전통발효식품 제조

(1) 동결건조법

일반적인 세균·효모·곰팡이 등을 보존할 때 주로 이용한다. 균주를 장기 보존 할 때 가장 경제적이고 효과적인 방법 중 하나로 다양한 미생물과 박테리오파지를 30년 이상 보존할 수 있다. 또한 용기가 작아 보관에 유리하다. 감압 때 얼린 미생물의 배양액으로부터 승화를 통해 물을 제거하는 동결건조법은 매우 간단하다.

이 방법에 의해 건조된 미생물은 산소, 습기, 빛에 노출되지 않는 이상 오랜 기간 보존할 수 있다. 필요한 경우에는 본래의 상태로 되돌릴 수도 있다. 그래서 우리나라의 균주를 보존하는 은행은 대부분 이 방법을 이용한다(그림 1-5).

1. 보존 균주 2. 배양 3. 보존제를 사용한 균 현탁액 조제 및 분주 4. 시료 동결 5. 냉동 건조 6. 봉합 7. 보존 8. 개봉 9. 증식 확인 배양

(표 1-2) 동결 방지제의 조성

(마) 동결건조 작업

균사체나 포자 현탁액을 동결 건조용 앰풀에 0.1~0.2 mL씩 입구에 묻지 않도록 조심스럽게 분주한다. 동결이 완전히 일어나면 재빨리 앰풀을 동결 건조기에 걸어서 고진공으로 만든다. 동결 건조가 끝나는 시점은 실온과 시료의 온도가 같아 지는 때로 만졌을 때 차갑지 않으면 완료된 것이다(그림 1-7, 1-8).

(2) 초저온 냉동 보존법

오래 보존해야 할 경우, 동결된 상태(-50~-80℃ 범위)로 보존되어야 한다. 초저온 냉동기(-80℃), 액체질소(-196℃), 액체질소 증기(-150℃)에서 얼린 상태로 보존할 수 있다(그림 1-9). 모두 15년간 보존이 가능하다고 보고되었지만 초저온 냉동고는 고장이나 정전에 주의해야 하고 액체질소는 유지비가 많이 든다. 일반적인 보존기간은 –60℃에서 5년이다.

(가) 동결 보존제

글리세롤과 DMSO는 세포의 내외부가 빙점 이하로 떨어지는 것을 방지하는 보존제다. 설탕, 유당, 포도당, 만니톨, 솔비톨, 덱스트란, 폴리글리콜과 같은 동결 보존제는 세포막 밖에서 동결을 방지한다. 대체로 전자의 냉동 방지제가 효과적이다. 글리세롤은 10%로 살균하고, DMSO(18℃)는 5%로 막 여과기를 사용해 멸균하여 5℃에서 얼린 상태로 보존한다.

(나) 배양액 준비

대수 증식기 후기에 균체나 균사체를 사용한다. 사면 배양의 경우 10% 글리세롤이 포함된 영양 배지 10mL를 사면 시험관에 넣고 포자와 균사체를 모은다. 세포 현탁액을 2mL씩 동결용 바이알(Vial)에 분주하고 냉장고에서 30분간 방치하여 균사체와 현탁액 간의 평형이 이루어지도록 한다. 액체 배양액은 20%의 글리세롤이나 10%의 DMSO를 첨가하여 잘 혼합한다.

(다) 동결할 때 냉각 원칙

동결할 때 냉각 속도는 미생물 생존에 중요하게 작용한다. 일반적으로 냉각 속도가 느려야(1~2℃/min) 냉동 보존법에 적당하다.

(라) 해동 원칙

동결된 균주를 녹이려면 앰풀을 37~40℃의 항온 수조에 넣고 가볍게 흔들어야 한다. 다 녹으면 표면을 70% 에탄올로 소독한 후 개봉하여 사용한다.

마. 미생물 육종 기술

미생물이 본래 갖고 있는 기능을 높이거나 미생물이 갖고 있지 않는 기능을 부여하는 기술 또는 미생물의 유전자 기능을 변화시키는 기술을 미생물 육종기술이라고 부른다. 여기서는 돌연변이, 세포 융합 및 유전자 치환기술이 포함된다.

(1) 돌연변이 기술

일본의 경우, 연간 40~60건의 출원이 1980년대부터 1997년까지 이어졌다.

(2) 세포 융합 기술

1984년부터 1987년까지 120건 이상의 출원이 있었지만 1988년 이후 감소하고 있다.

(3) 유전자 치환기술

1970년대 후반에 유전자 치환기술이 실용화되어 동물과 인간의 유전자가 미생물에 치환되었다. 본래 동물과 인간으로부터 아주 적은 양밖에 얻지 못하던 중요한 물질이 대량으로 또는 가격 면에서 저가로 구입할 수 있게 되었다. 이 기술에 의한 출원은 1980년 이후 급격히 증가하여 1986년에는 605건, 1990년에는 693건에 달했다. 하지만 그 후 서서히 감소하고 있다.