미생물 균수(증식) 측정법

미생물 배양 및 발효 시 미생물의 증식 수준과 생균 및 총균수를 추적하는 방법에 대해 알아본다.

 

미생물 균수 측정의 의의

 

 발효를 진행할 시 미생물의 생장주기 시점에 따른 적절한 조치, 또는 사용이 필요하다. 특히 식품산업에서는 미생물 발효를 통해 주류나 조미료 등의 제품을 생산하며, 식품의 안전성을 검증하기 위해서도 미생물 균수 측정은 매우 중요한 기술이다. 미생물의 증식을 측정하는 방법에는 크게 직접법, 간접법, 균수측정법 이 있다.

 

 세부적으로 들어가 보면 직접법에는 건조균체량 법, PVC(Packed cell volume) 법, 비탁법 이 있다.

 

 건조균체량법은 발효죠에서 일정량의 배양액을 원심 분리한 뒤 침전물의 중량을 측정하여 균수를 측정하는 방법이다. 원심분리 이후 침전물을 버퍼로 세척하여 항량(일정한 값)이 측정될 때까지 세척 및 건조하여 불숫물을 최대한 제거한 뒤 중량을 측정해야 한다. 건조균체량법은 정확한 수치의 균수를 측정하는 방법은 아니지만 대략적인 균수를 알 수 있는 방법이다. 산업에서는 생산 및 발효 과정이 일정하므로 건조균체량법으로 대략적인 총균수를 측정하여 생산 점검 및 생산량 조절을 할 수 있다.

 PVC 법 역시 산업에서 활용하는 방법으로 건조균체량 측정법과 유사하다. 배양액을 원심분리하여 침전된 침전물을 이용하는 것은 똑같다. 건조균체량법은 질량을 측정하는 방법이라면 PVC는 용적을 측정한다. 마찬가지로 부정확하기 때문에 대략적인 발효 상태나 동향 정도만 알 수 있다.

 비탁법은 균체 현탁액의 광학밀도와 탁도를 측정하는 방법이다. spectrophotometer를 이용하여 빛의 파장에 따른 현탁액의 흡광도를 측정한다. 비탁법은 PVC 법이나 건조균체량법 보다 정확한 값을 가지지만 현탁액 상태에서만 유효한 측정이 가능하기 때문에 현탁액 상태가 될 수 없는 균은 측정이 불가능하다.

 

간접법은 배지의 상황에 따라 직접법이 불가능한 경우에 사용한다.

 종류로는 세포 내 성분 법(DNA측정법), ATP농도 법, 균체 대사산물 측정법이 있다.

 세포 내 성분법은 DNA의 경우 세포증식에 의해서만 전체량이 변하는 특징을 활용하여 균수를 측정하는 방법이다.

 ATP농도 법은 세포 내 ATP농도가 일정하게 유지되는 특징을 활용하여 균수를 측정하는 방법이다.

 균체 대사산물 측정법은 균체가 증가함에 따라 생산량이 증가하는 대사산물을 통해 균수를 측정하는 방법이다. 이 세 가지 방법 중 가장 정확한 방법은 ATP농도법이다. 균체 대사산물 측정법과 세포 내 성분 법의 경우 사멸 균을 포함하며 정체기 이후의 균수 측정이 정확하지 않다.

 

 정확한 균수를 측정하는 균수측정법에는 생균수와 사멸균수를 모두 합한 총균수를 측정하는 총균수 측정과, 살아있는 생균만 측정하는 생균수 측정이 있다.

 총균수 측정에는 계수반법, 입자계측기법, 막여과법이 있다. 계수반법은 현미경을 사용하여 균을 세는 방법이다. 계수반에 배양액을 떨어트린 후 일정 용적에 있는 균수를 직접 세어 측정하는 방법이다. 세균과 효모의 균체 크기 차이 때문에 각기 다른 계수반을 사용한다. 효모가 세균보다 크기 때문에 효모의 계수반이 조금 더 크다. 입차계측기법은 세포를 전해질 용액에 부유시킨 뒤 구멍에 통과시켜 전기저항을 측정하여 세포수를 측정하는 방법이다. 막여과법은 균수의 밀도가 낮은 경우 사용하며 막으로 액체배양액을 여과시켜 막 위에 존재하는 균수를 측정하는 방법이다. 생균수 측정은 평판 측정법이 있다. 평판 측정법은 배양액을 희석하여 평판 고체배지에 배양하여 균수를 측정하는 방법이다. 보통 희석은 10배씩 연속 희석하며, 예를 들어 희석배수가 3회일 경우 원 시료의 1000배를 희석하는 것이다. 이렇게 희석을 하는 이유는 고체배지에 배양한 이후 형성되는 colony수가 유효 범위(30~300개) 안에 있어야 하기 때문이다. 배양된 고체배지의 colony는 하나의 균이 형성한 것으로 계산하여 생균수를 계산해준다.