5. 원유의 미생물

1. 종류와 유래

1. 종류와 유래

☞ 착유환경에 따라 변화

초유:500~1000/ml -> Bulk tank:5000~2x104/ml

* 착유단계별 미생물 수 변화

* 위생적으로 착유한 원유의 미생물 분포

1

5. 원유의 미생물 1. 종류와 유래

* Group 별 원유미생물 종류

2

5. 원유의 미생물 1. 종류와 유래

☞ 한국원유의 미생물 분포

* 저온성 미생물

* 대장균군

3

5. 원유의 미생물 1. 종류와 유래

* 내열성 미생물

☞ 미생물 오염에 미치는 영향

- 사육장 환경, 착유과정

* 축사의 물질별 미생물 오염

4

5. 원유의 미생물 1. 종류와 유래

* 착유과정의 영향 : 유두 세척이 우유 내의 미생물 수에 미치는 영향

☞ 내열성 미생물

- 원유의 품질 유지에 있어 중요 -> 원유의 품질은 원유 중 세균수에 의존

- Microbacterium lacticum, spore -> 100% 생존

- Alcaligenes tolerans

- Str. faecalis, Str. lactobacilli, Str. coryneform 등도 내열성 높음 5

5. 원유의 미생물

2. 원유의 미생물학적 성상

2.1 집유단계별 원유의 세균 오염원

(1) 착유 직후- 500~2000/ml- 증식 온도에 따라 : psychrophile -> 호냉성세균

psychrotrophic -> 저온성 세균mesophile -> 중온성thermophile -> 고온성thermoduric -> 내열성

- 종류와 균수 : 젖소의 건강 상태, 착유방법, 계절 등에 의해 변화

(2) bulk tank 내의 원유

- 저장 온도와 냉각속도

(3) 집유과정 중

- 세균 증식은 계속됨- 주된 세균 종류 : 유산균, Micrococcus, Str. Microbacterium, Psd. Acinetobacter

Flavobacterium, Coliform- 최근 저온성균의 비율이 높아짐

(4) 공장내

- 저유 탱크 : 저온성균 증식

2. 원유의 미생물학적 성상

6

5. 원유의 미생물

2.2 원유의 세균 오염원

(1) 유두 내부- 외부로부터의 세균 침입- 착유시간에 따른 세균수 변화

전착유 -> 1400~26800/ml중착유 -> 430~920/ml후착유 -> 120~550/ml

(2) 유두 및 유방 외부

- 축사환경 청결 유지- 착유 시 청결유지 중요

(3) 착유기 및 외부 용기

- 착유된 우유의 신속한 이송과 냉장

2. 원유의 미생물학적 성상

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5. 원유의 미생물

2.3 원유의 품질에 미치는 미생물 영향 (미생물로 인한 원유의 품질변화)

(1) 유방염유

- 유방염 원인균 : Str. aureus, Str. agalactiae 가 주요 원인- 항생물질 남용에 따른 내성균주 발현

(2) 산패유

- 유산균, 대장균, Micrococcus등에 의해 산도 상승 -> 산응고 발생

- 대장균 -> 가스 발생 glucose -> CO2 + H2

(3) 점질유 및 착색유

- 점질유 : 미생물에 의해 Mucin, Dextran 생성이 원인

- 착색유 : 유산균의 공생, 색소 발생 저온 세균, 주위 환경(오수, 토양)이 원인

(4) Phage 오염유

- Bacterio phage에 오염

- 발견이 어려움

- 발효유,치즈 제조시 문제 야기

(5) 약제 오염유

- starter, 치즈 원료유의 응고 불능 사고 원인

- 페니실린->내열성있음

- 대책 -> 신속하고 sensitive한 항생물질 검출법 개발

2. 원유의 미생물학적 성상

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5. 원유의 미생물

3. 원유의 세균과 온도

- 좋은 원유 -> 좋은 유제품

- 좋은 원유 : 균형있는 영양소, 적은 세균수

- 저장온도가 중요한 factor 가 됨

- 낮은 저장온도, 낮은 최초균수 유지가 중요

☞ 미생물 증식에 따른 효소생산의 영향

- 유당, 단백질, 지방의 분해 야기

-> 맛변화(106/ml 이상),

성상의 변화

- 법적 시유사용 요건

-> 세균수 105/ml 이하의 원유

- 생산된 효소와 대사산물 -> 살균 후에도 잔류

->저온성 세균이 생산하는 내열성 효소 :

protease : 유단백 분해

lipase : 냄새나는 butyric acid 생산

- 문제 해결 -> 세균수 줄이는 것

3 원유의 세균과 온도

* 저장온도가 세균수 증식에 미치는 영향

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5. 원유의 미생물

4. 우유와 저온세균

☞ 저온세균 : 최적발육온도 -> 20~25oC, 7oC 이하에서 증식 가능

4 우유와 저온세균

☞ 원유에서 발견되는 대부분의 저온세균- 그람음성 Pseudomonas fluorescence, Psd fragi, Psd putrefaciens 3 종이 주류- 내열성 protease 생산 -> casein 분해 -> 쓴맛 생성

-> 멸균후 gel 화의 원인

☞ 발육온도에 따른 미생물의 구분

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5. 원유의 미생물 4 우유와 저온세균

☞ 저온세균이 차지하는 비율

- 총세균의 10% 이하- 저온 저장 동안 지속적으로 성장 -> 저온세균의 비율 증가

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5. 원유의 미생물 4 우유와 저온세균

☞ 저온세균이 차지하는 비율

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5. 원유의 미생물 4 우유와 저온세균

☞ 저온세균의 문제

- 내열성 효소에 기인- 저온세균의 70-90%가 생성- phospholipase -> 지방구 분해 -> lipase 에 노출- protease -> gel 화의 중요한 원인 (K-casein -> para-k-casein -> gelation)

* Psd 의 내열성효소 특징

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T : thermal death point, 10분 안에 효소활성을 불활성화시키는 온도D : time to inactivate 90% of activity at 121oCZ : temp increase to reduce D value by 1/10

5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균

5. 우유에 존재하는 병원성균의 특성

- 유발병 : 결핵, brucellosis, diphtheria, scaret fever, Q-fever, 위장염- 주 원인균 : Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni, E coli

☞ 병원성 미생물의 정의 : 감수성있는 숙주에 대해 질병, 감염 또는 중독을 일으킬 수 있는 미생물

(1) 병원성 미생물의 공통 특징- 우유와의 관련성이 적다고 알려진 미생물에 의해 발병- 발병원인 -> 오염된 원료, 첨가물의 사용, 부적절한 가공처리,…- 품질검사와 살균공정의 효율성에 문제- 미생물의 특성에 대한 정보부족- 우유의 경우 부적절한 살균처리공정이 일반적 원인

-> 원유음용자 : 살균우유 음용자에 비해 Salmonella dublin 에 의한 질병발병확율 158배 높음

(2) 우유내의 병원성 미생물

- 미생물 성장을 위한 우유의 특징 : 다양한 영양소, neutral pH -> 훌륭한 성장배지조건- 질병발현 변화

초기 : 결핵, diphtheria, scarlet fever

결핵진단용 시약 개발질병예방 프로그램살균에 대한 강제규정 적용

발생건수 급격 감소 - 다른 질병 발현14

5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균

5. 우유에 존재하는 병원성균의 특성

< Listeria monocytogenes>

(1) 균의 특성과 유래- 1926 guinea pig 에서 분리- 사람, 동물에게 Listeriosis 유발 (circling disease, 선회병, 선회, 장애물에 대한 돌진)- gram+, no spore, rod shape- optimal temp : 30~37oC- trypticase soy agar 에서 청록색 colony 형성- 혈액함유배지에서 ß-용혈성(투명 용혈환)- optimal pH : 4.8~9.6 -> pH 5.5 이하에서 생육저해- catalase + (2H2O2 --> 2H2O + O2) - 자연계에 널리 분포 : 토양, 활엽채소류, 생육, 가금류- 유방염유, 원유, 발효불량 silage - 사람의 발병증세 : 유산, 면역체계이상, 수막염, 정신박약증세 유발, 미숙아 패혈증- 예방

- 열처리에 민감 : HTST(72oC, 15초)에서 사멸- 1차 조치 : 우유의 오염방지- 유가공공장의 위생상태 유지, 적절한 살균시스템 도입- 잠재적 오염가능성 배제

- 양질의 silage 사용- 적합한 소독제 사용- 정기적 가축상태 점검(유방, 유두, 유방염)

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16Life cycle of Listeria monocytogenes

5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균

< Listeria monocytogenes>

(2) 저장중의 생육

- 생육가능 온도범위 : 1~45oC • 4oC one generation : 1.5일• Marth (1986) : 액상유제품 초기 ->세균수 103/ml at 4oC

lag phase : 5days

2 week after -> 106/ml

3-4 week after -> 108~109/ml(초콜릿우유)107/ml (일반우유)

• 치즈 탈지분유에서도 장기간 생육

- 염분농도 영향• 5% salt conc. -> 5oC 에서 70일간 생육• 25.5% -> 37oC : 5 days

22oC : 32 days 생존4oC : 132 days

- 열사멸온도• 60oC -> 30 min• 71.7oC -> D value : 0.9 초, Z-value : 6.3oC

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5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균

< Yersinia enterocolitica>

- gram-, no spore, rod shape

- 내냉성 -> 생육온도범위 : 0~45oC, 적온 : 22~29oC

- 알칼리성 환경에서 견딤 -> 균주 선발에 이용

- Yersinia selective agar -> 흑점, 표적집락형성

- 자연계에 널리 분포(동물성 식품, 호수, 시냇물, 분변, 오줌, 곤충)

- 위장염, 장간막 임파선증, 말초회장염

- 사람에게 비병원성(원유, 살균유에서 검출되기는 함)

- 열처리에 불안정

< Campylobacter jejuni>

- gram-, no spore, S-shape

- 나사모양운동성

- 자연계에서 호기성 -> 산소부족시에도 성장 : facultative aerobe

- 성장 : 30~47oC, 적정 : 42oC

- ß-용혈성, catalase+

- 젖소 유방염의 원인균 -> 원유에서도 분리

- 동물, 설치류의 분변에서 분리

- 만성장염, 급성 대장염증 수반 –빈번하게 발생

- 1~10세유아 : 장염감염증 발생

- 열처리, 건조, acidic pH에 민감 18

19Campylobacter jejuni 인체 감영경로

5. 원유의 미생물 5 우유의 병원성세균

< 병원성 대장균 E. coli>

- gram-, no spore, rod shape- 미생물 오염가능성 지표- 적온 : 37oC- 가스발생대사 -> 우유 위생검사에 이용

glucose lactate, acetate, formate

formic acid CO2 + H2

formic DHG

- 5 groups• EPEC : entero pathogenic E. coli (장관 병원성)• ETEC : “ toxigenic (장관독소 생성)• EIEC : “ invasive (장관침해성)• EHEC : “ hemorrhagic (장관출혈성)• EAggEC : “ aggregative (장관응집성)

- 사람, 동물의 장내 정상균총으로 상존- 설사, 방광염의 원인균 -> 음식물 및 식수에 의한 설사 ->장독소 생성과 관련

* 장독소 -> LT : heat-labile enterotoxin ST : heat-stableVT : verotoxin

- E. coli O157:H7- EHEC group- 출혈성 대장염, 용혈성 요독증- 쇠고기에서 종종발견, 열에 약함 20

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E. coli O157:H7 의 여러 형태

E. coli O157:H7 의 다른 형태

E. coli O157:H7 의 장관서식

5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질

6. 한국 원유의 위생적 품질

1) 원유의 위생적 품질

- 영양적 측면 : 지방, 단백질, 탄수화물, 비타민, 무기물 -> 함량, 균형 중요- 위생적 측면 : 세균수, 체세포수, 세균발육억제물질 잔류여부 -> 관심도 상승- 세균숫자 : 환경위생, 원유관리상태 표시지표- 체세포수 : 젖샘조직의 건강상태 표시 -> 유방염유 혼입판정

1993. 6 -> 유질등급제 시행

2) 한국원유의 위생적 품질향상

- 일반세균수 크게 감소 -> 냉각기 보급, Tankrory 집유, 품질향상노력(세균수에의한 유질등급제)- 체세포수 : 큰 차이없음

-> 원유중 수의 증가 -> 유방염증, 생리적 이상 징후-> 한국젖소의 50% 이상 -> 잠재형 or 임상형 유방염 증세-> 50만/ml 이상 -> 유방염증상으로 판단-> 영향 -> 유량감소 : 8%

유당감소 : 5-20%무지고형분 감소 : 8%유지방 감소 : 5-12%단백질 감소 : 6-18%

- 유질개선 방안-> 위생적 지도관리 강화 -> HACCP system 가동

(Hazard Analysis Critical Control Point) : 위해요소 중점관리-> TQC(total quality control) 가동 22

월별 SPC 및 Coli form 세균의 년도별 변화

SPC

Coli form

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5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질

3) 원유의 위생적 품질검사법

(1) 세균수

- SPC(standard plate count)- 기계를 이용한 방법 : Bactoscan, Bactometer, Malthus

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5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질

3) 원유의 위생적 품질검사법

(2) 체세포

- 몸을 구성하는 각 기관조직세포- 유방의 유선세포 -> 우유중에 포함- 건강한 젖소 -> 20만 이하/ml (60%:상피세포, 40%:백혈구)

체세포 증가 -> 50만이상/ml(유방염)백혈구함량 및 비율 증가호중구 90% 이상으로 증가

- 체세포 염색 및 검사법1. 직접현미경법 -> newman-lampert staining 후 핵을 가진 모든 세포 count2. Hemacytometer 법 -> tryphan blue 염색 후 염색된 체세포 count3. 기계를 이용한 자동 측정법

- Fossomatic -> 체세포의 DNA를 형광물질로 염색 후 일정시간동안 발광되는 세포수 측정flow cytometer 원리 이용

- Somacount

(3) 세균억제물질- 항생물질 : 미생물배양에서 추출- 합성항균제 : 인공적으로 합성- 역가 : 미생물의 생육억제정도 표시

MIC : minimal inhibition concentration, 최소발육억제농도unit : penicillinppm : mg/L, mg/Kgppb : μg/L, μg/Kg

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5. 원유의 미생물 6. 원유의 위생적 품질

우유의 항생제 검사 법(존재유무판단)

- TTC 색소 환원법이 많이 이용 (triphenyl tetrazolium chloride)

TTC reduced TTC(붉은 색)

우유의 세균 증식 우유의 산화환원전위 낮춤

항생물질 Oxi-TTC Red-TTC (red)

- 인위적으로 세균을 증식시켜 항생물질 존재 여부 밝힘- 항생제에 대한 민감도가 중요- TTC-I : Streptococccus thermophilus C-510 균주 이용- TTC-II : Bacillus megaterium 균주 이용

우유의 항생물질 잔류량 검사 (정량 검사)

- MIC 측정 -> paper disk 이용 억제환의 크기 측정 -> 농도와 억제환의 상관계수에서 농도 계산- 각 항생물질에 대한 검정용균주가 다름 -> sensitive 한 균주 이용

penicillin G -> Micrococcus Iuteus ATCC 9341Streptomycin -> Bacillus subtilis ATCC 6633

- 검사방법에 따른 주요 세균억제물질 검출 한계 -> 표 2-14, 2-15- 검사방법별 특성비교 -> 표 2-16

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* TTC 검사결과확인

A, B -> 항생물질 ?

C -> 항생물질 ?

Lactococcus lactis subsp. crem

oris

Lactococcus lactis Mixed ormulti-strain

Partial

inhibition

Marked

inhibition(3)

Partial

inhibition

Marked

inhibition(3)

Partial

inhibition

Marked

inhibition(3)

Penicillin* 0.05-0.13 0.21-0.3 0.09-0.15 0.26-0.3 0.1-0.25 0.27-0.3

Tetracycline 0.11-0.16 0.3-0.4 0.09-0.21 0.28-0.65 0.09-0.20 0.29-0.35

Streptomycin 0.52-0.84 1.9-2.0 0.35-0.71 1.9-3.0 0.4-0.7 1.6-3.0

Erythromycin - 2.0(1) - 2.0(1) 0.05-0.10 -

Chloramphenicol - 5.0(1) - 5.0(1) 0.02-0.80 -

Chlortetracycline 0.015(1) 0.075(1) - 5.0(1) 0.02-0.80 -

Neomycin - 5.0(1) 5.0(1) 30.0(1) 2.5-3.5 -

Polymyxin B* 50(1) 300(1)(2) 300(2) - - -

Ampicillin - 2.0(1) - 2.0(1) - -

Novobiocin - 5.0(1) - 5.0(1) - -

Cloxacillin 1.16-2.05 2.2-4.6 1.6-2.5 3.9-5.0 1.0-2.2 3.0-4.5

Bacitracin - - - - 0.3-0.5 2.0-3.0

Sensitivity of starter cultures to antibiotics

•Concentration expressed in International units/ml. Concentration of other antibiotics in mg/ml.•(1)Determined using an agar diffusion method.•(2) Markedly strain dependent.•(3) Ranging from a reduction in acid production of 80% to complete cessation of acid production except for (1).•Table taken from Haverbeck et al. (1983)

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