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1 pissn eissn J. Milk Sci. Biotechnol. 2017;35(1): ARTICLE 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 : II. 열처리에의한우유의미생물사멸효과 김광현 박대은 오세종 * 전남대학교동물자원학부 Effects of Heat Treatment on the Nutritional Quality of Milk: II. Destruction of Microorganisms in Milk by Heat Treatment KwangHyun Kim, Dae Eun Park, and Sejong Oh * Division of Animal Science, Chonnam National University, Gwangju, Korea Abstract The second article of Effects of heat treatment on the nutritional quality of milk, titled Destruction of microorganisms in milk by heat treatment and authored by Dr. Seong Kwan Cha, who worked at the Korea Food Research Institute, covers the heatstable microorganisms that exist in milk after pasteurization. The article focusses on the microbiological quality of raw milk and market milk following heat treatment, and is divided into four subtopics: microbiological quality of raw milk, survey and measurement of microorganisms killed in raw milk, effect on psychrophilic and mesophilic microorganisms, and effect of heat treatment methods on thermoduric microorganisms. Bacillus spp. and Clostridium spp. are sporeforming grampositive organisms commonly found in soil, vegetables, grains, and raw and pasteurized milk that can survive most food processing methods. Since spores cannot be inactivated by LTLT (low temperature long time) or HTST (high temperature short time) milk pasteurization methods, they are often responsible for food poisoning. However, UHT (ultra high temperature) processing completely kills the spores in raw milk by heating it to temperatures above 130 for a few seconds, and thus, the UHT method is popularly used for milk processing worldwide. Keywords psychrophilic bacteria, thermoduric microorganism, Clostridium, low temperature long time, Ultra high temperature Received: March 21, 2017 Revised: March 23, 2017 Accepted: March 23, 2017 *Corresponding author : Sejong Oh, Division of Animal Science, Chonnam National University, Gwangju, Korea. Tel : , Fax : , soh@chonnam.ac.kr 서론 Fig. 1은 1894년 5월 16일미국 New York Times 에실린기사내용이다. Pure milk for the poor ( 가난한사람들을위한깨끗한우유 ); Nathan Straus 는어제 4곳의우유집유소를개소하다 지금우리의시각으로보면이러한내용이기사에나오는것이신기하게느껴질지도모른다. 18~19 세기의우유음용에대한현실, 우유의열처리, 빈곤계층과의관계등을보다자세히들여다보면충분히이해될수있다. 1870년뉴욕시유아사망률은 20% 수준이었고, 많은경우오염된우유를먹고사망하였으며, 그원인은당시우유에서가장빈번한미생물오염원인결핵균 (Mycobacterium tuberculosis) 과디프 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution NonCommercial License ( licenses/bync/3.0) which permits unrestricted noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Copyright Korean Society of Milk Science and Biotechnology. All rights reserved. 55

2 Kim et al. 축사를 만들어 젖소에게 급여하였다. 그 당시에는 위생에 대한 인 식이 거의 없었으므로 젖소 사육시설과 우유 배송시설이 매우 열악 했을 뿐 아니라, 살균을 실시하지 않았기 때문에 원유에 함유되어 있거나, 2차 오염된 여러 병원성균의 생육으로 위생상의 문제가 빈 번하게 발생하게 된 것이었다. 우유 살균이 법제화 되기 이전까지는 생유, 살균유가 각각 판매되 었는데, 살균유의 경우 가격이 비싸 가난한 사람들이 살균 우유을 음용하기에는 경제적으로 어려운 상황이었다. Fig. 1과 2에서 언급한 Nathan Straus라는 사업가는 미국의 Macy 백화점 공동 창업주로서, 가난한 사람들이 살균되지 않은 우유를 먹 고 사망하는 것을 줄여보고자 뉴욕시에 4곳의 우유 집유소를 만들 고, 살균된 우유를 가난한 사람들에게 공급했던 것이다. 실제로 자 신의 아들이 오염된 우유로 인하여 사망하였기 때문에 살균우유의 공급이라는 자선사업을 할 수 있었던 계기가 되었을 것으로 생각된 다. 약 110년 전 미국 백화점 공동 창업주의 사회봉사 정신은 안전 한 우유가공기술을 마련하는데 초석이 되었을 것으로 생각된다. Fig. 1. New York Times published May 16, 초기의 우유 열처리의 목표는 주로 병원성 세균의 제거였으며, 이 목표가 달성된 이후에는 제품의 경제적 손실을 가져오는 부패성 세 테리아균(Conynebacterium diptheriae) 등과 같은 병원성 세균 균의 제거에 초점이 맞추어졌다. 우결핵 및 결핵을 발생시키는 에 기인한 것이었다. 이러한 사실은 당시 미국, 캐나다 등에서 심각 Mycobacterium bovis와 Mycobacterium tuberclosis는 LTLT 한 사회적 이슈가 되기도 하였다. (Low Temperature Long Time) 살균만으로도 사멸되기 때문에 18세기에 들어오면서 인구가 늘고 우유 소비가 증가하였는데, 특 LTLT는 오래전부터 우유 살균방법으로 널리 사용되어 왔다. 우유 히 기차와 같은 운송수단의 확충은 보다 먼 생산지에서 도시로 우유 의 열처리온도를 높이고, 가열시간을 단축시키는 이론적 배경은 Q10 의 배달을 가능하게 하였다(Fig. 2). 그 당시는 지금과 같은 cold value에 의한 것으로, 이는 HTST(High Temperature Short Time) chain system도 아니고, 철도와 마차를 이용한 수송이 대부분이 살균법의 이론적 근거가 되었다. 즉, 영양소는 미생물보다 Q10value 었기 때문에, 여름철의 경우 장거리에서 착유된 우유의 배송은 결 가 높으므로 열처리 온도를 높이면 영양소 파괴 속도보다 미생물 핵군과 같은 병원성 미생물 오염도를 증가시키기 충분하였다. 파괴 속도가 더 빠르게 진행되기 때문에, HTST 살균과 같은 보다 미국의 뉴욕시와 캐나다 주요 도시들의 경우, 주로 맥주공장에 젖 경제적인 열처리 방법이 도입되었다. 그 후에 UHT 살균방법이 개 소 목장이 많았다. 맥주 제조 후 부산물(폐기물)로 나오는 맥과 효 발되었지만, 당시 기술로는 2차 오염을 방지하지 못하여 바로 생산 모찌꺼기를 가축의 사료로 이용하였으며, 대부분 바로 공장 옆에서 현장에 적용되지 않았다. 그러나 우유의 포장기술의 발달로 미생물 Fig. 2. Photo of Nathan Straus ( ) (Left; and delivery of raw milk (Center & Right; 56 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

3 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 2차오염을방지하는공정이적용되면서유통기한 (shelflife) 을획기적으로증가시킬수있었다. 오늘날의 UHT(Ultra High Temperature) 살균방법은우유의변질을발생시키는내열성포자까지불활성화시키고, 외부로부터의오염을차단하면서포장이가능한무균충전 (aseptic filling) 공정의적용과함께보편적인우유의살균방법으로사용되고있는것이다. UHT 살균 ( 혹은이와동등한열처리 ) 우유가아닌경우, 이들미생물포자가상미기간동안발아되지않고섭취시에도그냥위장내에서식중독을일으키지않기만을바랄뿐이다. Bacillus cereus 는토양및채소, 곡류, 우유등식품원료에서흔히발견되는그람양성균으로대부분의식품가공처리과정에서도생존가능한포자형성균이다. LTLT 또는 HTST 살균방법으로는포자를불활성화시킬수없기때문에 Bacillus 속과 Clostridium 속미생물중식중독을일으키는종들에대해서는주의를기울여야한다. 낮은온도에서의우유열처리는 Bactofuge 와같이보조적인가공공정을혼용하여사용하더라도, 부패미생물인내열성 enterococci, micrococci 등은완벽하게제거할수없다는점이다. 일부유업체에서사용하는저온살균이라는단어는옳은말이아니다. 저온살균이란단어에서 저온 은 low temperature long time ( 저온장시간 ) 에서유래된것으로열처리를오래했다는의미의장시간 (long time) 이라는단어를빼고저온 (low temperature) 만을강조하여사용한것이다. 아마도장시간을뺀이유는오랫동안열처리했다는것을의미하므로, 회사가추구하는마케팅전략과부합되지않아인위적으로빼고사용했을것이다. 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 의두번째장은원유및열처리후존재하는미생물에대한내용이다. 이글은한국식품연구원 ( 당시에는한국식품개발연구원 ) 에재직한차성관박사가 열처리에의한우유의미생물사멸효과 란제목으로원유의미생물적품질이열처리후시유의미생물적품질에미치는영향, 시유의미생물적품질조사및미생물의사멸효과측정, 열처리방법에따른저온성및중온성미생물의사멸효과및열처리방법에따른고온성미생물의사멸효과의총 4개의부제목으로작성한것이다. 이논문은원유 (raw milk) 및시유 (market milk) 에존재하는미생물에대하여열처리전원유의품질, 열처리 2차오염, 열처리온도의영향등을체계적으로고찰한것으로우유의품질에대한국내연구자에게도움이될것으로믿는다. 본론 1. 원유의미생물적품질이열처리후시유의미생물적품질에미치는영향 우유는영양적으로가장풍부하고이상적인식품이라고할수있는반면에, 그만큼미생물의공격을받아더빨리부패될수있는식품이기도하다. 많은나라에서는살균처리하지않은우유의유통을법적으로금하고있다. 즉, 스코틀랜드에서는살균처리하지않은우유를식품으로상품화시키는것이법적으로금지되어있고, 영국에서는호텔, 레스토랑과같은곳에살균처리하지않은우유를공급하는것이법적으로금지되어있다 (IDF Bulletin No. 200, 1986). 목장에서위생적으로착유된우유는가능한한빨리온도를낮추어주어야한다. 즉, 우유를부패시킬수있는부패미생물의오염가능성은어느곳에나존재하기때문에또우유를아무리위생적으로착유하였다고하더라도우유속에는이미 ml당수백내지수만마리의미생물이존재하기때문에, 이러한오염미생물의성장을최대한으로억제시켜줄수있어야하는것이다 (Foster 등, 1958). 원유의미생물적인품질은열처리와같은살균처리를거쳐제조된시유의미생물적인품질과곧바로연결된다고할수있다. 열처리에의한살균방법은저온살균, 고온살균, 초고온살균과같이여러가지있을수있지만, 같은열처리방법을사용하였을때처음원유속에미생물이많이들어있는우유는, 미생물이적게들어있던우유보다열처리후에도미생물이많이남아있게되는것은당연한사실이다. 우유살균처리의중요한목적은인체에유해한병원균을사멸시킴으로써위생적으로안정한시유를생산하는데있지만, 또한가지중요한살균처리의목적은원유속에함유되어있는미생물의수를최대한으로줄여서시유제품의보존성을높이는것이라할수있다 (Westhoff, 1978). 원료우유의미생물적품질은원유에존재하는미생물의수와미생물의종류에따라결정된다. 그렇지만원유에오염되어있는미생물의종류와그양은낙농가의위생상태라든가, 지역에따라서또계절등환경변이에따라서매우다양하다고할수있다. 시유제품을생산하기위해서는목장에서생산된우유는시유공장까지저장, 수송되어야하는데, 이때저장온도와같은저장상태와수송상태가시유처리하기위한원료우유의미생물적품질에중요한영향을미치게된다 (Langeveld 와 Cuperus, 1980). 원유의미생물적품질에대하여지금까지많은문헌에의하여총설되고연구조사가발표되었는데 (Franklin 등, 1956; AbElnaga, 1966; Molska 등, 1977 Martin, 1981; Cousins 과 Bramley, 1981; 中西武雄, 1983; Phillips 와 Griffiths, 1986), Table 1에는양질의원유중에발견되는미생물의종류와그출현빈도에대하여보여주고있다. 원유의미생물적품질에있어질이떨어질때즉, 원유속의미생물 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 57

4 Kim et al. Table 1. 양질의원유중에함유되어있는미생물의종류와출현빈도 (Cousins 와 Bramley, 1981). Micrococci Micrococcus Straphyloccus Streptocci Enterococcus Streptococcus Group (genus) 출현빈도 (%) Asporogenous Gram positive rods Microbacterium Corynebacterium Arthrobacter Kurthia Gram negative rode Pseudomonas Flavobacterium Enterobacter Klebsiella Aerobacter Escherichia Serratia Alcaligenes Sporeformers Bacillus Miscellaneous Streptomycetes Yeasts Moulds 30~99 0~50 <10 <10 <10 <10 수가증가함에따라서발견되어지는미생물의종류도달라진다고 할수있는데, 원유속에미생물수가증가함에따라서 micrococci 는감소하고, 그람음성간균이증가하는경향을보여준다 (Cousins 와 Bramley. 1981). 원유를열처리하여시유제품을생산할때원유및시유제품의미생 물적품질과관련한중요한세가지미생물그룹이있다. 즉, 내열성 균 (thermoduric microflora), 내저온성균 (psychrotropic microflora) 그리고대장균군 (coliforms) 이다. 내열성균 (thermoduric microflora) 이란 63 에서 30 분간열처 리에도생존하는균을말하는데 Microbacterium, Micrococcus, Bacillus 와 Clostridium 의포자, 그리고 Alcaligenes 등의종류 가있다. 이들내열성균들은우유의살균처리과정에서가장문제 가되는균들이라하겠다. Microbacterium lacticum 과 Bacillus, Clostridium 의포자는살균처리에 100% 살아남게되고 Micrococcus 의몇가지종류는열처리에약한종류도있지만, Alcaligenes tolerans 는약 1~10% 가살균처리에살아남게된다. Streptococci 와 lactobacilli 는 1% 미만이 63 에서 30분의열처리에살아남는것으로보고되고있다 (Cousins 와 Bramley, 1981). 원유중에가장많이발견될수있는내열성균은 micrococci 로 39% 정도차지하고있고, 다음으로많이발견될수있는것은 Bacillus 의포자로약 30% 를차지하고있다 (Msrtin, 1981). Clostridium spp. 의포자는혐기성배양조건과적당한배지를사용하였을때만검출될수있는데, 사일리지를먹이는겨울에더많이검출되고, 방목을하기시작하면 clostridial 포자는발견되는수가점점줄어들어 ml당 1개이하로떨어진다. Cl. tyrobutyicum 의포자는원유속에 1개이상만들어있어도그원유로그뤼에레치즈와엠멘탈치즈를만드는데적합하지않다 (Cousins와 Bramley,1981). 내저온성균 (psychrotropic microflora) 이란 5~7 에서 7~10일후자랄수있는균으로서 Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Aerobacter, Alcaligenes 와같은그람음성간균류가주로이에해당되는데, 그들의약 50% 는 Pseudomona spp. 가차지하고있고, 간균류에서도 Bacillus, Arthrobacter 와같은속이이에속한다. 이들내저온성균이특히문제가되는이유는, 우유의열처리과정에서내저온성균은사멸된다고하더라도그들이자라면서만들어낸효소들중에는열에파괴되지않는것들이있기때문이다. 최근에내저온성균중내열성을가지고있는 Bacillus spp. 들이내열 내저온성균 (thermoduric psychrotropic bacteria) 으로서문제를일으키고있는데, 이들은냉장고와같은저온에서자라나며, 또살균처리에제거되지않기때문이다 (Coghill, 1982). 대장균군 (coliform organisms) 혹은 Escherichia coli가원유속에서발견된다고하는것은이들이직접적인병원균의오염을나타내는것은아니지만, 이들의출현은분변계통물질의오염과관계가있으므로병원균의오염에대한간접적인측정에이들은사용되고있다. 이들대장균군에속하는몇몇속은내저온성균에해당되는데원유중에서 10~30% 까지발견되고, 이들의대부분은 Aerobacter spp. 에속하고있다 (Cousins와 Bramley,1981). 원유의미생물적품질이열처리후시유의품질에미치는영향에대해서 Patel과 Blankenagel(1972) 들은원유속에 100만마리이상의균이있을때이들원유를가지고만든시유제품은쓴맛과같은불만족한풍미를가지고있음을보고하고있고, Suhren 등 (1986) 은원유속에 80만마리이상의균이있을때시유생산에있어제품풍미에이상이있다는판정이내려짐을밝혔다. Niemierski 등 (1982) 은여러가지다른미생물적품질을가지고있는 58 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

5 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 원유를가지고 72, 74, 76 에서각각 17.2초, 31초, 43.1초간의열처리를함으로써총균수, 내열성균수, 저온성균수, 포자형성균수등에대하여어떠한영향을끼치는가조사하였는데, 열처리된우유속의총균수는원유속에들어있는내열성균수에따라좌우된다는것을발견하였다. 원유속에저온성세균이있을때와없을때 UHT처리우유의품질에어떠한영향을끼치는가에대하여 (Blanc 등, 1984), 또원유속에세균수의많고적음에따라 UHT 처리우유의품질은어떻게달라지는가에대하여 Gillis 등 (1995) 은조사보고하고있다. Overcast 와 Adams (1966) 는원유속에저온성미생물이많이자랐을때우유의살균처리후저온성미생물의성장에어떠한영향을미치는가를조사하였는데, Brevibacterium lipoliticum 과다른저온성미생물의성장이하루이틀더빨라짐을발견하였다. 일본에서조사 보고된한자료에의하면 Table 2와같은일반세균의열처리방법에따른효과를보여주고있다. Griffiths 등 (1986) 은 50 와 72 사이에서여러가지온도를취하고, 5초, 15초, 60초, 120초간의열처리에대한우유의살균효과에대하여실험하였는데, 70 이상의살균에서포자형성균이증가하였음을보고하고있다. 원유중에 300만마리의미생물이있을때원유의관능검사에이상이있었고, 이러한원유로우유를만들었을때관능검사에이상이있는제품이됨을 Suheren 등 (1979) 은실험보고를하였고, 이들은또한살균우유에서멸균포장을하였을때제품을 6 에서저장하면 6일이상의보존성이, 그리고 9 에서저장하면 3일이상의보존성이있음을보고하고있다. Ramanjaenyulu 와 Vyas(1985) 는우유를 63 에서 30분, 93 에서 3분, 100 에서 3분열처리하여상온에서의그보존성을조사하였는데, 100 에서 3분열처리하는방법이 clot on boiling test에서가장보존성이우수함을나타내었다고보고하고있다. Pseudomonas 균이많고적은원유를 20 에서저장하여 UHT 열처리후유리지방산이생성되는지의여부를조사하였을때, 100만마리의생균수 /ml에서는유리지방산이생기지않았으나, 천만내지 1억마리의생균수 /ml에서는유리지방산이생성하였음을토대 로 Bucky 등 (1987) 은시유의저장중지방질분해를줄이기위한한방법을고안하여실험하였는데, 즉 UHT 열처리전에 60 에서 5분간원유를열처리한다음에 140 에서 5초간열처리함으로써 140 에서 5초간열처리만한경우보다 10% 의휘발성지방산의생성을방지할수있었음을보고하고있다. 원유중에 ml당 5만마리이상의저온성세균이있을때살균처리된우유는저장성이낮았고, 풍미에이상이있었으며, 가을과겨울에수집된시료는여름에수집된시료보다품질이낮았다고 Boyd 등 (1955) 은보고하고있다. 정 (1987) 의연구보고에의하면우리나라경기도일대의원유의미생물적품질은 1983년이후탱크로리의도입등집유시스템의개선으로크게향상되었지만, 저온세균의문제가상대적으로대두하게되었고, 1983 년여름철원유의경우, 일반세균수는 ml 당 400만이하가냉각기에의한냉각저장에서는전체의 51.5% 이고, 지하수냉각에서는 17.4% 이었음을보고하고있다. 열처리한우유는 UHT 살균유의경우 5 저장에서 9일후에세균수가 ml당 300 이하였으며, HTST 살균유는 7일째부터그리고 LTLT 열처리경우는 3일후부터세균수가 ml당 4만이상이되었음을보고하고있다. 2. 시유의미생물적품질조사및미생물의사멸효과측정 1) 시유제품의미생물적품질조사시유제품의미생물적품질은시유제품속에들어있는미생물의종류와그양에따라좌우된다고할수있는데, 통상적으로시유의미생물적품질검사는총균수, 대장균군수, 내저온균수, 내열성균수, 호열성균수, 단백질분해균수, 지방분해균수, 호기성세균포자수, 효모, 곰팡이수등을조사함으로써미생물적인품질을추정하게된다 (Richardson, 1985). 이러한여러가지미생물품질조사항목중우유의열처리와주로관계되는것은총균수와내열성균수, 호열성균수그리고호기성세균포자수라하겠다. 그중에서도시유의살균처리에서사멸되지않고살아남을수있는내열성미생물이중요한미생물이라할수있는데, LTLT 및 HTST 열처리후사멸되지않는내열성미생물로 Table 2. 원료우유와살균우유내의일반세균수 (CFU/mL) ( 中西武雄, 1983) 우유 계절 봄여름가을겨울 원료우유 , 30 분 75, 15 분 81, 15 초 120, 순간 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 59

6 Kim et al. 는 Streptococcus, Micrococcus, Microbacterium, Bacillus, Clostridium 과같은그람양성균들이이에속하고, Alcaligenes 와같은그람음성균도이에속한다 (Stadhouders, 1975). 이들내열성미생물들은대부분이중온성혹은호열성미생물들이기때문에시유제품을냉장고에보존하였을때자라지않지만, 최근에몇가지내열성미생물들이냉장고에서도자랄수있는내열 내저온성미생물임이밝혀져문제가되고있다 (Washam 등, 1977; Mikolajcik 과 Simon, 1987; Coghill 과 Juffs, 1979; Collins, 1981; Martin, 1981; Coghill, 1982; Phillips와 Griffiths, 1986). 살균시유의세균수와관계된미생물품질에대해서는각나라마다식품위생법으로그수를규정하고있는데, 우리나라의식품공전에는살균우유중 ml당 10 이하로규정하고있다. 시유제품속에존재하고있는미생물의수와종류는시유제품의미생물적품질을결정하는동시에시유의보존성에도영향을미치게되는데, Aggarwal & Sirinivasan(1986) 은 B. cereus균이우유중에소량이들어있다고하더라도시유의보존성에간과할수없는영향을미친다고보고하고있고, Chandler & McMeekin(1985) 은냉장고에서자라는저온성미생물 Pseudomonas 들이살균직후에 10 CFU/mL 이하이었으나, 점점증가하여살균시유의부패에관계되는것을조사하였고. Donnelly & Busta(1981) 들은혐기성포자형성균이시유제품의품질에어떠한영향을미치는가에대한연구를실시하였다. 李 (1984) 는자유중국에서수거된변질된 UHT제품 37개로부터 40 개의균을분리하여동정을실시하였는데, 13균주는 Bacillus 였고, Lactocacillus 12균주, Yeast 5균주, Micrococcus 3균주, Streptococcus 3균주그리고 Pseudomonas 2균주임을발견하였다. 시유제품의미생물적품질을개선하기위한방법들에대하여많은저자들은실험보고하고있는데, 원유에유산균을 0.5% 첨가하였을때열처리후저온성균과대장균군의억제효과는유의성있게나타나지않았지만, 원유의보존성을평균 1일정도연장시켜줌을보고하고있고 (White 와 Shilotri, 1979), ultrasonic 처리와열처리를함께처리한우유의내열성미생물 streptococci 의사멸정도를이들처리를각각따로한우유와비교하였는데, 두가지처리를함께한우유의사멸정도가각각따로처리한우유보다 6~11 배높은사멸효과를가져왔음을보고하고있다 (Ordonez 등, 1984). Stadhouders (1982) 는원유에 64~68 에서 10초간의열처리를하고또추가로살균처리를하여줌으로써상대적으로시유중에유산균의증가를가져올수있다는보고를하고있고, Kessler & Horak(1984) 은 55 와 90 사이에서여러가지로살균온도를달리하고, 5초내지 60초간의여러가지로살균온도와시간을달리함으로써또이들살균처리된우유들을여러가지의저장온도에서보존하였을때살 균우유의저장성에대하여조사하였는데, 71~78 에서살균하여 5 에서저장하였을때저장성이가장좋다고발표하였다. Zikakis (1986) 는유제품들의저장성을높이고, 품질을높일수있는방법을제안하고있다. 미생물의검사방법은나라별로각각다른시스템을가지고있고, 똑같은방법을사용하지않기때문에미생물의품질검사시에는유의하여야하는데, 총균수검사에있어우리나라의식품공전에는 New Man 염색액에의해염색된세균을현미경으로측정하는것으로되어있고, 일반세균수는표준평판법으로표준한천배지를이용하여 35 에서 48시간배양하여생성된집락수를계산하게되어있다. 미국낙농제품의표준검사방법에는표준평판법으로 32 에서 48시간배양후생성된집락수를계산하여세균수검사를하고있고, 그밖에 impedimetric method, plate loop method, spiral plate count method 등을선택할수있게되어있다 (Richardson, 1985). IDF 자료에의하면 standard plate count agar에 0.1% 탈지분유를첨가하여배지를만들고, 배양은 30 에서 72시간하게되는방법을설명하고있다 (IDF standard 100A:1987, Provisional). 저온성균검사에있어서도우리나라의식품공전에는표준평판법에따라 25 에서 72시간배양시켜생성된집락의수를측정하게되어있는데, 미국낙농제품의표준검사법에는표준평판법으로 7 에서 10일간배양하여생성된집락의수를계산하게되어있다 (Rickardson, 1985). 저온성균측정에있어두가지배양온도즉, 4 와 7 에서 10일간배양한비교실험결과, ml당 100이하의콜로니수가 4 에서 91% 이었는데, 7 에서 76% 인결과를 Thomas 등 (1960) 은얻었다고보고하고있다. 시유제품의미생물적품질조사방법에대한실험보고를많은저자들은하고있는데, 우유중의세균을직접현미경으로계산할수있는 membrane filtration epifluorecent microscopy 방법이 Pettipher 등 (1980) 에의하여실시되어이방법은값이비싸지않고, 시간도시료당 25분밖에걸리지않은빠른방법으로보고되어있고, 우유 1mL 중에천마리내지 1억마리의세균이들어있을때이방법이응용된다고설명하고있다. 원유및시유의미생물적품질을 20시간안에또간단한기구와배지로서검정할수있는 water agar test를 Taylor(1971) 는개발하여재래식방법과비교실험하였는데, 원유및시유의품질을결정할수있는매우유용한방법으로보고하고있다. Microtiter technique(fung 과 Kraft, 1968) 에의한우유내의중온성, 내저온성균그리고대장균군수의측정을 standard plate count 방법과비교하여실험한결과, 이방법은통계분석에의한큰신뢰도를보여주었고, 시간, 물자, 공간을절약할수있는방법으로추천하고있다 (Casas 등, 1977). Phillips 등 (1984) 은우유시료에 nisin, penicillin, crystal violet 60 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

7 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 등을첨가하여 21 에서 25시간배양한후빠르게살균후의미생물오염을발견할수있는방법을고안하여실험하고, 시유제품의 85% 정도살균후오염을예견할수있었음을보고하고있다. 저온성균의측정에있어 7 에서 10일간배양은너무긴시간이므로 Coghill과 Juffs(1979) 는 21 에서 25시간배양시킴으로저온성균을측정하고있다. Malthus analyser 를이용한살균후미생물오염을측정할수있는방법이 Visser 와 Groote(1984) 에의하여소개되었는데, 우유병이나팩속의한개의그람음성균까지도이방법으로발견하는것이가능하다고보고하고있다. Bishop 과 White(1975) 는살균시유의저장성을측정하기위한방법으로세균수의검사 ( 저온성균수, 총균수, 그람음성균수, 개량된저온성균수의측정방법 ) 와대사산물에의한측정방법등을비교하여실험하였는데, 모든세균수의검사방법들과 Proteolysis 는살균시유의저장성과유의성있게상관관계를나타내었지만저장성을예측할수없었고, lipopolysaccharide 의축적과 impendance 방법이살균시유의저장성과상당히높은상관관계를보여주는동시에또한저장성을예측할수있는회귀곡선을보여주었음을보고하고있다. 시유의미생물오염도를측정할수있는 penicillin agar test를 Loane(1973) 은실시하여살균후미생물의오염도를측정할수있는유용한방법으로소개하고있고, Tolle와 Suhren(1982) 은시유의저장성을측정할수있는방법즉, 오염균들의성장과저장성의판단기준에대한방법을제시하고, Limulus test 와관능검사에의한우유의부패한계를총균수와관계지어설명하고있다. Griffiths 등 (1985) 은 spiral plate 를이용하고, 살균시유제품들의미생물적품질을조사하였는데, 11% 의제품들이 100,000 CFU/mL 이상의미생물을함유하고있고, 85% 의제품들이 1,000~10,000 CFU/ ml 미생물을가지고있었음을보고하고있다. 2) 우유미생물의사멸효과측정원유를열처리하여시유제품을제조할경우, 시유제품속에남아있는미생물의종류와수는원료우유에얼마만큼미생물이함유되어있고, 어떠한종류의미생물이들어있는가에따라서또어떠한열처리를하였을때원유속에미생물이많이들어있으면시유속에도미생물이많이들어있다고말할수있는것이다. 이것은어떠한미생물의 Dvalue( 어떤일정한온도에서미생물또는포자의수를 10분의 1로감소시키는데필요한시간 ) 가일정하기때문이다. 미생물의사멸은또한열처리온도가높아짐에따라기하급수적으로커진다고할수있는데, 이에따라 Zvalue(DValue 를 10분의 1 로감소시키는데요하는온도상승치 ) 로서어떠한미생물의사멸되는정도를나타내기도한다. 온도를 10 상승시킬때미생물의사멸속 도가얼마나빠른가나타내는값으로서 Q 10value(Kessler, 1976) 를사용하고있고, Fvalue 란어떤일정한 Zvalue 에서미생물이나포자의사멸을위한열처리할때의가열과냉각과정의모든합산된열처리의측정치를분으로나타낸시간인데, Zvalue 가 10 (18 F) 이고, 온도가 121 (250 F) 에서의 Fvalue 를 F ovalue 라하고, F ovalue 는공장에서제품을생산해낼때멸균처리공정을나타내는데사용된다. 이러한 D값, Z값, Q 10값혹은 F값은실험방법또는실험목적에따라다르게사용되는데, 가장일반적으로많이사용되는미생물의열처리에의한사멸정도를나타내는방법은 D값과 Z값이다. 저온에서의실험실적인 Q 10값의계산과공정에서 150 까지의 UHT열처리할경우의 Q 10값의계산이일치하지않는다는보고에대해서 Davies(1975) 는실험을한결과, Q 10값은저온에서나고온에서나일정하다는실험결과를얻고, 일치하지않는값이나온것은다른이유일것이라는주장을하였다. F o 값즉 Z값이 10 이고, 온도가 121 에서의 F값은공장에서제품을생산해낼때멸균처리공정을표시하는데흔히사용하는데, 예를들어, 미국 FDA 에서의약품에요구되는 F o값 8이라는것은 Clostridium botulinum 의포자사멸효과를고려한 Z값 10 에서또멸균온도 121 에서 8분간열처리하여주는것을의미하는것이다 (Wallhausser, 1987). UHT 열처리를할때미생물포자의사멸정도를측정할수있는기구를고안하여 Segner 등 (1982) 은사멸효과측정실험을하였다. 3) 열처리방법에따른저온성및중온성미생물의사멸효과 (1) 저온성및중온성미생물의정의저온성미생물은내저온성미생물 (psychrotroph) 과호저온성미생물 (psychrophile) 두가지로구분하여정의할수있는데, Brock 과 Madigan(1988) 에의하면호저온성미생물이란 0 에서자랄수있는미생물로이들미생물중에최적생장온도가 15 이하이면 strict psychrophile 로, 최정생장온도가 25~30 면 Facultative psychrophile 로정의하고있다. 이때 Facultative psychrophile 을내저온성미생물과같은의미로사용하고있다. 우유및유제품에서는호저온성미생물은극히드물고, 주로내저온성미생물이발견되기때문에우유에서의저온성균은곧내저온성균을의미한다할수있다. 저온성균의측정은우리나라의식품공전에서는표준평판법에따라 25 에서 72시간배양시켜생성된집락의수를측정하게되었고, 미국낙농제품의표준검사법에는표준평판법으로 7 에서 10일간배양하여생성된집락의수를계산하게되어있다 (Richardson, 1985). J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 61

8 Kim et al. 낙농제품에서발견될수있는저온성미생물에는주로그람음성, oxidase positive, 포자를형성하지않는균들즉, Pseudomonas, Flavobacterium 그리고 Alcaligenes 가주축을이루고있다. 때 로이들그룹에 catalase negative 인 Acinetobacter 가속하기도 한다. 이들중원유에서가장많이발견되는세균은 Pseudomonas 로그람음성균의약 50% 를차지하고있고, P. fluorescens 가주류 를이루고있다 (Cousins & Bramley, 1981). Okazaki & Bessho (1968) 는우유및기타식품에서 235 개의내저온성세균들을분리 하여동정한결과, 68.6% 가 Pseudomonas 이었고, 13.2% 가 Micrococcus, Alcaligenes 가 9.3%, 그리고 Aeromonas 가 6.8% 발견 되었음을보고하고있다. Yamamoto 등 (1981) 도시유에서저온 성미생물들을 661 균주분리하여동정하였는데, Pseudomonas 가 46.7% 이었고, Acinetobacter 가 9.% 그리고 Bacillus 가 7.1% 발 견되었음을보고하고있다. 중온성미생물 (mesophilic microorganism) 이란 20~45 의범 위에서잘자라는미생물로서정의될수있다 (Brock 과 Madogan, 1988; Stanier 등, 1986). 우유의세균수검사에서 30~35 의배 양온도에서생성된집락수를계산하는것은바로중온성미생물의 수를계산하는것이라할수있다. (2) 열처리방법에따른저온성및중온성미생물의사멸효과 일본의 Yamamoto 등 (1981) 이조사한바에의하면, Table 3 에서 보여주는것과같이, 총 40 개우유회사중 UHT 열처리를하는 24 개 회사의제품에서는내저온성미생물이발견되지않았고, LTLT 와 HTST 열처리를하는회사의제품에서는 ml 당 1,000 개까지의저 온성미생물이발견되었음을알수있다. 이들내저온성균들의수는열처리직후에는거의나타나지않지만, 열처리한제품을 6~7 에서 7 일간의저장후에는이미 ml 당 10 만내지 100 만마리의내저온성미생물이발견되었음을 Nakanishi (1983) 는보고하고있다. 김 (1982) 에의하면, 우리나라의 UHT 처리우유의미생물적품질의조사결과세균수는 4 개회사의제품 Table 3. 일본의 40 개우유회사의시유제품중저온성미생물이발견되는정도 (Yamamoto 등, 1981) Psychrotrophic (counts/ml) ,000 Pasteurization method UHT HTST LTLT 은 5 저장의경우, 4일까지 ml당 100마리이하이었으나, 2개회사제품은 3일이후 4만이상으로나타났고저온세균수의경우역시 4개회사의제품은 4일까지 ml당 100마리이하이었으나 2개회사의제품은 3일이후 100만마리이상으로나타난것으로보고되었다. 황과조 (1981) 의실험에의해서도저온세균들이 UHT열처리직후에는나타나지않지만, 시유의저장중저온세균의증가를보고하고있고, 원유중의저온세균은계절별로여름에겨울보다 4배정도많은수를나타내었다고보고하고있다. Macaulay 등 (1963) 은 Pesudomonas, Alcaligenes 와같은저온성미생물을가지고 73 에서 16초간의열처리를하였을때균의사멸효과를조사하였는데, 약 10,000개의균을사멸시킬수있었고, Alcaligenes 가 Pseudomonas 보다사멸효과는적었고, 사멸효과는초기의균수에따라그리고저장시간에따라달라졌음을발견하였다. 미생물의열처리에의한사멸효과실험결과, 미생물의열에의한사멸은어떠한물리, 화학적인법칙에의해설명할수없고, 또한미생물의열처리에대한저항성은미생물들의생육기혹은미생물의배양온도에따라다르다는것그리고오랫동안의외부영향에의해서열저항성이높아질수있음을 Christophersen (1951) 은보고하고있다. Nichols 와 Wolf(1945) 는 bacteriophage 의열저항성에대해서실험보고하고있고, Prouty(1953) 는우유중의미생물의사멸효과에미칠수있는여러가지영향에대해서설명하고있다. 62 에서 25분간의열처리와 71.5 에서 16초간의열처리를하였을때생존한미생물의분포를조사한결과, 전자에서는 68 의미생물이 streptococci 이었고, 24% 가 micrococci 이었으나, 후자의열처리에서는뒤바뀌어 30% 가 streptococci 이고, 60% 가 micrococci 임이밝혀졌다 (Hileman 등, 1941). Micrococcus freudenreichii 균의우유와아이스크림에서의열에의한사멸효과실험결과 99.99% 의사멸효과를얻기위한열처리시간은우유에서보다아이스크림에서 2~4배더필요함이발견되었다 (Speck, 1947). 원유에서는 Streptococcus 가주로발견되었으나, 살균시유에서는 streptococci 이외에 microbacteria, micrococci 그리고호기성포자형성간균들이균수를세기위한배양시간이지남에따라점점더많이발견되었고, microbacteria 는 37 의배양에서는발견되지않고 30 와 22 의배양에서배양초기부터많이검출되었음이보고되었고 (Ashton, 1950), Galesloot (1951) 는살균시유에서주로발견되는미생물은 aerobic bacilli, microbacteria, thermoduric streptococci, thermoduric micrococci, Alcaligenes viscoucum 과기타 Pseudomonas, Flavobacterium 이라고보고하고있다. 원유와시유에서검출되는호저온성세균에대한조사결과, 원유중에는 68% 이상의시료에서시유중에는 41% 의시료에서 ml당만개이상의호저온 62 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

9 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 성세균이발견되었고, 실험실에서행한살균시료에서는 10개미만의호저온성세균이발견되었음이보고되었다 (Thomas 와 Chandra Sekhar, 1946). 살균시유에있어 Pseudomonas 의출현과역할에대하여조사하기위해서 Kielwein (1971) 은 Pseudomonas 를 200균주분리하여동정한결과, 57% 는 P. fluorescens 였고, 14% 는 P. putida, 14% 는 P. putrefaciens 에그밖에 P. fragi, P. taetrolens 등으로구성되었으며이들 Pseudomonas 를다시살균시유에오염시켰을때 P. fragi와 P. putrefaciens 에의해서심한부패를발견할수있었다고보고하였다. 원유를 69, 74, 7 8 에서각각 40초간열처리하였을때열처리전 후에미생물의조성이어떻게변하는가에대해서 Kandler (1960) 는실험하였는데, 원유에서는 streptococci 가 80% 이고, 그람음성균이 20% 이었으나, 모든세가지의열처리후에는그람음성균은발견되지않았고, 열처리온도가낮았을때는산을늦게생성하는 faecalis 와같은 streptococci 가주류이었으나열처리온도가높아갈수록 micrococci 와 coryneform bacteria 가늘어나는경향을보였다고보고하였다. 원유를 71 에서 127 사이에서 5.7 씩온도를높여가며 10가지다른온도에서 0.6초씩열처리된우유는 4.4 의냉장고에서일주일의보존성을가지지못했고, 104 이상의온도에처리된우유들은모두시중의살균우유보다더나은미생물적인품질을가지고있었음을보고하고있다. AboElnaga(1966) 는 60 에서 85 까지의여러가지온도에서 40초씩우유의열처리에의한미생물의사멸효과를실험하였는데, 60 의열처리에는 50% 의세균이사멸하였으며, 65 까지는 Streptococcus lactis, S. cremoris, coli aerogenes 가사멸되었으며 72 에서는 coagulase 양성인 Staphylococci 가사멸되었음을밝혀내었다. HTST열처리에주로살아남는균은 S. thermophilus 와 S. bovis 였으며, Microbacterium spp. M. candidus, M. conglomeratus, M. leteus, M. caseolyticus 와같은세균들도발견되었는데이들 microbacteria 는 80 의열처리에도사멸되지않는다는것을발견하였다. Elliker 등 (1964) 은호저온성미생물과살균유의보존성과의관계를설명하였고, Daous 등 (1965) 은 streptococcal bacteriophage 의열에의한사멸효과와이에미치는여러가지영향에대하여조사보고하고있다. 원유속에 Pseudomonas 와같은내저온성미생물이많으면많을수록세균의열에대한사멸효과는더욱적어졌으며, 88 에서 10초혹은 95 에서많을수록세균의열에대한사멸효과는더욱적어졌으며, 88 에서 10초혹은 95 에서 5초의열처리보다 72 나 79 에서의 15 초간의열처리에서세균의사멸효과가더높았다고 Weckback 과 Langlois(1977) 는실험보고하고있다 에서 25~30 초의살균처리를연달아두번하였을때, Microbacterium lacticum 이분 리되었다고 MantereAlhonen (1969) 은보고하고있다. 김 (1987a) 은우리나라지역별로원유를공급받아혼합원유의미생물검사를실시하였는데, 봄에는생균수가 , 대장균수가 인결과를얻었음을발표하였다. 또한김 (1987b) 의실험에의하면, 세균수가 인원유를가지고 65 에서 30분열처리한결과, 99% 의세균이사멸되었음을보고하고있다. 김 (1987c) 의다른실험에의하면역시세균수가 인원유를가지고 79 에서 15초열처리하였을때 99.65% 의세균이사멸되었고, 80 에서의 15초간의열처리에는 99.95% 그리고 90 에서 15초간의열처리에서는 99.99% 의세균이사멸되었음을보고하고있다. (3) 열처리방법에따른내열 내저온성미생물의사멸효과 Grosskof 와 Harper, 1969) 들이원유에서또시유에서내열 내저온성미생물 (thermoduric psychrotropic bacteria) 을분리하였다고보고한이래, 많은저자들은이들미생물의시유에서의중요성을강조하고또한많은실험결과들을보고하고있다 (Chung 과 Cannon, 1971; Shehata 등, 1971: Shehata 와 Colins, 1971, 1972; Langveld 등, 1973; Washam 등, 1977; Mikolajcik 과 Simon, 1978; Cogihill 과 Juffs, 1979; Collins, 1981; Coghill, 1982; Phillips와 Griffiths, 1986). 지금까지는내저온성미생물로 Pseudomonas, Alcaligenes 같은미생물들이원유중에많이오염되었을때, 그들이만들어내는효소들로인해서혹은 postcontamination 에의한문제들뿐이었지, 내저온성미생물들은열처리에약한것으로알려져있어, 살균처리과정중이들내저온성미생물들의열처리에의한사멸효과는그다지문제되지않았었는데, 이러한내열 내저온성미생물의등장으로우유의살균처리과정에서관심을불러일으키게되었다. 즉, 이들내열 내저온성미생물들은살균처리에살아남을수있고, 또냉장고와같은저장온도에있어서도성장을할수있기때문에, 살균시유를부패시킬수있는중요한미생물그룹으로등장하게된것이다. Shehata와 Collins(1971) 는 97개의원유시료를 80 에서 10분간열처리한후 4~7 에서 3주내지 4주배양시켰을때 30% 시료에서 7 이하에서성장하는 Bacillus 가분리되었음을보고하고있다. 또한 Chung 과 Cannon(1971) 은원유시료중 83% 의시료가포자형성하는내저온성세균을함유하고있다고발표하였고, Washam 등 (1977) 은 227개살균유시료에서내저온성세균들을분리하였는데, 분리된 700개의균중 135개는 72 에서 16초간의열처리에사멸되지않았고, 또이들은다시 7.2 의배양온도에서생육함을발견하였다. 또한이들분리된균주들을동정한결과, 포자형성균인 Bacillus 가주류를차지하고있었고 Arthrobacter, Microbacterium, Streptococcus 그리고 Corynebacterium 등과같은포 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 63

10 Kim et al. 자형성균이아닌속도동정되었음을보고하였다. Mikolajcik 과 Simon(1978) 의실험보고에의하면 109개의원유시료를 80 에서 12분씩열처리하였을때 87% 의시료들은내저온성포자형성균들의수가 ml당 10 이하이었으나, 이들열처리된우유를 7 에서 2주배양하였을때저온성균수가 ml당 10만개이상으로되었으며내열 내저온성미생물들은열처리된우유를부패시킬수있다고주장하였다. 혐기성포자형성균인 Clostridium 이저온성미생물에속한다는연구보고가있고 (Bhadsvle 등, 1972), Coghill 과 Juffs(1979) 들의실험에의하면내저온성포자형성세균이시유와크림중에 31% 나발견되었는데이들을동정한결과, Bacillus cereus, B. megaterium, B. coagulans, B. licheniformis 그리고 B. firmus 등과같은 Bacillus 속으로밝혀졌고 B. cereus 가가장많이발견되는종류로보고되었다. Langeveld 등 (1973) 은 B. circulans 세균이 5 에서저장된우유의부패를일으킬수있는균이라고보고하고있고, Coghill(1982) 은 350개의내열 내저온성미생물들을분리하여 73, 75 및 85 에서각각 15초씩열처리하였을때생존할수있는미생물들을조사하였다. Phillips 와 Griffiths (1986) 에의하면살균유제품에 Bacillus spp. 의계절적인오염을살펴보았을때여름과가을에많은내저온성 Bacillus의오염이있었다고보고하였다. 4) 열처리방법에따른고온성미생물의사멸효과 (1) 고온성미생물의분류및출현빈도 고온성미생물 (thermophile microorganisms) 이란 45~50 이상에서자라는미생물을말한다 (Brock과 Madigan, 1988). 우유에서발견되는고온성미생물은엄밀한의미에서두가지로나눌수있는데, 즉내고온성미생물 (thermoduric microorganisms) 과호고온성미생물 (thermophillic microorganisms) 이다. 내고온성미생물이란저온살균즉 62.8 에서 30분간의열처리에서사멸되지않는미생물로이들에는 Arthrobacter, Bacillus, Microbacterium, Streptococcus, Lactobacillus 와같은속들이있다. 호고온성미생물이란 55 에서자라는미생물이다. 호기성포자형성간균혹은통성혐기성포자형성간균들이이에속한다 (Nelson, 1981). 시중 UHT 열처리시유에서발견되는 Bacillu species의출현빈도를 Table 4에서찾아볼수가있다. Table 4에의하면 UHT열처리시유중에서가장많이발견되고있는 Bacillus species로는 B. subtilis, B. cereus 와 B. licheniformis 인것을알수있다. Mckenzie 등 (1946) 은 654균주의내열성균을살균유에서분리하여동정한결과, 73% 가 microbacteria, 10% 가 micrococci, 3% 가 streptococci 그리고기타 14% 는그람음성간균들이었다고보고하였다. Schaal과 Nocker(1977) 들은독일 28개 UHT우유제조회사로부터 1,580개의시료를얻어미생물적인품질검사를실시한결과, 약 10% 의시료가포장에결점이있었고, 1.3% 가변질된우유로밝혀졌으며 19% 의시료는 ml당 3만개이상의세균수를나타내었는데이들시유로부터미생물을분리하였을때 Sc. Table 4. UHT 처리시유에서발견되는 Bacillus spp. 의출현빈도 (%) Literature a b c d e f B. subtilis B. cereus B. licheniformis B. pumilus B. megaterium B. circulans B. sphaericus B. coagulans B. larvae B. lentus B. strearothermophilus B. firmus B. brevis B. macerans B. alvei a : 허와김, 1983, b : Mpstert 등, 1979, c : Westhoff 와 Dougherty, 1981, d : Nakanishi, 1982, e : Martin, 1974, f : Mukundan 등, J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

11 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 lactis 와호기성 subtilis mesentericus 그룹의 bacillus 가주류 를차지하고있었고, 그람음성균도약 6% 를차지하고있었다고보 고하였다. Id 와 Schaal(1979) 들의다른연구보고에의하면 UHT 처리우유중중온성호기성포자형성균이 36%, microcci 가 22% 그리고 Sc. lactis 가 30% 를차지하고있었다. Table 5 에서원유와멸균유에있어서의 Bacillu spp. 의분포변 화를볼수가있다. Table 5 와비슷한결과를 Grinsted 와 Clegg(1955) 들도보고하고 있는데, 원유중에서는 B. licheniformis 가그리고멸균유에서는 B. subtilis 가가장많이발견되는중온성포자형성균이었고, 호열 성포자형성균으로 B. calidolactis 가검출되었음을보고하고있 다. Fourie 등 (1972) 들의실험에의하면 80 에서 10 분간열처리 한우유에서분리된 1,187 개의균주중 71% 는 Bacillus 균들중에 는 21.4% 가 B. licheniformis, 23.7% 가 B. pumilus, 20% 가 B. subtilis 그리고 12.2% 가 B. cereus 이었고 B. stearothermophilus 는발견되지않았다고보고하고있다. 우유를 65~68 에서 40 초 간살균처리하였을때가장많이발견되는내열성균은 Microbacterium 이었고그밖에 Bacillus, Acinetobacter, Micrococcaceae 그리고 Streptococcus 이었다고보고되었다 (Seiler 등, 1984). (2) 열처리방법에따른고온성미생물의사멸효과 Teuber 와 busse(1981) 들은우유중에있는미생물들을열처리 방법에따른사멸효과에따라세가지그룹으로나누고있다. 즉, HTST 열처리에사멸되는미생물그룹과 HTST 열처리에는사멸 되지않지만, UHT 열처리에는사멸되는미생물그룹그리고세번 째는 UHT 열처리에도사멸되지않는미생물그룹이다. 첫번째, HTST 열처리에사멸되는미생물그룹에는 Staphylococcus aureus, hemolytic streptococci, 그람음성대장균군 (E. coli, Salomonella), Pseudomonas, Brucella abortus, Mycobacterium tuberculosis 그리고모든효모와곰팡이들이이에속한다. 둘째, HTST 열처리에는사멸되지않지만 UHT 열처리에는사멸되 Table 5. 원유와멸균유에있어서의 Bacillus spp. 의분포변화 (Franklins 등, 1956) B. licheniformis B. brevis B. subtilis 기타미동정 원유 (%) 멸균유 (%) Spore count 0~700/100 ml 0~1.1/100 ml 는미생물들로는내열성 enterococci, micrococci, microbacteria, thermophilic lactobacilli, Streptococcus thermophilus 그리고 Bacillus, Clostridium 이이에속한다. 세번째, UHT열처리에도사멸되지않는미생물로는 B. stearothermophilus 의포자가이에속하는데, 원유가많이오염되었을때는 Bacillus와 Clostridium 의포자가이에속하는데원유가많이오염되었을때는 Bacillus 와 Clostridium 의몇몇포자들도이에속할수가있다. Mottar(1981) 는 B. subtilis 포자의열에의한사멸, 유청단백질의변성, HMF의형성, Lysine 의소멸, 단백질분해효소의불활성화에대한 UHT 열처리의영향을조사하였는데, 나온결과로서우유영양분의최소한의파괴와포자의충분한사멸에필요한 UHT열처리의온도와처리시간의범위를정하는도표를작성하였다. Horak(1982) 도우유의열처리에있어중온성및고온성포자형성균의사멸과색깔그리고 thiamine 과 lysine 의파괴정도를 104~160 범위에서또 2~9,000 초사이의열처리시간에있어서조사하였는데, 포자의충분한사멸에필요한최소한의열처리와우유의화학적인영양성분을최대한으로보호할수있는 UHT열처리의범위를도표로작성하였다. Westhoff(1981) 는 Bacillus 포자의 100 에서의 D값이 1~8분이고, Z값이 6~11 임을밝혔고, Rajkowski 와 Mikolajcik (1987) 들은 17 종류의 B. cereus 에대한 D값, Z값을구하였는데 D값은 100 에서 0.6~27 분이었고, Z값은 7.4~14.5 인것을발견하였다. B. stearothermophilus 에대한 D값은 130~ 145 범위에서 0.8~18초이고 Z값은항상 10.5 인것이보고되었고 (Anap 등, 1987), B. stearothermophilus 에대한다른 D값은 130~145 에서 thermal death curve는일직선이었지만, 125 /1.9~31.5 초이하의범위에서는일직선이되지않았고, 에서의 D값은 6.66초임이보고되었다 (Konietzko 와 Reuter, 1980). Franklin 등 (1958) 은 Bacillus subtilis 786을가지고물과우유속에서열처리에대한사멸효과를실험하였는데, 물속에서보다우유속에있을때사멸효과는더높았고, 포자에대한 110~120 에서의 Q 10 값은문헌에보고된값보다높은 30이었음을보고하였다. B. subtilis 의포자의 D값은 CaCl 2 와 sodium dipicolinate 를첨가하였을때올바르게얻을수있었음이또한보고되었다 (Edwards 등, 1965a, 1965b). B. coagulans 의 120 에서의 D값은 0.875분 (B. pumilis) 에서 4.1분 (B. licheniformis) 까지여러가지값을나타내었고, Z값은 6.4 (B. lichemiformis) 에서 11.5 (B. circulans) 까지여러가지값을보여주었음이보고되었다 (Mikolajcik, 1970). Martin 등 (1966) 은 Bacillu spp. 에대하여 104.5, 121, 137 에서 1 초간열처리하였을때포자의생존률은 에서 50~84% 이 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 65

12 Kim et al. 었고 121 와 137 에서는 97.7~99.99% 이상의사멸효과를보여주었다고보고하였다. 김과남 (1987) 은우유를 100~145 사이에서 5 간격으로온도를높여 10가지다른온도에서 2초간씩열처리하였을때 130 에서 ml당 50개의세균이, 135 이상에서는세균이검출되지않았다고보고하고있다. 멸균유에있어포자형성균의중요성에대하여 Clegg(1950) 는이들포자형성균들은원유에서약 8% 이상발견된다고할수있는데이들을사멸시키려면우유는너무많은열처리를받게되어 caramelization 을면할수없게된다고설명하였다. 이에대한대처방법으로 125~130 에서 1분간의열처리가유용할수있다고 Clegg 는주장하였다. 멸균유에있어서포자형성균의오염도에대하여 Candy Nichols (1956) 가조사하였는데, 여름의포자형성균의오염도는겨울보다낮은것을발견하였다. 그이유는겨울에는가축들이방목을하지않기때문에오염도가더클수있고, 또한가지이유는여름에는멸균유를생산할때더높은열처리온도와더오랜열처리시간을사용하기때문이아닌가추측할수있다고주장하였다. Candy 와 Nichols (1956) 는멸균시유에서포자형성균을분리해내었는데, B. subtilis 가가장많이발견될수있는포자형성균으로이들은적당한조건에서우유를빨리부패시킨다고설명하였다. 이러한결과는 118 에서 5분간의열처리시킨멸균유에서 40개의시료중 8개가 mesentericus subtilis 그룹의 Bacillus 에의해서변질되었음을발견한 Bentler(1961) 의실험과일치되는것이었다. Hermier(1961) 는 UHT열처리우유로부터호열성균을분리하여그들의성질을조사하였는데, 이들의최적생장온도는 65 이었고, 이들은 37 에서자라지않았고, 이들은 65 에서한시간이내에 germination 이일어났음을밝혔다. B. cereus 는 Wikininson & Davies(1973) 들에의하면 Bacillu species 중에서가장쉽게 germinate 할수있는균으로밝혀졌다. B. licheniformis 는시유중에가장많이발견되수있는 Bacillus species 중의하나이지만시유의부패에는관여하지않는것으로알려져있고, B. cereus 의포자는 UHT열처리에서는사멸되는것으로알려져있지만 postcontamination 에의해서혹은살균시유에있어서는포자가살아남기때문에시유부패의가장큰원인균으로보고되고있다 (Davies, 1972). Busse (1975) 는 UHT처리우유의생산에있어미생물적인품질을어떻게조절할수있고실지로시유생산공장에서어떻게미생물적인품질검사를할수있는지또공장에서생긴미생물적인품질문제들에대하여어떻게원인을밝히고, 문제를해결할수있는지에대한방안을제시하였다. 한편, UHT멸균유의멸균도를검사하기위한방법으로 30 에서 3일배양시키는것은배양기간이너무짧고, 30~35 에서적어도 5~7일배양시켜야멸균되지않은우유시료를가려낼수있다고 Luck 등 (1978) 은주장하였다. 시유내의포자 형성균의사멸을위하여 tyndallization 멸균방법을응용한방법즉, 80 에서 10분간열처리한후 30 에서 24시간배양하고, 다시한번 80 에서 10분간열처리하는방법으로우유내의포자형성균에대한사멸효과를조사하였으나, 뚜렷한효과가없었다고 Brown 등 (1979) 은실험보고하고있다. Molska 등 (1977) 은열처리에의해서시유중의미생물분포가어떻게달라지는지알아보기위해서 72, 76, 84 에서각각 15초간씩열처리한결과, 살균온도가높아질수록 Bacillus 와 Microbacterium 과같은내열성균의분포도가높아진다는것을알게되었다. 또한 109, 115, 121 에서각각 5, 10, 15, 20분간씩열처리하였을때, 우유내에서의중온성혹은호열성포자균의사멸정도와멸균효과를 Ghaleb(1983) 은조사하였는데, 중온성포자형성균들의사멸효과가호열성포자형성균들보다크다고실험보고하였다. 결론 원유의미생물적품질은살균처리후제조되는시유의미생물적품질에직접적으로반영된다고할수있다. 원유우유의미생물적품질은원유에존재하는미생물의수와미생물의종류에따라결정되는데, 양질의원유에가장많이발견되는미생물은 micrococci 와 streptococci 라할수있고, 우유의열처리와관련하여가장중요한세가지미생물그룹은내열성균, 내저온성균그리고대장균군이다. 내열성균에는 Micrococci 와 streptococci 라할수있고, 우유의열처리와관련하여가장중요한세가지미생물그룹은내열성균, 내저온성균그리고대장균군이다. 내열성균에는 Microbacterium, Micrococcus, Bacillus, Clostridium 그리고 Alcaligenes 등과같은종류가있고내저온성균에는 Pseudomonas, Acinetobacter, Flovobacterium, Aerobacter 그리고 Alcaligenes 등과같은그람음성간균류가주로해당된다. 최근저온성균중에문제가되고있는미생물그룹은내열 내저온성균으로이들이살균처리에살아남을수있으며, 또한냉장고온도와같은저온에서자랄수있기때문이다. 열처리와관계되는시유의미생물적품질은총균수, 내열성균수, 저온성균수, 대장균군수를조사함으로써추정할수있고, 세균수와관계된미생물품질에대해서우리나라의식품공전에서는살균우유중 ml당세균수가 4만이하로규정하고있고, 대장균군수는 ml당 10 이하로규정하고있다. 우유미생물의사멸효과측정은 DValue, Zvalue, Q 10value 그리고 Fvalue 로서하고있는데, Dvalue ( 어떤일정한온도에서미생물또는포자의수를 10분의 1로감소시키는데필요한시간 ) 와 Zvalue(Dvalue 를 10 분의 1로감소시키는데요하는온도상승치 ) 가통상적으로많이쓰이고있고, F ovalue 는공장에서제품을생산해낼때멸균처리공 66 J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1

13 우유의열처리가우유품질과영양가에미치는영향 정을나타내는데사용된다. 저온성미생물들은우유의살균처리과정에서대부분사멸되기때문에원유중에이들저온성미생물들이오염되는것이우려되는것은그들이만들어내는내열성효소때문이라할수있고살균후 postcontamination 에의해서이들이오염되는것이라하겠다. 그렇지만이러한내저온성미생물중에는열처리에사멸되지않는내열 내저온성미생물그룹이있다는것이알려진이후이들내열 내저온성미생물들은관심을끌고있다. 내고온성미생물이란 62.8 에서 30분간의열처리에사멸되지않는미생물로 Arthrobacter, Bacillus, Microbacterium, Streptococcus, Lactobacillus 와같은속이이들에해당하고호고온성미생물이란 55 에서자랄수있는미생물로호기성포자형성간균혹은통성혐기성포자형성간균들이이에속한다. 시중 UHT열처리시유중에서가장많이발견되는 Bacillus species 로는 B. subtilis, B. cereus 그리고 B. licheniformis 다. 열처리방법에따른사멸효과에따라미생물을세가지그룹으로나눌수있다. 즉, 첫번째로 HTST 살균처리에사멸되는미생물로 Staphylococcus aureus, Hemolytic streptococci, 그람음성대장균군, Pseudomonas, Brucella abortus, Mycobacterium tuberculosis 그리고효모, 곰팡이들이이에속하고, 두번째그룹은 HTST열처리에는사멸되지않지만 UHT 열처리에는사멸되는미생물들로내열성 enterococci, micrococci, 그리고 Bacillus, Clostridium 이이에속한다. 세번째그룹은 UHT열처리에도사멸되지않는미생물로 B. stearothermophilus 의포자가이에속하는데, 원유가많이오염되었을때는 Bacillus 와 Clostridium 의몇몇포자들도이에속할수가있다. References 1. AboElnaga, I. G Influence of heat treatment on bacterial content of milk. Millchwissensclaft 21(9): Aggerwal, P. K and Srinivasan, R. A Influence of Bacillus cereus on the keeping quality of pasteurized milk. Indian J. Dairy Sci. 39: Anap., G. R., Agrawala, S. P. and Patil, G. R Studies on UHT processing of buffalo milk. II. Death kinetics of heat resistant spores. Indican J. Dairy Sci. 40: Ashton, T. R Some bacterilogical aspects of the deterioration of pasteurized milk. J. Dairy Res. 17: Bentler, W The bacteriology of sterilized milk. Arch. Lebensmitt. Hyg. 12(1): Bhadsavle, C. H., Shehate, T. E. and Collins, E. B Isolation and identification of psychrophilic species of Clostridium from milk. Appl. Microbiol. 24: Bishop, J. R. and White, C. H Estimation of potential shelf life of pasteurized fluid milk utilizing bacterial numbers and metabolites. J. Food Prot. 48: Blanc, C. E., Flueckinger, M. R. and Steiger, G Effects of cold storage and enrichment with physchrotrophic bacteria on the quality of UHT milk. Alimenta 23: Boyd, J. C., Smith, C. K. and Trout, G. M The role of psychrophilic bacteria in the keeping quality of commercially pasteurized and homogenized milk. J. Milk Fd. Tech. 18(2): Brock, T. D. and Madigan, M. T Biology of microorganisms 5th ed. PrenticeHall Int., Inc. 11. Brown, J. V., Wiles, R. and Prentice, G. A The effect of a modified Tyndalization process upon the sporeforming bacteria of milk and cream. J. Soc. Dairy Technol. 32(2): Bucky, A. R., Hayes P. R. and Robinson, D. S A modified ultra high temperature treatment for reducing microbial lypolysis in stored milk. J. Dairy Res. 54: Busse, M Microbiological aspects of UHTmilk processing. Deutsche Milchwirtschaft 26(50): Candy, M. R. and Nichols, A. A Some bacteriological aspects of commercially sterilized milk. II. Type of sporeforming bacteria isolated. J. Dairy Res. 23(3): Casas, I. A., Leon, N. and Izquierdo, P Microtiter techniquefor enumeration of mersophilies, psychrotrophs, and coliforms in raw and pasteurized milk. J. Food Prot. 40(11): Chandler, R. E. and McMeekin, T. A Temperature function integration and its relationship to the spoilage of pasteurized, homogenized milk. Australian J. Milk Sci. Biotechnol. Vol. 35, No. 1 67

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