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8. 유산균의 분류 및 특징

☞ 유산균 , 젖산균 , lactic acid bacteria

1. 정의

- 생육 중 lactic acid 를 대사산물로 많이 생산하는 세균

- 인체유해물질 생성 않고 부패방지 등 유익한 작용을 하는 세균 - Gram⁺, rod shape or cocci

- catalase 음성 -> 혐기성 발효

- glucose 로부터 50% 이상 유산 생성 -> 대장균 : 유산 생성

유산이외 부패산물 생성 - no endospore

- no mobility( 간혹 있기도 함 )

-> 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

유산균으로 부르지 않음

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

-> 1984 년 4 개 genus 로 분류 -> 현재 12 개 genus 로 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

C₆H₁₂O₆(glu) 2C₃H₆O₃(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 - CO₂ gas production

- ethanol⁺, aldolase^-, phosphoketolase⁺ glucose lactate + ethanol + CO₂

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 CO₂ -> 일반 hetero 발효와 차이점 -> 비피더스 발효로 구분 - 완전혐기성균 -> 배양 시 CO₂ 주입 필요

3) Propionic acid fermentation

- glucose or lactate propionic acid, acetate, CO₂ 3 glucose 6 lactate

3 lactate 2 propionic acid + acetate + CO₂ + H₂O - glucose 보다 lactate 를 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, CO₂, butyric acid, ethanol, butanol, acetone, H₂ - Clostridium butyricum : 장내세균조정제로 사용

- Butyrivibrio, Eubacterium, Fusobacterium - 혐기성 세균으로 butyric acid 생성

6) Acetate fermentation ( 초산 발효 )

- ethanol Acetate + H₂O - 절대호기성균 (obligate aerobe)

- Acetobacter orleanence, Acet. Xylinoides, Acet. rancens - Acet. aceti -> 공업적으로 사용

O₂

광역유산균의 다양한 형태의 발효과정

* 공통특징 :

- NADH 는 NAD⁺로 산화

- Pyruvate 나 그 유도체가 전자수용체 1: lactate 발효

- homolactic: 모든 pyruvate 를 lactate 로 - 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 group 으로 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

- 4 개 group 로 분류 -> 1. Pyogenic group -> 2. Viridans group

-> 3. Lactic group

-> 4. Enterococcus group

☞ 각 group 별 특징 : text book 에서 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 book 에서 정리 (pp110-113)

용혈성이 중요 분류기준