발효와 미생물

지난 포스트에서 이어가도록 하겠습니다.

4. 발효식품에 유용 미생물의 종류와 특징

 (1) 곰팡이

 곰팡이는 사상균이라고도 합니다. 곰팡이는 효모나, 세균에 비하여 적은 수분 양에서도 생육이 됩니다. 그러나 산소가 없으면, 생육이 안됩니다. 술, 된장, 간장을 만들 때 빠질 수 없는 메주나 누룩은 곰팡이에 속 하고 있습니다.

 

 곰팡이의 포자는 고온에 대한 내열성이 강하며, 100℃~135℃까지의 온도 범위에도 몇 분에서 몇 시간 동안 사멸하지 않고 생존하는 포자가 존재 합니다.

 

 이러한 곰팡이 중에서도 누룩곰팡이는 pH4.5-5.5의 산성을 좋아하며 25℃-35℃정도의 온도에 활발하게 생육합니다. 50℃전후가 되면 균체는 사멸하지만 누룩곰팡이에 의한 전분 분해능력은 60℃정도까지 유효한 움직임이 계속되며 포자는 100℃전후까지 살아 있습니다.

 

 균체가 사멸한 이후에도 분해 작용이 계속되는 것은 누룩에 포함된 효소와 관련이 있기 때문입니다. 누룩곰팡이가 있는 효소에는 전분을 분해하는 효소의 아밀라아제와 단백질을 분해하는 효소 프로테아제가 있어 60℃까지는 파괴되지 않고 균체가 사멸 후 분해 작용을 계속합니다.

 

 사케의 경우 양조할 때 누룩곰팡이는 쌀의 전분을 분해하여야 하기에 아밀라아제를 많이 포함하고 있는 것을 이용하고 있습니다. 이와 같이 분해되는 대상에 따라, 또 만드는 생성물에 따라 누룩곰팡이의 종류를 다르게 선택을 합니다.

 

 사케는 아밀라아제에 의해 분해된 전분이 포도당이 되며, 그 포도당이 효모균의 먹이가 되어, 포도당의 알코올 생성 발효로 에탄 알코올을 만들어냅니다.

  (2) 효모균

 효모는 구형 또는 원형의 단세포인 것이 기본 형태입니다. 출아로 증식을 하기 때문에 출아 균이라고도 합니다. 효모균은 알코올을 생성할 수 있는 미생물입니다. 효모에는 산소를 필요로 하는 산막 효모도 있지만 대부분의 효모는 산소가 있는 것이 생육을 활발하게 하며, 산소가 없어도 혐기적 발효에 의해 생육을 할 수도 있습니다.

 

 열에 대한 내열성은 60℃전후의 온도에서 10여분에 사멸하는 것이 대부분입니다.

  

 pH4.0이나 4.5의 산성을 좋아하고, 젖산균을 만들어 낼 수 있는 강산성에서도 번식할 수 있습니다.

 

 자기 식품을 만들 때 효모균이 다른 미생물과 크게 다른 점이 하나 있습니다. 그것은 다른 미생물을 가하는 것은 식품의 분해를 주목적으로 하는 것이지만, 효모균을 더하는 것은 분해 작용에 의해 다른 미생물이 생성한 당분을 먹이로 하며 각종 아미노산, 비타민, 지방산 등을 합성할 수 있다는 점입니다.

 

 이 합성의 기능은 산소의 유무에 따라 달리 산소가 있으면 이 물질의 합성하지만, 산소가 없으면 알코올 발효로 전환하여 알코올을 생성합니다.

 (3) 젖산균

 젖산균은 세균의 일종으로 당류를 발효하여 다량의 젖산을 만들어내는 것을 젖산균이라고 합니다. 젖산은 pH2.0-2.5의 강산성이므로 다른 세균을 살균할 수 있습니다. 40℃-50℃가 적정온도이지만 100℃에서도 사멸하지 않습니다.

 

또 조건적 혐기성 세균이므로 산소가 없어도 생육이 가능합니다. 쌀겨 절임과 같이 공기에 직접 접촉하지 않지만 매일 섞어야 하므로 약간의 부족한 정도의 산소공급 환경조건을 좋아합니다.

 (4) 낫도 균

 이름으로도 알 수 있듯이 낫도 만들기에 빠뜨릴 수 없는 균이다. 40℃가 적정온도이지만 70℃정도에서도 왕성한 번식력이 있으며 단백질이나 지방, 탄수화물 등을 강력한 분해력으로 분해한다.

 

 낫도를 만드는 발효를 실패하면 단백질을 아미노산으로 분해할 뿐 아니라, 더하여 암모니아까지 분해해버리는 염려도 있다. 

 

 산소를 좋아하고 알칼리성 환경하에 두면 활발하게 활동하고 있지만, pH6.5 이하의 산성에 약하므로 젖산균이 번식하면 젖산균이 만들어 내는 산에 의해 활성도가 떨어진다.

 

5. 대표적인 발효식품에 작용하는 미생물

 

(1) 누룩곰팡이

 소주에 찹쌀과 쌀누룩을 넣어 발효시켜 찹쌀의 전분질을 당화 시켜 만듭니다. 누룩곰팡이가 가지고 있는 효소로 발효시키기 때문에, 소주의 고순도의 알코올에 의해 다른 잡균과 함께 누룩곰팡이 자체가 사멸되어도 찹쌀을 당화 시킬 수 있습니다.

(2) 젖산균

 젖산균의 작용으로 요구르트를 만들 수 있다. 젖산균은 직접 만든 젖산의 작용에 의해 용액을 산성으로 만들 수 있습니다. 때문에 다른 잡균의 번식을 억제할 수 있습니다.

(3) 빵(효모균)

 빵 만들기는 당분이 든 밀가루 등으로 반죽한 것이 효모균의 작용으로 알코올 발효를 하게 된다. 알코올 발효로 생성된 탄산가스를 밀가루의 글루 테인이 감싸듯이 하여 만들어집니다. 이 빵의 발효로 가장 알맞은 향기와 팽창을 부여하는 효모는 이스트로 시판되고 있습니다.

 

 이스트를 사용하면 발효력이 강하기 때문에 다른 잡균이 번식하기 전에 충분한 발효력을 얻을 수 있습니다. 그러나 천연효모를 배양한 빵 만들기는 효모의 활성도가 낮기 때문에 효모가 충분히 발효하기까지의 시간이 소요되고 효모의 향기에 산미를 띄거나 잡균이 번식할 수 있게 됩니다.

(4) 된장과 간장(고지 곰팡이, 유산균, 효모균)

 질산 환원 균 > 고지 곰팡이 > 젖산균 > 효모 순서로 작용 되는데 질산 환원 균이란 준비한 물이나 고지에 포함된 균이 번식하는것으로 질산환원균이 늘어남에 따라 아질산이 축적이 됩니다. 이에 아질산은 강한 환원력이 있기 때문에 호기성의 잡균을 산소 결핍을 시키거나 표백하거나 하여 잡균의 번식이 억제가 됩니다.

 이러한 환경에서도 누룩곰팡이의 효소의 작용으로 당화가 진행하게 됩니다. 그러면서 당분이 축적됨과 동시에 누룩곰팡이가 만든 당분을 먹이로 하여 젖산균의 번식이 시작이 됨으로 pH가 산성으로 기울기 시작하여 잡균의 번식은 억제가 됩니다. 

 젖산균의 작용으로 젖산 농도가 1%가 되면 효모균에는 최적의 환경이 되고 고지 곰팡이의 효소가 점점 만들어져 지속되는 당분을 먹이로 순수한 효모만이 생육을 시작하게 됩니다.

 

여기까지 발효에 관한 글이었습니다. 긴 글 읽어 주셔서 감사합니다.