제목 유산균이란? Probiotics
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조회수 5424 등록일 2013/11/2 (18:27)
유산균(Lactic acid bacteria Lab) 이란

http://www.vitamincall.com/2013/04/lactic-acid-bacteria-lab.html

당류(Glucose)를 에너지원으로 사용하여 다량(50%이상)의 유산(젖산)을 생성하면서사람이나 동물의 장내에서 해로운 물질인 인돌, skatole, 페놀, 아민, 암모니아 등을 생성하지 않고, 부패를 방지하는 등 사람(동물)에게 유익한 장내 세균을 총칭 합니다.


유산균 = 젖산균 (lactic acid bacteria)

글루코오스 등 당류(유당 : 우유 탄수화물)를 분해하여 젖산을 생성하는 세균으로 락트산균 · 유산균이라고도 한다.

젖산발효에 의해 생성되는 젖산(유산)에 의해서 병원균과 유해세균의 생육이 저지되는 성질을 유제품·김치류·양조식품 등의 식품제조에 이용한다.





유산균의 정의


유산균은 분류학적으로 독립된 개념이 아니고 Bergey's Manual of Systematic Bacteriology vol.2 (Sneath, et al., 1986)의 출판 후부터 유산균에 대한 계통분류학적 검토가 이루어져왔다. 그렇다고 하여 유산균이라는 항목이 별도로 설정되어 있는 것은 아니고 그램양성 구균의 章과 그램양성 규칙성 간균의 章에서 모두 각각 다루고 있다.

형태에 있어서 보면 구균, 간균, 擬似구균(간균과 구균의 중간형)의 형태를 나타내는 것 들이다.

미생물 중에는 생육하면서 유산(lactic acid)을 대사산물로서 많이 생성하는 것이 있는데 그러한 세균들을 통칭하여 유산균이라고 한다.
유산균이라는 명칭은 개념적인 것이며, 세균의 분류학적 학술명은 아니다.
보통 소비하는 당에 대하여 약 50% 이상의 유산을 대사산물로 생성하는 세균을 유산균이라고 한다.

대장균도 유산을 생성하지만 유산균이라고 하지 않는 이유는 유산 이외에 여러가지 부패산물을 생성하기 때문이다. 그래서 glucose로부터 다량의 유산을 생성하면서 식품이나, 사람과 동물의 장내에서 인체에 해로운 물질 indole, skatole, phenol, amine, 암모니아 등을 생성하지 않고 부패를 방지하는 등 유익한 작용을 하는 세균이라고 개념을 정리하고 있다. 그러나 종류에 따라서는 질병의 원인이 되는 유산균으로서 Streptococcus mutans(충치 원인균), Str. pyogenes 등도 있다.




통상적 개념의 유산균 정의

▪ 세포 : 그램양성,
▪ 구균 혹은 간균
▪ catalase 음성 (혐기성 발효 입증)
▪ 소비한 포도당으로부터 50% 이상의 유산생성
▪ 내성포자 endospore 형성 안함
▪ 운동성은 없고 간혹 운동성을 가진 것도 있다.




미생물 (Microorganism)
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원핵생물 (Prokaryote)
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세균문 (Bacteriomycota)
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진정세균강 (Eubacteromycetes)
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 └─ 진정세균(眞正細菌類 Eubacteriales)목
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       └─ 유산균족 Lactobacillaceae
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               └─ 락토바실레아에속 (Lactobacilleae) : 유산간균
               │      │
               │      │
               │      └─ Lactobacillus 락토바실러스속 : 간균
               │      │      │
               │      │      │
               │      │      └─ L. acidophilus : [yoghurt] [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. casei : [yoghurt] [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. rhamnosus : GG [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. paracasei : [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. gasseri : [yoghurt] [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. jugurti
               │      │      │
               │      │      └─ L. brevis
               │      │      │
               │      │      └─ L. delbrueckii
               │      │      │          │
               │      │      │          └─ L. delbrueckii subsp. lactis : [yoghurt]
               │      │      │          │
               │      │      │          └─ L. delbrueckii subsp. bulgaricus : [yoghurt] [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. helveticus : [yoghurt] [Probootics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. fermentum : [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. plantarum : [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. salivarius : [Probiotics]
               │      │      │
               │      │      └─ L. reuteri : 루테리 indigenous* [Probiotics]
               │      │                  │
               │      │                  └─ L. reuteri Protectis
               │      │                            │
               │      │                            └─ L. reuteri Protectis (ATCC 55730 + ATCC PTA 5289)
               │      │                            │
               │      │                            └─ L. reuteri DSM 17938
               │      │               
               │      │
               │      └─ Carnobacterium
               │      │               
               │      │
               │      └─ Atopobium
               │
               │
               │
               │
               │
               └─ 스트렙토코카세아에속 (Streptococcaceae) : 유산구균
                         │
                         │
                         └─ Lactococcus 락토코커스 : 연쇄상구균
                         │      │
                         │      └─ Lac. lactis : 락티스균 통성혐기성,무아포,그람양성G+,
                         │                  │
                         │                  └─ Lac. lactis subsp. lactis : [yoghurt] [Probiotics]
                         │                  │
                         │                  └─ Lac. lactis subsp. cremoris : 그람양성G+,크레모리스균 [yoghurt]
                         │                  │
                         │                  └─ Lac. lactis subsp. hordniae
                         │                  │
                         │                  └─ Lac. lactis subsp. diacetylactis
                         │                  │
                         │                  └─ Lac. lactis ssp. lactis ML8
                         │
                         │
                         │
                         └─ Pediococcus 페디오코쿠스속 : 사연구균
                         │      │
                         │      └─ Ped. cerevisiae
                         │      │
                         │      └─ Ped. halophilus
                         │
                         │
                         │
                         └─ Leuconostoc 류코노스톡속 : 쌍구균,연쇄상구균
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                         │      └─ Leu. citrovorum
                         │      │
                         │      └─ Leu. masenteroides
                         │                  │
                         │                  └─ Leu. masenteroides subsp. cremoris : [yoghurt]
                         │
                         │
                         │
                         └─ Enterococous 엔테로코쿠스 : 쌍구균,유산구균
                         │      │
                         │      └─ Ec. faecium : [Probiotics]
                         │      │
                         │      └─ Ec. faecalis : [Probiotics]
                         │
                         │
                         │
                         └─ Streptococcus 스트렙토코쿠스속 : 유산구균
                                 │
                                 └─ Stc. salivarious
                                 │          │
                                 │          └─ Stc. salivarious subsp. thermophilus : [yoghurt] [Probiotics]
                                 │
                                 └─ Stc. mutans : 충치균 뮤탄스
                                 │
                                 └─ Stc. cremoris
                                 │
                                 └─ Stc. lactis








Bacteria
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Actinobacteria
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방선균목 Actinomyces : 세균과 균류의 중간
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 └─ Actinobacteria강 (방선균강)
           │
           │
           └─ Bifidobacteriales목
                   │
                   │
                   └─ Bifidobacteriaaceae과
                           │
                           │
                           └─ Bifidobacterium속 비피더스균속 ★ : 간균, 혐기성발효*,indigenous*                 
                                   │
                                   └─ B. bifidum : [yoghurt] [Probiotics]
                                   │
                                   └─ B. longum : [yoghurt] [Probiotics]
                                   │      │
                                   │      └─ B. longum BB536
                                   │
                                   └─ B. infantis : [yoghurt]
                                   │
                                   └─ B. breve  : [yoghurt] [Probiotics]
                                   │
                                   └─ B. adolescentis
                                   │
                                   └─ B. themophilum
                                   │
                                   └─ B. pseudolongum
                                   │
                                   └─ B. animalis
                                   │      │
                                   │      └─ B. animalis ssp. lactis : [Probiotics]
                                   │
                                   └─ B. indicum
                                   │
                                   └─ B. asteroides
                                   │
                                   └─ B. lactis
                                           │
                                           └─ B. lactic URI
                                           │
                                           └─ B. lactic Bb12








Bacteria
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후벽균문 (Firmicutes) : 세포벽기준, 그람양성G+
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 └─ Clostridia 강
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 │    └─ Clostridium
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 │              └─ Clostridium butyricum : [낙산균] 포자형성*, [Probiotics]
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 │                      └─ Clostridium butyricum MIYAIRI Ⅱ 588 : 미야리산 [Miyarisan AIJI A]
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 └─ Bacilli = 간균 [bacillus]
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         └─ Bacillales 목
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         │
         └─ Lactobacillales 목
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                   └─ Lactobacillus 락토바실러스







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분열균문 Schizomycophyta
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 └─ 분열균강 (Schizomycetes)
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         │
         └─ Bacillaceae 목
                 │
                 │
                 └─ Bacillus coagulans (=Lactobacillus Sporogenes) : 간균,포자형성*
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                 │    │
                 │    └─Sporolactobacillus
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                 │            └─ Sporolactobacillus inulinus
                 │
                 │
                 └─ Bacillus 바실러스균 : 간균,그람양성,포자형성*
                         │
                         └─ Bacillus Subtilis : 콩발효 고초균, 정장제
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                         │      └─ Bacillus subtilis KCTC18052P (청국장발효균, 낫도균)
                         │
                         └─ Bacillus Polyfermenticus : 된장발효, 유당분해






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 │
프로테오박테리아 Proteobacteria 문
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 └─
       │
       │
       └─ Escherichia 장내세균과
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               │
               └─ Escherichia 장내세균속
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                       └─ Escherichia coli (colon bacterium ; 대장균) ☆ : 그람음성*, indigenous*






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Fungi 균계
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 └─Ascomycota : 자낭균 (子囊菌類)
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     └─Saccharomycetes 강
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         │
         └─ Saccharomycetales 목 : 자낭균 효모(Endomycetales)
               │
               │
               └─Saccharomycetaceae 과
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                       │
                       └─Saccharomyces 속
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                       │    └─ Sacchromyces cerevisiae : [Probiotics]
                       │    │
                       │    └─ Sacchromyces carlsbergenesis
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                       │
                       └─ Schizosaccharomyces 속
                             │
                             └─ S. pombe






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김치유산균
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 └─ 바이젤라 코리엔시스 Weissella koreensis : 그람양성, 초저온성
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 └─ 락토바실루스 김치아이  Lactobacillus kimchii
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 └─ 류코노스톡 김치아이 Leunoconostoc kimchii












[Probiotics] : 식품공전 2011-11-17 프로바이오틱스



★ 통상적인 개념의 유산균에 속하지는 않지만 기능성 측면의 광역유산균의 일종으로 부를 수 있다.

☆ E.coli 유산을 상당히 생성하지만 그램음성(G-) 이므로 가성유산균으로 취급




국제세균명명규약(International Code of Nomenclature of Bacteria)

Bergey's Manual Determinative Bacteriology 제8판


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각주) 세균의 형태
   │
   └─ 간균 [桿菌, bacillus]
   │
   └─ 구균  [球菌, coccus]
   │
   └─  나선균[螺旋菌, spirillum] 의 3기본형으로 분류할 수 있다.




각주) 대장균 [Escherichia coli,大腸菌] : 가성 유산균

대장균은 당 유산균의 제3발효양식에 따라 유산을 생성하지만, 그람음성세균이기때문에 가성유산균으로 분류된다.

장내세균군의 한속으로서 Gram음성 간균, 운동성, 호기 및 통성혐기성 카타라제 양성, 옥시다제 음성, 당을 발효적으로 분해해서 보통 가스 생산, 구연산염 음성, KCN 음성. 에쉐리히아속으로서는 대장균(E. coli)뿐으로 한속 한종임

사람이나 동물의 장 속에 사는 세균이다. 특히 대장에 많이 존재하여 대장균이라한다. 장 이외의 부위에서는 병을 일으킨다.

항원구조에 의해 구별하면, O항원에서 1∼136, K항원에서 1∼78, H항원에서 1∼40으로 분류된다. 대장균은 장 속에서는 병원성을 나타내지 않는 것이 보통이지만, 장 이외의 부위에 들어가면 방광염 ·신우염 ·복막염 ·패혈증 등을 일으키고, 또한 장 속에서도 O의 26, O의 55, O의 111 등과 같은 항원형 대장균은 젖먹이에서 성인에 이르기까지 전염성 설사를 일으키는 경우가 있으므로 특히 병원성대장균이라고 한다.

http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=1788



각주) 상재세균(내생균) Indigenous Bacteria

평상시에도 미생물이 서식하고 있어 일종의 생태계를 형성(숙주와 공생관계 유지)하고 있는 세균으로

숙주로서 소화기계인 장관내, 구강, 안구, 항문, 질 등에 내생균으로서 유산균이 존재합니다.

정상세균으로 대표적인 상재세균으로는 비피더스균속, 대장균 등이 있다.

토착세균은 장기간의 진화과정을 통하는 동시에 숙주 생애에 걸쳐 정착하는 세균,
어떤 환경에 살아 숙주에 편재하여 우성에 정착하는세균,
우연히 숙주에 들어가 정착하는 세균(병원균)의 3개 그룹으로 분류할 수 있다

내생균 중 일부는 프로바이오틱스로 활용되며,
발효유, 요구르트, 김치, 정장제 등을 섭취하였을 때 일시적으로 장에 정착하는 일시 정착균(Transient Bacteria) 과는 구별된다.



각주) 장내세균 (enteric bacteria , 腸內細菌)

장내에 상재하는 세균류의 총칭으로 상재내생균 중 장관에만 100종 100조마리가 숙주 및 균종끼리 공생 및 길항관계로 균상을 형성하여 활동한다고 알려져 있습니다.

일부 균종은 프로바이오틱스로 활용되고 있습니다.


태어날 때에는 무균 상태이지만 출생하면 바로 장내에 세균이 정착하기 시작하며, 장내에 포함되어 있는 세균을통틀어 장내 세균이라고 한다.

장내에는 이 밖에 소량의 효모와 곰팡이가 들어 있다.

성인의 경우, 대장의 내용물에 포함된장내세균은 1011~1012개/g이고 100종류 정도로 추정되며 이들이 살아있는 상태로 분변으로 나오는데 그 체적의 1/2~1/3가량을 차지한다.



세균의 종류는 연령이나 개인에 따라 다소변동이 있지만, 주요한 것은 그람음성 혐기균인 Bacteroides,그람양성 혐기성균인 Eubacterium, 혐기성인 Streptococcus(연쇄상구균속), Bifidobacterium(비피더스속)이다. 각각109~1011개/g 정도의 장내용물에 포함되어 있다.

한편, 연구 초기에 발견한 장내세균과의 조건부성 혐기성세균인 Escherichia(대장균속), Salmonella(살모넬라속) 등은 105~108개/g 정도로 많지 않았다. 이들이 장내 환경에서의 작용이나 세균끼리의상호작용을 받으면서 다소 변동하며 균형을 이룬다.

이러한 균종의 존재와 생육은 숙주에 대해서 유익한 면과 유해한 면이 각각 나타난다.

예를 들면 소화, 흡수, 영양, 독소, 면역, 암발생등 건강과 수명에 깊이 관여하는 것으로 생각된다.



각주) 프로바이오틱스 [Probiotics] [식약청고시 제2011-68호, 2011.11.17 ]

Lactobacillus : L.acidophilus, L.casei, L.gasseri, L.delbrueckii ssp. bulgaricus, L.helveticus, L.fermentum, L.paracasei, L.plantarum, L.reuteri, L.rhamnosus, L.salivarius

Lactococcus : Lc. lactis

Enterococcus : E.faecium, E.faecalis

Streptococcus : S.thermophilus

Bifidobacterium : B.bifidum, B.breve, B.longum, B.animalis ssp. lactis

* 건강기능식품의 기준 및 규격 고시전문(식약청고시 제2011-68호, 2011.11.17)




각주) 유기산 생성균과 유산균의 차이

유산균이라고 하면 포도당으로 부터 유산을 50% 이상 생성하는 균을 말하는데 유산균의 대사과정은 산소의 유무에 따라서 매우 달라지는 경우가 있다. 예를 들면, Lactococcus lactis를 Lactose배지에서 대수증식기 까지 배양하여 얻은 균체를 세척하여 lactose의 발효속도를 최대5%로 제한하여 호기배양하면 당의 대부분이 초산으로 변환되는 Homo-acetic acid fermentation의 현상을 나타내기 때문이다(Smart and Thomas, 1987). 이러한 결과를 볼 때, 이 균은 유산생성계의 효소군과  초산생성계의 효소군을 함께 가지고 있는 것으로 보아야 한다.

또 구연산을 발효하는 Lactococcus lactis subsp.lactis를 hemin 또는 Cu++존재하에서 호기배양하면 glucose의 소비속도와 균체량이 증대하고 glucose의 대부분을 diacetyl 과 acetoin으로 변환시킨다. 이 과정에서 생성된 유산도 최종적으로는 acetoin으로 변환되어 결국 acetoin fermentation을 일으키면서 이 과정에서 배지의 pH가 상승한다(Kaneko  등, 1990).

그러나 Lactobacillus casei 는 hemin 또는 Cu++의 존재하에서 호기 배양하여도 acetoin발효를 일으키지 않으며 유산이 주요 대사산물이다(Kaneko etal. 1991).

이와같은 유산균의  대사특성으로 볼때, 유산과 초산을 1 : 1.5의 비율로 생성하는 Bifidus균이나 초산만을 생성하는 초산균(Acetobacter aceti)과 비교할 때, 위에서 소개한 L. casei와 Lac. lactis subsp.lactis를 어떻게 평가할 것인가 다시 생각하게 한다.

결국 어떤 종류의 유산균과 초산균, 그리고 비피더스균의 균종들 사이에는 초산생성의 대사계를 공통적으로 보유하고 있다는 점에서 상당히 유사성이 있다는 것을 알 수 있다.



각주) 유산균에 의한 유산발효의 종류
         │
         │
         └─ Homo 유산발효 : glucose로부터 2분자의 유산 lactate (lactic acid) 생성
         │
         └─ Hetero 유산발효 : glucose 1분자로부터 유산 1분자, 에칠알코올 1분자, 탄산가스 1분자 생성
         │
         └─ Bifidum 발효 : glucose로부터 초산과 유산을 3:2의 비율로 생성



각주)  유산균 발효온도
         │
         │
         └─초저온성 유산균종 : 4℃이하 ~ 1℃ : 김치유산균 Weissella koreensis
         │
         └─ 저온성유산균종 : 5℃ ~ 17℃ : 김치유산균 류코노스톡 메센테로이데스, 류코노스톡 시트륨
         │
         └─중온성유산균종 : 18℃ ~ 30℃ : 하나마이 카스피해 종균
         │
         └─고온성유산균종 : 35℃~ 42℃ : 스트렙토코커스, 락토바실러스, 비피도박테리움 등 농후발효유, 호상발효유에 들어가는 유산균종들은 37℃ 전후 최적의 발효증식 온도 입니다.



각주) 의약품 정장제에 사용되고 있는 유산균주

정장용으로 사용되는 균류는

클로스트리디움부티리쿰균,

사카로마이세스보울라디균,

바실루스서브틸리스 등을 포함한 몇 종이 더 사용되고 있다.



각주) 낙산균 [ butyric-acid bacteria , 酪酸菌 ]

당질을 발효하여 다량의 부티르산을 형성하는 세균의 1군(群)

대표종은 클로스트리디움부티리쿰균 Clostridium butyricum 이다.



각주) 사카로마이세스 (Saccharomyces)

효모 중 사카로마이세스 세레비시아균(Saccharomyces Cerevisiae)은 일반적인 프로바이오틱스와 달리 항생제에 의해 사멸되지 않고 위산과 담즙에 영향을 받지도 않는다.

따라서 장용 코팅과 같이 특별한 처리를 하지 않아도 장까지 안전하게 도달해 설사 증상이 개선되는 등 고유의 기능을 발휘하게 된다. 특히 항생제 유발 설사에 있어서는 다른 프로바이오틱스들에 비해 개선효과가 좋다.



[참고] 생물학상의 분류 순서

Kingdom 계(界) →동물 Phylum, 식물 Division{문((門)} → Class{강(綱)} →Order{목(目)} → Family{과(科)} →Genus{속(屬)} → Species{종(種)} →Variety{변종(變種)}

최근의 분류단계는
도메인 · 계 · 문 (아문) · (상강) 강 (아강 하강 소강) · (상목) 목 (아목 하목 소목) · (상과) 과 (아과) · 족 (아족) · 속 (아속) (절) · 종 (아종) 으로 세분화 되어있다.

 
   
     


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