확대 되고 있는 섬유제품의...

테•마•기•획

1. 서론

일본에서는 제2차 세계대전 이후 제1차 베이비붐이

일어났으며, 1971～1972년에는 제2차 베이비붐이 있었

다. 현재에는 급격한 저출산과 고령화가 진행중에 있

다. 건강하고 밝으며, 즐거운 장수사회를 구축하고 잘

유지하기 위해서는 여러 가지 새로운 기능이 부여된 제

품이 필요하며, 의식주는 물론이거니와 환경위생분야

에서도 다양한 고기능제품의 개발들이 이루어졌다. 그

중에서도 최근 30년을 돌이켜 보면 지금까지 전혀 존

재하지 않았던 항균가공제품(섬유, 가전, 건축자재, 주

택설비기기, 주방용품, 욕실·화장실용품, 문구, 생활

용품, 완구, 자동차 등)들의 개발이 눈부시고 그 시장

규모도 1조엔(약 15조원) 이상으로까지 성장하였다. 항

균제품 중에서도 항균가공 섬유제품이 선두로서 1970

년경부터 본격적인 판매를 시작하였다. 1985년 “항균

탈취가공섬유제품”, 1998년 “제균가공섬유제품”이 개

발되었으며, 2009년에는 “항곰팡이 가공섬유제품” 개

발의 진행과 함께 발전되고 있다. 현재는”항바이러스

가공섬유제품”의 개발과 동시에, 정량적이며, 정밀도

높은 항바이러스성 시험방법의 구축을 정부와 민간이

일체가 되어 노력하고 있다 이러한 항균섬유제품의 다

양한 항균성 시험방법들이 JIS, ISO, 협의회법 및 학회

법으로 책정되어 현재에도 새로운 시험방법을 개발중

이거나 신청중이다.

이에 본고에서는 고기능 섬유제품의 각종 시험방법

의 특징과 항균·항곰팡이·항바이러스가공의 작용 메

커니즘을 3회에 걸쳐 시리즈로 제시하려한다. 첫 회에

서는 항균전반을 이해하는 데 필요한 최소한의 미생물

학 개론, 2회에서는 항균·제균·항곰팡이가공의 미생

물 제어 메커니즘 및 정량적 평가시험방법, 3회에서는

바이러스 개론 및 항바이러스 가공과 정량적 평가시험

방법을 정리하기로 한다.

2. 미생물 개론

2-1 미생물과 인류의 탄생

태양은 약 10만 광년의 직경을 가지는 은하수(은하

계)의 중심에서 조금 구석에 위치하고 약 50억년 전에

탄생되었으며, 지구는 태양계의 행성 중 하나로서 약

48억년이 되었다. 생명의 탄생이 언제쯤인지를 이해하

기 쉽게 하기 위해 48억년을 1년으로 한 시간 축으로

바꾼 그림을 통하여 설명하기로 한다(그림 1). 지금 현

재의 순간을 12월 31일 24시 0초로서 한 시간의 축으로

나타내면, 약 38억년 전(3월말)에 원핵생물인 혐기성세

균이 탄생하고 2개월 후인 5월에 광합성 세균이 탄생

했다. 광합성세균은 물과 이산화탄소와 햇빛을 에너지

원으로 이용하여 다량의 유기물을 합성하여 산소를 생

산하고 현재와 같은 산소농도가 된 것이 약 20억년 전

(7월말)이다. 지구표면의 산소농도가 상승하게 됨에 따

라 생물의 대사가 매우 빠르고 활발하게 이루어져 진화

가 빨라지고 진핵효모 및 곰팡이, 다핵생물, 다세포 생

물이 속속 탄생하게 되었다. 12월에는 척추동물이 탄

생하였다. 12월 1일에는 양서류, 10일에는 파충류와 공

룡, 20일에는 시조새, 마지막 날 31일에 포유류가 탄생

되었다.

31일 23시 36분경 네안데르탈인이 탄생하게 되고,

더욱 현대인의 조상이랄 수 있는 크로마뇽인도 탄생하

확대 되고 있는 섬유제품의 고기능성가공

테마기획┃확대 되고 있는 섬유제품의 고기능성가공41

였다. 1492년에 크리스토퍼 콜럼버스가 아메리카 신대

륙을 발견했지만, 그것은 12월 31일 23시 59분 40초이

며, 일본의 메이지유신이 52초이다. 미생물의 탄생이

인류에 비해 얼마나 오랜 시간이 경과 되었는가를 보면

놀라지 않을 수 없다.

38억년 전에 탄생 된 혐기성세균과 우리들 인류의

유전자가 동일한 염기〔아데닌(A), 구아닌(G), 시토신

(C), 티민(T)〕로서 이루어져 있으며, 효소군도 비슷한

생합성 메커니즘으로 거의 같으며, 우리가 38억년 전

에 탄생한 혐기성 박테리아에서 진화 된 것은 틀림없는

사실이다.

2-2 미생물의 발견과 새로운 분류법

1674년 네덜란드의 안토니 팬 레벤후크 (1632～1723)

는 본인이 제작한 현미경을 이용하여 세계 최초로 연못

속에서 지금까지 본 적도 없는 작은 생물을 발견하고서

이것을 “animalcules”로 명명하고, 런던 왕립학회에 보

고하였다. 당시 사람들은 이 animalcules가 부패나 감염

의 원인인 미생물이라는 것은 알지 못하였다.

고대 그리스의 대철학자이며 박물학자인 아리스토텔

레스(기원전 384～322)가 제창한 생물자연발생설(천

장에서 쥐가 발생하고, 도로의 개나 고양이 등 시체에

서 구더기와 파리가 우연하게 발생하는 등 지구상 모든

생물은 우연하게 발생되었다는 설)을 1861년에 루이·

파스퇴르(1822～1895)가 스완 플라스크를 이용한 실험

(화살표 부분을 절단해서 미생물이 밖에서 플라스크 안

으로 들어가지 않는 한 내부는 부패되지 않음. 그림 2)

을 통하여 부정하였다. 미생물 존재의 입증과 생물속성

설(생물은 우연히 발생하지 않고, 반드시 모체로부터

태어난다)을 확립하게 되어 이후 미생물학과 생물학이

비약적으로 발전하게 되었다.

그런데, 생물 분류학에 관하여 1735년에 린네가 생

물은 식물계와 동물계에서 이루어지고 있다고 발표하

였다. 미생물의 존재가 파스퇴르에 의해 입증 된 후 얼

마 되지 않은 1894년에 헤겔이 원생생물계를 더한 3계

설을 발표하였다. 그러나 원생 생물계 중에는 세균이

나 진균(곰팡이)이 존재하므로 모네라계(원핵생물계)

와 균계를 더한 5계 설이 1969년 호탓카 의해 발표되었

다. 또한 모네라계를 진정세균계와 고세균계로 나눈 6

계 설을 1977년에 우즈가 발표하였지만, 1990년 새로

운 개념 인 도메인(영역)을 이용한 분류법(3도메인 설)

을 제안하였다(표 1). 생물의 발견이 얼마나 최근이며

그 생물 분류법도 어지럽게 변화되고 있는 것도 놀랍

다. 앞으로의 분류학은 현재 이미 이용하고 있는 유전

자 해석을 이용한 계통수법에 의거 조만간 더욱 빠르게

발전 할 것이라 생각된다.

칼·혼·린네

(1735년)

엘스트·헤켈

(1894년)

로바트·호닷카(1969년)

칼·우즈(1977년)

칼·우즈(1990년)

2계 설 3계 설 5계 설 6계 설3도메인(영역) 설

원생생물계

모네라계(원핵생물계)

진정세균계 진정세균

고세균계 고세균

원생생물계 원생생물계

진핵생물식물계식물계식물계

균계 균계

식물계 식물계

동물계 동물계 동물계 동물계

2-3 미생물의 종류와 크기

생물은 진정세균, 고세균, 진핵생물 (동물계, 균계와

식물계)로 분류 할 수 있다 (제 2 표). 미생물은 진정세

균, 고세균, 균계로 분류되고 있다. 진정세균은 그램양

성 세균과 그램음성세균으로 분류되어있고, 고세균은

크렌아케오타((내열성균)과 유리아키오타(메탄균이나

고도호염균)로 분류되어있다. 균계는 거미줄곰팡이, 검

은누룩곰팡이, 담자균(버섯이나 표고버섯) 및 효모 등

이 분류되어있다.

이러한 미생물은 육안으로는 보이지 않을 정도로 작지

만 집합한 상태(콜로니형성, 균사 및 버섯)에서는 육안으

로도 충분히 볼 수 있다. 육안, 확대경, 광학현미경 및 전

자현미경으로 관찰 가능한 크기를 그림 3에 나타내었다.

곰팡이의 균사는 육안으로도 작은 집합을 이루면 볼 수

도 있으나, 작은 곰팡이 포자의 1개는 배율이 높은 확대


42 DYETEC VISION

경(확대경 30배)에서도 보는 것이 매우 힘들다.

[표 2] 생물의 구체적인 분류 예

영 역 계(界) 학 명(일반명)

진정세균(Bacteria)

그램 양성세균(Gram-positive)

Bacillus subtilis(고초균, 낫또균)Staphylococcus aureus(황색포도구균)Streptococus mutans(연쇄구균, 충치균)

그램 음성세균(Gram-negative)

Escherichia coli(대장균)Salmonella typhimurium(살모넬라균)Legionella pneumophila(레지오넬라균)

고세균(Archaea)

크렌아케오타(Crenarchaeota)

Sulfolobus. Torodaii(내열성균)Thermoproteus tenax(내열성 프로테우스균)

유리아케오타(Euryarchaeota)

Methanocaldococcus iannaschii(메탄균)Halobacterium salinarum(고도호염균)

진핵생물(Eukaryota)

동물계(Animalia)

Homo sapiens(인간)Macaca fuscata(일본원숭이)

균계(Fungi)

Rhizopus nigricans(거미줄곰팡이)Aspergillus niger(검은누룩곰팡이)tricholoma matsutaRe(송이버섯)Saccharomyces cereuisiae(효모)

식물계(Plantae)

Pinus thunbergii(흑송)Chamaeyparis obtusa(노송나무)

세균의 크기는 약 0.5～3μm이며, 광학현미경(최대

600 배)을 이용하면 쉽게 볼 수 있다. 또한 프레파라트

에 고정하여 그램 염색 등을 하여 기름침지(시델유로

시료와 대물렌즈 사이의 공기 제거)하게 하면 1,000배

까지 확대 하여 볼 수 있다. 그러나 바이러스는 매우 작

아 크기가 약 20～800nm에서 때문에 광학 현미경으

로는 전혀 볼 수 없다. 전자 현미경을 사용하게 되면 겨

우 볼 수 있다.

2-4 미생물의 형태, 세포 내 구조

그림 4에는 세포를 구형태로 가정 한 그림으로 나타

내었으며, 사람이나 동물을 구성하고 있는 동물세포는

아주 연약한 세포막(린지질 이중막)으로 둘러싸인 구조

를 가지고 있다. 그 중심부에는 핵막으로 덮인 핵을 가

지고 있으며, 핵에는 유전자(DNA)가 들어있다. 세포내

에는 골지체, 리소좀과 미트콘드리아 등이 존재한다.

세포막 외부에는 단단한 세포벽을 가진 생물들을 식

물이라고 칭하고 있지만, 미생물 균계의 곰팡이와 진정

세균도 세포벽을 가지고 있어 식물에 매우 가깝다고 생

각할 수 있다.

세균은 세포내에 미트콘드리아와 핵이 존재하지 않기

때문에, ATP는 세포막에 존재하는 효소군에 의해서 합

성이 된다. 또한 유전자는 원형질 중에 부유상태로 존재

하는 반면, 진균류는 세포내에서 핵이나 미토콘드리아

등을 가지고 있어 세균보다 진화 된 생물이다. 세균은 외

막(LPS : 리포폴리사카라이드)으로 감싸진 그램음성세

균과 외막을 가지지 않은 그램양성세균으로 나눌 수 있

다. 진균에는 곰팡이, 효모, 버섯 등이 속해 있으며, 그램

음성세균군에는 대장균이나 녹농균이 속하고, 그램 양성

세균군은 포도구균, 연쇄구균이나 낫또균이 속한다. 세

균(진정세균이나 고세균)은 유영에 필요한 추진력을 줄

수 있는 편모를 가지고 있다. 편모(나선상, 코르크 마개

와 같은 편모가 프로톤과 나트륨이온사이의 농도구배 에

너지에 의해 회전)에 의해 고속으로 전진할 수 있다. 또

한 편모는 세포의 한쪽에만 존재하는 단극 편모, 양극에

있는 양극 편모, 표면 전체에 있는 주 편모 등이 있고, 1

개만의 단모성 편모, 다발로 형성된 것 같은 총모성 편모

등을 가지는 세균도 있다.

진정세균의 형태는 다양하지만, 간균(유산균 : 길이에

따라 단간균과 장간균)과 구균(공과 같은 구형의 형태),

콤마상균 (비브리오 : 진동한다는 의미로 쉼표(콤마)와

같은 형태 ) 및 나선형균(나선형 같은 형태 : 코일상의 머


리카락을 의미)의 균으로 크게 나눌 수 있다(그림 5).

단간균은 장내 세균군의 대표 인 대장균, 살모넬라

균, 이질균 및 녹농균 등이 속해 있으며, 장간균의 대표

로는 고초균(낫또균, 사일리지균)이 있다. 현미경으로

관찰하면 구상으로 부서지면서 분산되는 것처럼 보이

는 단구균류(Monococcus)는 마이크로 코커스가 속해

있으며, 길게 이어져 보이는 것은 연쇄구균으로서 병원

성을 가진 세균을 많이 볼 수 있어 충치균도 한 종류이

다. 또한 포도송이처럼 집합 상태로 존재하는 것을 포

도구균(Staphylococcus)이라 칭하고 있다. 이 중간에

는 엔테록신(내열성 독소)을 만드는 황색 포도구균 및

표피 포도구균(우리의 피부 미생물의 90% 이상이 이것

이며, 항상 다른 유해 미생물의 공격으로부터 우리 피

부를 지키고 있다)이 존재하는 반면, 콤마상균(Vibrio)

은 병원성을 가지고 있어 장염 비브리오나 콜레라균 등

이 이에 속한다. 또한 나선상 형태의 나선균은 스피로

헤타 (Spirochetes)의 트레포네이마 속의 매독 트레포

네이마, 캄피로박터 속의 피로리균 등이 유명하다. 진

정세균은 낫또균이나 보툴리누스균과 같은 세균 아포

(내열성포자)를 만드는 균도 존재한다.

2-5 곰팡이의 형태와 생활환

진균류(진핵 미생물의 의미)는 세포의 핵을 가지고

있어 세균으로부터 13억년에 걸쳐 진화 된 미생물이다.

그 진화의 과정에서 분화 형태와 생활환도 다종다양하

며, 다양한 생존 전략을 가지고 있다. 환경변화(온도변

화, 영양상태, 수분, pH환경)에 의해 증식하는 것이 어

려워지면 포자(식물의 종자와 같은 것)를 만들어 유전

자를 보호하고 환경이 좋아졌을 때 또는 환경이 좋은

곳까지 날아갈(옮겨진) 경우에 발아하고 증식한다. 또

한 유성포자 인 자낭포자를 만드는 곰팡이도 존재한다.

푸른곰팡이는 항생제의 페니실린을 만드는 것으로

알려져 있지만, 이 명칭은 청소 할때 사용하는 빗자루

: 페니시라스(라틴어)에서 명명되었다. 포자가 착생되

는 모습이 빗자루를 거꾸로 한 모양을 하고 있는 것에

서 유래되고 있다. 또한 푸른곰팡이라 할 수 있는 것은,

포자가 파란색인 것에서 유래 되었다. 알렉산더 플레밍

(Alexander Fleming)에 의해 발견 된 페니시린을 만드

는 곰팡이인 페니시리움 노타텀(Penicillium notatum)

이나, 일본에서 세계대전 종료후 얼마 되지 않아 발생

한 “황변 쌀 사건”을 일으켰던 곰팡이독(시트루닌)를

생성하는 페니시리룸 시트리넘(p. citrinum)이 유명하

다(그림 6).

누룩곰팡이는 자낭균(자낭내에 유성포자를 생성)의

하나이다. 검은 누룩곰팡이(Aspergillus niger)의 종류

중에는 간장 누룩곰팡이(Aspergillus sojae, 포자가 노

란색), 일본술 누룩곰팡이(Aspergillus oryzae, 포자가

흰색～황색) 등이 유명하다(그림 7). 누룩곰팡이의 한

종류인 검은 누룩곰팡이는 포자의 착생 상태가 푸른곰

팡이와 조금 다르고, 포자의 색상이 검은색이며, 노란

색, 갈색도 존재한다. 건성곰팡이는 대부분 변화된 생

활환을 가지고 있으며, 일반적으로는 무성포자를 가지

고 있다가 환경이 나빠지면 유성적으로 자낭포자를 생

성하여 유전자 결함을 보완하고 생명유지를 하고 있다

(그림 8).

한편, 거미줄이 쳐진 상태와 비슷한 곰팡이로서 거

미줄곰팡이라고 있으며, 무성포자를 만들어 증식하지

만, 환경이 악화되면 균사에 +와 -(즉 수컷과 암컷의

균사)가 발생하고 이들이 접합된 접합포자(유성포자)를

만들어 유전자를 극복하고 생명을 잇고 있다. 리조프

스 니그리칸스(Rhizopus nigricans)와 리조프스 오리

제(Rhizopus oryzae), 리조프스 스트로니퍼(Rhizopus

stronifer) 등이 유명하다(그림 9).

3. 미생물의 생리 생태

3-1 미생물의 생육과 화학적 환경 요인

⑴ 수분

미생물이 살아가는 데 필요한 수분량에 대해 설명

한다. 건조된 식품(건어물이나 건물)은 곰팡이 발생

이 어렵다. 또한 소금이나 설탕에 절인 염장 식품(염

장어나 간고등어 등) 및 설탕으로 담근 식품(잼이나

marmalade)는 부패되거나 곰팡이 발생이 어렵다. 그

러나 장마철에는 건어물에도 곰팡이가 쉽게 발생하는

건 왜 일까. 여기에는 수분이 중요한 역할을 하고 있다.


44 DYETEC VISION

미생물이 증식하기 위해서는 수분이 어느 정도 필요

로 한지, 또한 그 수분의 함량(%)은 어느 정도 되어야

하는지를 살펴본다. 예를 들어, 식품에서 물은 수화수

(水和水), 결정수, 자유수로 존재하고 있다. 물은 수소

로부터 산소에 전자가 국소화하고 있고 분극하고 있는

상태(쌍극자 모멘트(dipole moment)를 가짐)이다. 다

른 분자의 카르보닐 산소와 아미노체 질소, 산아미드

질소의 론 페어(고립 전자쌍 : 비공유 전자 대)와 분극

된 물분자의 수소가 수소결합을 한다. 이 수소결합 된

물을 수화수 또는 결합수라 일컫는다. 식품중에서 당

질이나 단백질 등과 강하게 결합 된 수화수는 자유롭게

증발 할 수 없다. 결정수와 결합수도 강력하게 수소 결

합 상태이며, 미생물이 이용할 수 있는 것은 자유수뿐

이다.

자유수란 자유롭게 증발하고 대기 중에서 수증기의

압력을 나타낼 수 있는 물로서 미생물이 이용 가능한

수분을 의미한다. 따라서 물질의 수증기압을 측정하게

되면 미생물이 이용할 수 있는 수분량을 나타낼 수 있

다(식 1). 자유수의 함량 비율을 수분활성(Aw)이라 하

고 물질의 수증기압과 그 온도에 있어서 포화 수증기의

비로 나타낸다. 이것을 100배로 하게 되면 % 표시가 되

어 수분활성은 공기 중의 상대 습도(RH)와 동일한 방

식으로 나타낼 수 있다. 대상으로 하는 물질이 수용액

의 경우, 수분 활성은 용질의 mol수(n1) 및 물의 mol수

(n2)를 사용하여 표현하게 되면 n2/(n1 + n2)가 된다.

즉, 농도가 높은 설탕물은 수분활성이 낮고, 초순수 물

의 Aw는 1이 된다고 이해 할 수 있다.

식 1 수분활성의 측정방법과 계산방법

Aw :수분활성(Active water)P : 물질의 수증기압P0 : 물의 포화수증기압n1 : 용질의 몰수n2 : 물의 몰수RH : 상대습도

표 3은 일반 미생물이 증식 가능한 최소 Aw을 나타

낸 것으로 세균은 0.86 이상이 되지 않으면 증식 할 수

없지만, 효모는 세균보다 조금 낮아도 증식이 가능하

다. 특히 내침투압성 효모는 0.61까지 증식 할 수 있다.

이것은 식염 농도가 높은 환경인 간장이나 된장의 숙성

과정에서 활약하고 향기와 맛 성분을 만들어내는 효모

이다. 그러나 곰팡이는 누룩보다도 다소 낮은 Aw까지

증식한다. 특히 건성곰팡이(호건균이라고도 함)의 최소

Aw는 0.65이다. Aw을 더욱 이해하기 쉽게 하기 위해

일반 식품의 Aw에 대한 값을 표 4에 나타내었다. 신선

과일, 소시지는 Aw가 상당히 높기 때문에 부패되기 쉽

고, 미생물의 생육 한계 Aw에 가까운 잼, 케익 및 쿠키

등은 부패되거나 곰팡이가 생기기 어렵다. 그리고 Aw

가 0.6이하의 식품은 미생물이 전혀 증식되지 못할 수

있다는 것을 이해 할 수 있지만, 습도가 올라가는 장마

철이나 습도가 높은 곳에 두면 쉽게 수분을 자유수로

흡수하여 Aw가 급상승한다. 과자나 쿠키 등의 바삭바

삭한 느낌이 없어지고 눅눅한 상태가 되어 버리는 것이

이것이며, 저장시에 습기가 들어가지 않는 밀폐 용기에

넣어 두는 것이 중요하다.

[표 3] 미생물의 증식 가능한 최저 Aw

Aw

세균

Psudomonas aeruginosa(녹농균, 욕창의 원인균) 0.97

Escherichia coli(대장균) 0.95

Bacillus subtilis(고초균, 낫또균의 중간) 0.95

Staphylococcus aureus(황색포도구균) 0.86

효모

Candida albicans(칸디다병의 원인균) 0.94

Saccharomyces cereuisiae(알코올발효효모) 0.89

Saccharomyces rouxii(내침투압성효모) 0.61

곰팡이

Mucor rouxii(털곰팡이, 아미로균) 0.93

Rhizopus nigricans(거미줄곰팡이) 0.94

Penicillium cirinum(푸른곰팡이) 0.83

Aspergillus niger(검은누룩곰팡이) 0.88

Aspergillus repens((건성곰팡이, 호건균) 0.65

Aspergillus rubber(건성곰팡이, 호건균) 0.65


[표 4] 식품의 Aw

식품명 Aw

신선 과실 0.99~0.98

소세지 0.90

잼 0.75

조각 케익 0.74

소백분 0.61

비스켓 0.33

판 초코렛 0.32

⑵ 산소

우리는 공기 중에 분자상의 산소(유리 산소분자 : 아

래에서는 그냥 산소라고 함)가 약 21% 존재하는 것을

당연하게 생각하고 생활하고 있다. 높은 산이나 지하

깊은 흙속에는 산소가 거의 없으며, 심해에도 산소가

거의 없다. 또한 인간의 대장 속에도 산소가 매우 적은

상태이다. 미생물은 산소가 전혀 없어도 살아갈 수 있

을까?

식 2 산화환원전위 식

Eh : 산화환원전위(ORP)

Eo : 표준전극전위

R : 기체정수

T : 절대온도

n : 전극반으에 관여하는 전자수

F : Faraday 상수상대습도

[Ox] : 산화체의 활동량

[Red] : 환원체의 활동량

In : 자연대수

미생물의 생존과 산소와의 관계는 산화환원전위

(ORP)를 판단하는 척도로서 이용 할 수 있다(그림 10).

산화환원전위 수치로 증식 가능한 미생물 종류가 다르

다 것을 알 수 있다. 산화환원전위가 높은 순으로 나열

하면, 유리 산소가 없으면 생육 할 수없는 편성 호기성

균(모든 곰팡이와 초산균), 유리 산소가 존재하지 않아

도 생육 가능하지만, 유리 산소가 존재하는 환경에서

증식하기 쉬운 것이 통성 혐기성균(대장균이나 효모 등

우리의 생활환경에서 볼 수 있는 대부분의 미생물), 유

리 산소가 대기보다 적은 곳에서 잘 증식하는 미호기성

균(유산균), 산소가 존재하면 전혀 생존 할 수 없는 편

광성 혐기성균(보툴리누스균 등)으로 구분되어진다. 이

산화환원전위는 네른스트식(Nernst equation, 식 2)으

로 정의된다. 본식은 산화체와 환원체의 활동도 비에

따라 전위가 결정되는 것으로 나타내고 있다. 즉, 산소

분자가 많이 존재하면 산화물이 많아지고, 산소분자가

적으면, 환원물질이 많아지는 것을 나타내고 있다.

⑶ PH

시큼한가 시큼하지 않는가 또는 산성 또는 알칼리성

(염기성)인지를 나타내는 지표로 이용되고 있는 것은

수소이온농도지수(pH, 수소이온활동도의 역수의 상용

대수)이다. 미생물은 실로 다양한 환경(온천, 지하수,

토양, 해수 등)에서 생존하고 있지만, 이러한 환경의

pH도 실로 다종다양하다. 생육 가능한 pH와 최적 pH

를 표 5에 정리하였다. 곰팡이는 강산성(pH2.0)에서

약알칼리성(pH 8.5)까지 생육 가능하지만, 최적 pH 영

역은 4.0~4.5의 매우 좁은 범위며, 효모는 약산성(pH

4.0~4.5)의 매우 좁은 범위이다.

세균은 약산성에서 약알카리성 범위에서 생존 하며,

최적은 pH 7.0이다.

[표 5] 환경 pH와 미생물의 생육

미생물 생육가능pH 최적pH

곰팡이 2.0~8.5 4.0~4.5

효모 4.0~4.5 4.0~4.5

세균 4.5~9.0 7.0

[표 6] 미생물의 증식과 식염농도

분 류 미 생 물생육이 양호한 식염농도(%)

비호염균 대장균, 고초균 등 대부분의 세균 <2

미호염균 많은 해양성 세균 2~5

중등도 호염균 비브리오균 등 5~15


미생물증식가능

증식불가

46 DYETEC VISION

고도 호염균 염생세균((Halobacterium),

내염성효모 등15~25

⑷ 식염

소금 절임이나 염장은 음식을 저장하는 좋은 방법 인

것은 잘 알려져 있다. 이러한 미생물의 증식과 소금 농

도의 관계를 쉽게 표 6에 정리하여 나타내었다. 대부분

의 미생물은 비호염균 속하며, 식염농도가 2% 이하에

서 잘 생육한다. 이보다 조금 높은 농도(이하 식염농도

로 나타냄)까지 증식 가능한 것을 미호염균(식염농도

2~5%), 중등도 호염균(식염농도 5~15%), 고도 호염균

(식염농도 15~20%)로 크게 나누고 있다. 식염농도가

높아짐으로 인해서 미생물의 증식이 억제되는 것은 식

염에 의해 Aw가 저하되고 삼투압과 식염에 의한 호흡

계 효소의 변성(염석)작용이 관계하고 있기 때문이다.

3-2 미생물의 생육과 물리적 환경 요인

·온도

미생물은 북극에서 열대까지 널리 분포하여 생식하

고 있다. 더군다나 0℃이하의 해수 속, 고온의 온천수

내, 심해의 chimney(해저 온천의 분출로, 굴뚝) 근처

에서도 생존하고 있다. 미생물을 서식온도로서 분류하

면 호냉균(Psychrophilic bacteria), 중온균(Mesophilic

bacteria), ‘호열균(Thermophilic bacteria) 및 100℃

에서도 증식 할 수 있는 초호열균(Hyperthermophilic

bacteria)으로 나눌 수 있다(표 7).

좀 더 쉽게 미생물의 생육온도에 대해 설명하면, 정상

적인 환경에서 볼 수 있는 곰팡이, 효모 및 박테리아의 생

육 가능온도와 최적 온도를 표 8에 정리하여 나타내었

다. 생육 가능온도는 곰팡이가 0~40℃, 효모가 0~40℃,

세균이 0~100℃이다. 한편, 최적온도 영역은 곰팡이가

25~28℃, 효모가 27~30℃ 그리고 세균이 36~38℃정도

로서, 의외로 좁은 범위 인 것을 알 수 있다.

[표 7] 온도와 미생물의 생육

미생물온 도(℃)

최저 최적 최고

호냉균 0 12~18 20

중온균 15 20~45 45~55

호열균 40 45~55 100

고도호열균 50 60~80 100

초도열균 >50 80~100 100

[표 8] 반적인 환경에서 볼 수 있는 미생물의

생육가능온도와 최적생육온도

미생물온도(℃)

생육가능영역 최적영역

곰팡이 0~40 25~28

호 모 0~40 27~30

세 균 0~90 36~38

[표 9] 미생물의 냉열성(D 값)

미생물명 온도(℃) D 값(분)

세균발아포

고초균(낫또균)100121

0.8~240.02~3

보툴리누스균110120

0.3~180.3~1.7

무포자세균포도구균대장균

살모네라균

606057

0.43~7.90.3~0.60.75~31

효모 알코올 효모 55 0.9~5

곰팡이 분생자누룩곰팡이푸른곰팡이

5060

42.5

또한 미생물의 내열성을 D값으로 표현 할 수 있다.

생균수를 1/10로 감소시키는 데 필요한 가열 시간(분)

을 D값으로 한다. 낫또균의 아포는 100℃에서 D값이

0.8～24분, 120℃에서는 0.02～3분, 보툴리누스균은

120℃에서 0.3～1.7분이며, 매우 내열성이 높은 것을

알 수 있다. 한편, 포자를 만들지 않는 대장균은 60℃

의 D값이 0.3～0.6분, 낮은 온도와 짧은 시간임을 알

수 있다. 따라서 염소를 제거한 수돗물이면 조금 가열

테마기획┃방호·방재 섬유기술(5)47

하는 것만으로 살균 가능하다. 그러나 협잡물이나 내

열성 보호성분이 부가되게 된다던지, Aw도 내열성

과 관계되고 있기 때문에 전체를 다 말할 수는 없지만,

O-157의 경우에는 80℃에서 15분 가열하면 거의 사멸

시킬 수 있다. 효모도 대장균과 같은 정도의 D값이다.

곰팡이의 무성포자 인 분생자는 대장균보다 조금 내열

성이 높은 것을 알 수 있다(제 9 표).

4. 맺음말

본고에서는 “항균제품”, “미생물제어” 및 “미생물시험”

에 종사하는 분들을 위한 미생물의 탄생부터 인류와의

관계, 미생물 분류학·형태학 및 생리생태학 등에 대해

서 기초 미생물학을 매우 쉽게 접근하였다. 좀 더 상세한

미생물학에 대해 알고 싶다면 생물계학부나 학과에서 사

용되는 기초미생물학 또는 응용미생물학 등의 교과서라

든가, 본고의 참고문헌으로 제시한 섬유사(纖維社)를 비

롯한 출판사의 서적들을 보면 좋을 것이다.

다음 호(2회째)에서는 항균, 제균, 항곰팡이 가공의

기초가 되는 지식과 미생물제어 메카니즘 및 정량적인

평가방법의 기초에 대해 알기 쉽게 설명할 것이다.

——参考文献——

1) 高麗寛紀，他；抗菌防臭(分担)，繊維社

(1989)

2) 高麗賣紀，他；人にやさしい繊維と加工(分担)，

繊維社(1995)

3) 高麗寛紀，他；抗菌のすべて(分担)，繊維社

(1997)

4) 高麗寛紀，他；わかりやすい殺菌·抗菌の基

礎知拿（分担)，オーム社(2000)

5) 高麗寛紀，他；微生物制御·科学と工学(分担),

講談社サイエティフィク(2002)

6) 高麗寛紀，他；カビ対策マニュアル(分担)，

文部科学省(2008)

(文部科学省のホーム-ページからダウンロード可)

7) 高麗寛紀，他；微生物胞子一制御と対策(分

担), サイエンスフォーラム(2011)

[그림 1] 생명의 탄생

[그림 2] 파스퇴르의 스완 플라스크

[그림 3] 미생물의 크기


48 DYETEC VISION

[그림 4] 동물세포구조와 미생물세포구조의 모식도

[그림 5] 진정세균의 형태

[그림 6] 곰팡이의 형태(푸른곰팡이 : Penicillium)

[그림 7] 곰팡이의 형태(누룩곰팡이 :Aspergillus)

[그림 8] 곰팡이의 형태와 생활환(자낭균 : Eurotium)

[그림 9] 곰팡이의 형태

(접합균 : 거미줄곰팡이 : Rhizopus)

[그림 10] 산화환원전위와 미생물의 생육

출처 : 가공기술 Vol. 47, No. 3(2012)

제공 : 김 태 규

테마기획┃방호·방재 섬유기술(5)49

확대 되고 있는 섬유제품의...

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