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유기산 발효 평가A+최고예요

보 고 서제 목 : 유기산 발효법.{☞과목명 : 발효공학(2)☞학 과 : 공대 식품공학과☞학 번 : 19722064☞이 름 : 허 준 원 ☞제출일 : 2002년 5월 8일☞담당교수: 임 무 현 교수님.{大邱大學校목 차Ⅰ. 서 론Ⅱ. 본 론1. 젖산발효2. 구연산 발효Ⅲ. 결 론Ⅳ. 참고문헌Ⅰ 서 론유산균은 당류(Glucose)를 에너지원으로 사용하여 다량(50%이상)의 유기산을 생성하면서 사람이나 동물의 장내에서 해로운 물질인 인돌, 페놀, 아민, 암모니아 등을 생성하지 않고, 부패를 방지하는 등 사람(동물)에게 유익한 장내 세균이다.유산균에 대한 최초로 이용된 형태는 발효유의 형태로 페르시아 이전에 유목민이 우유를 가죽주머니에 담에서 장기간 보관 및 이동 중에 이 우유가 변화되어 발효유가 된 것을 발견하여 식용으로 사용한 것이 그 기원이다. 그러나 이것이 학술적으로 접근하게 된 것은 1858년 포도주 산패의 원인을 연구하는 과정에서 파스퇴르에 의해 처음 밝혀졌으며, 1889년 어린이의 장에서 바실러스 비피더스를 발견하였고, 1900년 오스트리아에서 바실러스 애시도필러스를 발견 명명하여 유산균이 학술적으로 접근이 가능하게 되었다.그러나 본격적인 유산균의 연구는 러시아 생물학자 Metchnikoff (1845 - 1916) "발효유에 의한 불로장생설" 발표로 노벨상을 수상하면서 시작되었다.유산균의 종류에는 현재 8 개의 속(Genus)로 구분되는데 Lactobacillus, Lactococcus, Streptoccccus, Enterococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Sporolactobacillus, Bifidobacterium 등이다. 이들 8개의 속중에서 대부분은 호기성 혹은 미호기성(통성혐기성: 약간의 혐기조건에서 더 잘 생육) 유산균이지만 Bifidobacterium은 완전혐기성 (편성혐기성, 절대혐기성)이며 발효생성물에도 차이가 있다.이들은 각각 분류학적 특성이 다르고 따라서 대사기능도 다르다. 이들의 대사기능별로 유us, Lactococcus 속의 세균은 당을 EMP 경로로 해당하여 생상된 pyruvate와 NADH를 lactate dehydrogenase의 작용을 통해 lactate로 결합시켜 발효를 종결시킨다. ethanol발효에서처럼 해당 과정에서 환원된 NADH는 중간대사 산물인 pyruvate를 전자수용체로 이용하여 산화된다.lactate dehydrogenase는 산성에서 활성이 가장 강하다. 발효가 진행되면 lactate가 축적되어 주위환경의 pH가 내려가면서 세포내 pH또한 내려가게 된다.따라서 lactate dehydrogenase의 활성이 강하게 유지된다. 그러나 세포내 pH가 높게 유지되는 조건에서 젖산균을 배양하면 lactate dehydrogenase의 활성이 낮아져서 homofermentative세균도 다량의 acetate를 생산한다.2)Heterofermentative 젖산발효젖산발효군 중에서 젖산외에 ethanol, acetate 등을 동시에 생산하는 동시에 생산하는 Leuconostoc, Bifidobacterium 등은 다른 생물에서는 알려지지 않은 경로를 통해 당을 분해한다. 이 경로에서는 특징적인 효소인 phosphoketolase가 관여하므로, 이들의 해당경로를 phosphoketolase경로라고 한다.Leuconostoc meseteroides는 glucose-6-phosphate를 탈수소, 탈탄산시켜 xylulose-3- phosphate로 전환시킨 다음 phosphoketolase의 작용으로 glyceraldehyde-3-phosphate와 acetyl-coA로 분해한다.여기서 생산된 glyceraldehyde는 homofermentative경로와 같은 경로를 통해 젖산으로 대사되고 glucose-6-phosphate의 탈수소반응에서 환원된 NADH를 산화하면서 ethanol로 환원된다.Bifidusbacterium bifidum은 당을 발효하여 젖산과 acetate를 생산한다. 이 대사경로에는 2종의 phophoketolaseoccus faecalis, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus casei등은 장내 세균들이 혐기상태에서 pyruvate를 대사하는 pyruvate:formate lyase를 이용하여 acetyl-CoA를 합성한다.4) 젖산발효의 산소 대사젖산 발효균은 대부분 aerotolerant obligate anaerobe로서 superoxide dismutase를 보유하며 catalase를 생산하지 않지만 peroxidase는 생산하므로 superoxide나 과산화수소를 분해할 수 있다Enterococcus faecalis, Lactobacillus brevis, L.plantarum 등은 환경에 hemin이 존재하면 catalase를 생성한다. 이들 세균은 catalase의 apoprotein을 합성할 수 있으나 hemin을 합성하지 못하기 때문이다. 따라서 젖산균을 동정하기 위한 catalase test에서는 hemin이 없는 배지를 선택해야한다.효모를 이용하는 ethanol발효에서 젖산균이 오염되면 효모의 생장이 저해되고 ethanol 수율이 떨어진다. 특히 균체를 순환하는 연속공정에서는 젖산균의 오염이 많은 경제적 손실을 가져온다. 아황산이 peroxidase의 작용을 받으면 반응성이 강한 sulfite radical을 형성하지만 catalase는 이러한 활성이 없다. 이러한 성질을 이용하면, catalse를 보유하는 효모에는 영향을 주지않고 peroxidase를 보유하는 오염되는 발효군을 선택적으로 저해할 수 있다.5) 젖산발효식품젖산 발효유, 김치 등은 대표적인 젖산발효 식품으로 발효중에 원료인 당이 젖산균의 작용에 의해 lactate로 발효된다. 젖산발효군은 여러종류의 발효식품에서 젖산발효외에 발효식품 특유의 향미 성분 합성에도 관여한다.간장발효에서 citrate는 발효후기에 acetate로 발효된다. Butter 발효에 관여하는 젖산균은 우유 중에 약 1.5g/l함유되어 있는 citrate를 butter 특유의 향미 성 citrate lyase의 작용을 받아 acetate와 OAA로 분해된다.1980년대 까지 젖산 발효 세균은 Bacillus나 장내세균과는 달리 diacetal synthase라는 효소가 pyruvate에 작용하여 diacetal을 거치는 대사를 통해 acetoin을 생산하는 것으로 믿어왔다. 그러나 diacetal을 생산하는 젖산 발효세균에서 이 효소가 발견되지 않았으며 최근에는 이들 세균으로부터 2-acetalacetate synthase가 정제되었다.정제된 효소가 pyruvate에 반응하여 2-acetolacetate와 더불어 diacetal을 생산하는 것으로 보아 젖산 발효 세균도 2-acetolacetate가 화학반응으로 산화되고 탈탄산되어 생산되는 것을 알 수 있다.젖산 발효균에 의한 citrate대사경로에서 ATP의 합성은 acetate kinase에 의해서 이루어지고 OAA의 탈탄산 반응에서는 ATP가 합성되지 않는다.6) 생산균젖산은 많은 미생물에 의해서 공업적으로 이용할 수 있는 것은 젖산균이라고 불리어지는 세균군과 Rhizopus 속의 곰팡이의 일부이다. 젖산균은 균의 형태, 발효형식, 생성되는 젖산의 광학활동 등에 의해서 여러 가지로 분류되고 있으나 공업적으로 중요한 것은 homo형 발효를 하는 gram양성, catalse음성의 균주이다. 이러한 균주에는 구균인 Streptococcus속, Pediococcus속 및 간균인 Lactobacillus 속의 일부의 것이 있다. 인체내에 대사되는 것은 L-젖산이므로 식품에 이용할 경우에는 L형만을 생성하는 것이 바람직 하지만 실용균주로서는 고온발효를 함으로서 잡균오염의 우려가 없고 산생성력이 강한 것이 적합하므로 고온성 간균이 이용되는 경우가 많다.실제 발효에 있어서는 당밀, 전분당화액을 원료로 하는 경우는 Lactobacillus delbruckii, 우유나 유청을 원료로 하는 경우에는 L.bulgaris나 L.casei, 아황산펄프폐액을 이용하는 경우에는 L.pentosus가 이용된다. 한되는 oxalacetic acid의 축합반응에 의해 TCA회로에서 최초로 생성된다. TCA회로의 중간물질로서의 구연산은 정상적인 환경하에서는 대량 축적되지 못하고 배양학적 조건을 변화시킴으로써 구연산 생합성에 적합한 대사로 유도해야 만이 대량 생산이 가능하다.구연산 생합성에 관한 연구는 Aspergillus niger에서 생화학적 및 효소학적 특성이 가장 많이 연구되었기 때문에 이것에 대해 먼저 언급하고 대량생산을 위한 대사과정을 논하기로 한다.Aspergillus niger의 포도당대사는 EMP와 HMP경로가 관련되어 있는데 일반적인 당분해시에는 EMP와 HMP의 이용되는 비율이 2 : 1로 EMP경로가 많고, 구연산이 축적될 때는 그 비율이 4 : 1로 EMP경로를 훨씬 많이 선택한다는 것을 관련 주요 효소의 분리 및 활성측정으로 Kubicek와 Bowes 등이 밝혔다.최근에는 EMP경로는 구연산 생산에 가장 중요한 대사과정이고 EMP경로의 대사조절이 구연산 생합성에 중요한 영향을 미치므로 이 경로의 각종 효소가 정제되었고 이 중에 phosphofructokinase, pyruvate kinase, pyruvate carboxylas 등이 조절효소임이 밝혀졌는데 TCA회로에서는 citrate synthase, isocitrate dehydrogenase 및 succinate dehydrogenase 등에 의해 구연산 생합성이 조절되고 있다.먼저 phosphofructokinase(PFK)는 적당량 이상의 citric acid와 ATP가 존재하면 저해 받는 조절효소로서 구연산 생산시에 Mn이온의 제한 및 통기로 인한 산소공급 등의 방법으로 이 효소에 대한 구연산의 억제작용은 어느 정도 줄일 수 있다.TCA회로의 개시반응은 citrae synthase에 의해 진행되는데 A. niger에서 이 효소는 정제되어 조절특성이 규명되었다. 구연산 축적속도는 citrate sythase의 활성과 acetyl CoA와 oxaloacetic acid의 농도에 의해 결정되며 있다.

자연과학| 2002.05.26| 9페이지| 1,000원| 조회(1,118)

유기산, 유기산발효

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