용

광역유산균의 다양한 형태의 발효과정

*공통특징 : - NADH는 NAD + 로 산화 - Pyruvate나 그 유도체가 전자수용체 1: lactate 발효 - homolactic: 모든 pyruvate를 lactate로 - heterolactic: lactate 이외의 산물 생산 2: alcohol 발효 3: propionate 발효 4: butanediol 발효 5: formic acid 발효 6: acetate 발효

8. 유산균의 분류 및 특징 5. 유산균 genus 별 분류 특징

1) Lactobacillus - 유산균 중 산생성력이 가장 강하다 -> 유산균의 대표적인 genus - 3 개 group으로 분류 -> group I : obligately homofermentative -> group II : facultatively heterofermentative -> group III : obligately heterofermentative 2) Lactobacillus acidophilus - 6 균종으로 세부 분류, 1989

8. 유산균의 분류 및 특징 5. 유산균 genus 별 분류 특징

3) Streptococcus - L-lactate 생성 (homofermentation) - catalase 음성 - 4개 group로 분류 -> 1. Pyogenic group -> 2. Viridans group -> 3. Lactic group -> 4. Enterococcus group 용혈성이 중요 분류기준 ☞ 각 group 별 특징 : text book에서 정리(pp108-109) ☞ Hemolysis (용혈성) - blood media 에서 배양 시 colony 주위의 혈액 용해 상태 a. ß-hemolysis : - colony 주위의 clear zone 형성 - streptolysin(용혈소) O, S 생성 b. α-hemolysis : - colony 주위 녹색환 혹은 갈색환 형성 - 부분적 용혈을 나타냄 - 용혈소 생성 없음 ☞ Streptococcus 중 유산균으로 활용되는 중요균주별 특징 : text book에서 정리 (pp110-113)