식품안전기사 발효방법과 장치 — 증식관련형과 고정화

알코올 발효에서 아황산나트륨을 넣으면 알코올 대신 글리세롤이 많이 만들어진다. 아황산나트륨이 알코올 탈수소효소를 저해해서가 아니라, 중간 물질인 피루브알데하이드와 반응해 다른 경로로 가게 하기 때문이다.

발효 생산물은 증식과의 관계로 나뉜다. 1차 대사 산물은 미생물이 성장하는 동안 함께 생성되므로 증식관련형이다. 라이신은 아미노산으로 1차 대사 산물에 든다. 2차 대사 산물은 미생물이 증식을 멈춘 뒤 주로 생성되므로 증식비관련형이며, 항생물질과 비타민, 글루코아밀라아제 등이 여기에 든다.

발효 공정의 규모 확대는 실험실 규모에서 파일럿 공장을 거쳐 양산 규모로 단계적으로 키우는 과정이다. 보통 규모를 10배씩 늘려 가며 안정성을 확인하고, 파일럿 공장은 양산 공장을 짓기 전에 위험을 줄이고 데이터를 모으는 필수 검증 단계다.

포도당 분해 경로에는 해당과정과 헥소스 모노인산 경로가 있다. 아세토모나스 옥시단스는 해당과정 효소가 결핍되어 포도당을 헥소스 모노인산 경로로만 대사한다.

허들기술은 식품의 변질을 최소화하면서 미생물에 대한 살균력을 높이기 위해 여러 처리 방법을 순차적 또는 병행적으로 조합하는 기술이다. 냉장 보관과 산도 조절, 방부제 사용 등을 함께 쓰는 방식이다.

박테리오파지는 세균을 감염시켜 증식하는 바이러스로 발효 공정에 침입하면 생산 균주를 죽인다. 파지는 호기성 조건에서 더 활발히 증식하므로 혐기적 발효는 오염 방지 대책이 되지 않는다. 외부 공기를 차단하는 회전식 시스템과 고온 살균, 약제 살균, 파지에 감염되지 않는 내성 균주 사용이 대책이 된다.

포도당 1분자당 호기적 대사는 약 38개의 ATP를 만들지만, 혐기적 대사와 알코올 발효는 2개만 만든다. 에너지 이용률이 가장 낮은 반응은 알코올 발효다.

고정화 효모를 쓰면 효모가 발효액에서 유실되지 않아 높은 농도로 유지된다. 발효 시간이 단축되고 잡균이 침투할 시간이 줄어 오염 위험이 낮아지며, 연속 발효에서 효모 유실 문제를 해결한다. 다만 고정화 과정에서 물질전달 저항이 생겨 활성이 저하될 수 있으므로 알코올 농도가 회분식보다 무조건 높다고 단정하지 않는다.