유산균

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유산균

[ Lactic acid bacteria ]

유산균은 발효에 의해 생장하는 세균 중 발효 결과 유산을 주된 산물로 생산하는 세균들을 의미한다.

발효는 호흡이 기질을 완전히 분해하여 이산화탄소와 물을 생산하면서 에너지를 얻는 과정인데 비해 기질을 혐기적 상태에서 불완전하게 분해하여 그 결과 다양한 유기물을 생산하면서 에너지를 얻는 과정이다. 유산발효에 이용될 수 있는 기질들은 주로 포도당 등 6개의 탄소를 가진 6탄당이며, 이로부터 유산(C3H5O3)을 비롯한 다양한 산물이 생산된다. 유산균은 거의 대부분 그램양성세균인 후벽균(Firmicutes)문의 바실러스강 유산균목에 속해 있으며1) 일부는 또 다른 그람양성세균인 방선균(Actinobacteria)문에 속해 있다2).

그림 1. Lactobacillus acidophilus. ()

그림 2. Bifidobacterium adolescentis의 그람염색 이미지 ()

목차

  1. 1.유산발효
  2. 2.유산균의 종류
  3. 3.유산균과 산업
  4. 4.집필
  5. 5.감수
  6. 6.참고문헌

유산발효

유산발효는 발효 산물에 따라 크게 동형발효(homolactic fermentation)와 이형발효(heterolactic fermentation)로 구분된다. 동형발효에서는 최종 산물로 유산만 생성이 되며, 반면 이형발효에서는 유산 이외에 다른 산물도 생성된다. 포도당을 기질로 하는 경우 생성되는 산물은 각각 다음과 같다3).

  • 동형발효

C6H12O6 → 2C3H5O3 + H+ + 에너지
  • 이형발효

C6H12O6 → C3H5O3 + C2H5OH + CO2 + 에너지

동형발효에서는 포도당으로부터 최종적으로 2분자의 유산과 2분자의 ATP가 생성되며, 이형발효에서는 유산과 에탄올, 이산화탄소가 각각 1분자씩 생성되면서 ATP 역시 1분자만 생성된다. 동형발효에서는 포도당의 인산화로 생성된 과당-1,6-이인산이 알돌레이즈(aldolase)에 의해 2분자의 글리세랄데히드-3-인산으로 분해되는 해당작용(glycolysis)을 통해 피루브산(C3H4O3)이 만들어지며 피루브산이 NADH로부터 전자를 수용하면서 유산이 생성된다.

반면 이형발효 유산균은 알돌레이즈가 결여되어 있으며 대신 포도당-6-인산을 글루콘산-6-인산으로 산화시킨 다음 카복실기를 떼어내면서 리불로스-5-인산을 생성하고 이를 다시 질룰로스-5-인산으로 바꾼 다음 포스포케톨레이즈(phosphoketolase)를 이용하여 글리세랄데히드-3-인산 및 아세틸인산으로 분해한다. 글리세랄데히드-3-인산은 ATP를 생성하면서 유산으로 되나, 아세틸인산은 전자를 수용하면서 에타놀이 된다.

동형발효 유산균으로는 Lactobacillus 속 중 일부를 비롯하여 Lactococcus 속, Enterococcus 속, Streptococcus 속, Pediococcus 속 등이 알려져 있고, 이형발효 유산균으로는 Lactobacillus 속 중 일부를 비롯하여 Leuconostoc 속, Oenococcus 속, Weissella 속 및 방선균인 Bifidobacterium 속 등이 알려져 있다1)2).

유산균의 종류

현재까지 알려진 유산균은 전부 그램양성세균이며, 주요 분류군은 다음과 같다4).

표 1. 후벽균(Firmicutes)문의 유산균
락토바실러스(Lactobacillus) 목
Aerococcus 과 Abiotrophia 속
Aerococcus 속
Dolosicoccus 속
Eremococcus 속
Facklamia 속
Globicatella 속
Ignavigranum 속
Carnobacteria 과 Agitococcus 속
Alkalibacterium 속
Allofustis 속
Alloiococcus 속
Atopobacter 속
Atopococcus 속
Atopostipes 속
Carnobacterium 속
Desemzia 속
Dolosigranulum 속
Granulicatella 속
Isobaculum 속
Jeotgalibaca 속
Lacticigenium 속
Lactosphaera 속
Marinilactibacillus 속
Pisciglobus 속
Trichococcus 속
Enterococcus 과 Bavariicoccus 속
Catellicoccus 속
Enterococcus 속
Melissococcus 속
Pilibacter 속
Tetragenococcus 속
Vagococcus 속
Lactobacillus 과 Lactobacillus 속
Paralactobacillus 속
Pediococcus 속
Sharpea 속
Leuconostoc 과 Convivina 속
Fructobacillus 속
Leuconostoc 속
Oenococcus 속
Weissella 속
Streptococcus 과 Lactococcus 속
Lactovum 속
Streptococcus 속

표 2. 방선균(Actinobacteria)문의 유산균
Bifidobacterium 목
Bifidobacterium 과 Bifidobacterium 속
Coriobacteria 목 Atopobium 속
Coriobacteria 과 Olsenella 속

유산균과 산업

유산균은 미생물 산업에서 가장 중요한 비중을 차지하는 미생물군의 하나이다. 유산균에 의한 대표적인 발효식품으로는 김치, 요거트, 치즈, 버터밀크, 사우어크라우트(sauerkraut) 등이 있으며, 비가열 소시지의 숙성 및 보존에도 유산균에 의한 유산발효가 활용된다5). 유산균은 건강을 증진시키는 기능성을 가진 프로바이오틱으로도 잘 알려져 있으며, Lactobacillus 속 및 Bifidobacterium 속이 대표적이다.

집필

김승범/충남대학교

감수

조장천/인하대학교

참고문헌

1. De Vos, P. et al. (eds). 2009. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 3. 2nd edition. Springer.
2. Goodfellow, M. et al. (eds). 2012. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 5. 2nd edition. Springer.
3. Madigan, M. et al. 2015. Brock Biology of Microorganisms, 14th edition. Pearson.
4. Euzeby, J.P. List of Prokaryotic Species with Standing in Nomenclature (bacterio.net).
5. MetaMicrobe. Lactic acid bacteria (LAB) (metamicrobe.com).

동의어

Lactic acid bacteria, 유산균, lactic acid bacteria