[식품미생물학] 미생물의 생육(성장)과 생장곡선 / 미생물의 생육에 영향을 미치는 환경 요소

 

1. 미생물의 증식

세균은 세포 분열에 의해 균수가 증가하게 됩니다. 세균학에서 증식 또는 발육이라 부릅니다. 통상적으로 미생물을 새로운 액체 배지에 접종하게 되면 아래 [그림 1]과 같은 미생물 증식 곡선(장 곡선)을 그리며 증식합니다.

 

[그림1] 액체 배지에서 미생물의 생육(성장) 곡선

 

그림과 같이 미생물의 증식 곡선은 크게 네 단계로 나누어 볼 수 있습니다.

 

(1) 유도기 : 아직 세포 분열이 일어나지 않음.

(2) 대수기 : 세포 분열의 시작, 증식이 가장 왕성하며 급격하게 미생물 수가 증가

(3) 정지기 : 영양분 부족, 미생물 스스로가 생산하는 유해 물질에 의해 분열 속도가 감소, 미생물의 사멸 등에 의해 생균수가 일정한 수준을 유지

(4) 사멸기 : 미생물의 사멸

 

세균은 환경 조건이 증식하기에 좋을 경우 모든 세포는 빠르게 분열을 반복하게 됩니다. 한 번 분열한 세포가 성장하여 또다시 분열 하기까지의 시간을 "세대시간"이라 말합니다.

 

 

 

 

일반적으로 대장균의 세대시간은 20분 정도로 알려져 있습니다. 따라서 이론상으로는 초기에 대장균이 1mL에 100개 있다고 가정하면, 20분 뒤에는 그의 배인 200개가 됩니다. 1시간 후에는 800개, 6시간에는 2,600만 개에 이르게 됩니다. 실제로는 여러 가지 제약이 있기 때문에 이 정도로 급격하게 증가하지는 않습니다.

 

2. 미생물의 생육에 영향을 미치는 환경 요소

2-1. 산소

고등 동식물은 반드시 산소를 필요로 합니다. 미생물은 그 종류에 따라 산소에 대한 필요도가 다르며, 미생물의 종류에 따른 산소의 필요성은 크게 세 가지로 나눠볼 수 있습니다.

 

(1) 호기성균 / 산소가 있어야만 증식 가능 / 곰팡이, 고초균, 산막효모

(2) 통성혐기성균 / 산소의 유무와 관계없이 증식 / 대부분의 병원성균, 유산균, 대장균

(3) 혐기성균 / 산소가 없어야 하지만 있더라도 극히 일부 균은 증식 가능 / 보툴리누스균, 파상풍균

 

2-2. 온도

(1) 증식과 온도

미생물이 빠르게 증식하기 위해서는 가장 적합한 온도가 있습니다. 이것을 "최적 온도"라 부릅니다.

미생물의 증식과 관련 있는 온도 범위는 균종, 균주에 따라 변하기 때문에 명확하게 분류하기는 어렵습니다만, 편의상 아래 그림과 같이 세 가지 경우로 나누어 볼 수 있습니다.

 

[그림 2] 저온, 중온, 고온 세균의 증식온도범위

 

(2) 온도와 미생물의 사멸

미생물은 증식 최저온도 이하에서 증식은 멈추지만 사멸하는 것은 아닙니다. 0도 이하의 온도에서도 얼더라도 살아있습니다.

 

 

 

 

미생물은 고온에 약한 일반 영양 요구형 세균의 경우 수분이 존재하는 경우 55~70도에서 10~30분간 가열할 경우 사멸합니다. 하지만 세균의 아포는 열에 강하며, 100도의 습열에서도 사멸하지 않기 때문에 고압증기멸균법을 이용하여 110~120도의 고온 가열을 필요로 합니다. 건조 상태에서는 살균 효과가 낮아 아포를 완전히 사멸 하기 위해서는 150~160도로 가열이 필요합니다.

2-3. 수분

미생물의 증식을 위해서는 수분이 필요합니다. 일반적으로 세균류는 다량의 수분을 필요로 하고, 곰팡이는 세균 대비 낮은 수준의 수분을 필요로 합니다.

2-4. pH

미생물의 증식과 주변 환경의 pH는 큰 관련이 있습니다. 각각의 미생물에는 증식하기 위한 최적의 pH가 있습니다. 일반적으로 세균류의 적절 pH는 pH 7.0~8.0 부근이며, pH 4.5 이하가 되면 증식하지 않습니다. 그에 비해 곰팡이, 효모는 pH 5.0~6.0이 최적 pH이며, 산성 조건에서도 어느 정도 증식이 가능합니다. 즉 pH가 낮은 식품의 경우 주로 곰팡이와 효모가 발생하기 쉽습니다.

 

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오늘은 미생물의 생장과 생장에 영향을 주는 환경 요인에 대한 내용을 소개해보았습니다.
이전에도 식품에서의 미생물과 관련된 몇가지 글을 올린적이 있으니 관심있으신 분들은 아래의 글도 참고해주시면 감사하겠습니다.

 

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