유산균((lactic acid bacteria)은 생육에 필요한 에너지를 얻기 위해 포도당이나 유당 등의 당을 분해하여 젖산을 만드는 세균의 총칭으로 인류에게 가장 유익한 세균입니다. 세포 모양의 차이로 인해 막대 모양 또는 원통형 모양의 젖산박테리아와 구형 락티스 균으로 분류됩니다.
누가 발견했나?
유산균은 예로부터 전통적인 발효 식품에 이용되어 왔지만, 이것을 최초로 관찰한 것은 네덜란드의 레벤후크(Antonie van Leeuwenhoek, 1632-1723)라고 합니다. 그는 스스로 간단한 현미경을 만들고 몸을 둘러싼 다양한 미생물을 관찰하고 기록했지만, 그때 야채와 우유에 유산균의 모습을 관찰하고 연구했습니다.
그러나 본격적으로 젖산 발효에 대해 연구한 것은 프랑스의 과학자 파스퇴르(1822-1895)입니다. 그는 오랫동안 수수께끼로 만들어진 발효와 부패가 미생물에 의해 만들어졌고 미생물이 다른 생물과 마찬가지로 증식과 사멸을 동반한다는 것을 과학적으로 밝힌 최초의 사람입니다.
또, 유산균을 최초로 순수하게 분리한 것은, 영국의 외과의사 조세프 리스터(Joseph Lister, 1827~1912)라고 전해지지만, 세균 분리에 빠뜨릴 수 없는 확실한 방법인 ‘표준평판 배양법’을 고안해 내고 확립한 것은 독일의 코흐(Heinrich Hermann Robert Koch, 1843-1910)입니다.
그는 액체배지에 박테리아를 배양해 온 종래의 방법과는 달리, 고형배지 위에 박테리아의 취락(콜로니)을 만드는 획기적인 방법을 확립했습니다. 게다가 그는 이 방법을 이용하여 세균을 순수하게 분리할 뿐만 아니라 콜레라균 등 전염병의 병원균을 차례로 발견해 현대세균학의 아버지라고 불립니다.
이처럼 19세기 후반, 파스퇴르에 의해 개척된 미생물학은 코흐의 박테리아 분리법에 의해 힘입어 이후 그 문하생들이 차례차례로 새로운 박테리아를 발견하며 크게 발전했습니다.
유산균과 비피더스균의 차이점
1899년 프랑스 파스퇴르 연구소의 앙리 티시에(Tissier) 박사는 모유를 먹는 아기의 대변 중에 Y와 V의 글자처럼 갈라진 박테리아가 많이 있음을 발견했다. 그는 이 균을 라틴어로 ‘분지’를 의미하는 비피드(bifid)에서 비피더스균이라고 이름 붙였습니다. 비피더스균도 젖산을 만들고 인간의 건강에 기여하기 때문에 넓은 범위의 의미로는 유산균으로 포함해 생각할 수 있지만 다음의 2가지가 크게 다릅니다.
- 젖산뿐만 아니라 아세트산도 만든다.
- 산소가 있으면 살 수 없다(유산균은 산소가 있거나 없어도 살 수 있다).
공통점은 둘 다 당을 분해하여 젖산을 만들어내는 ‘젖산 발효’를 하며, 이 성질을 이용하여 발효 식품이 제조된다는 점입니다.
유산균의 대사산물 3가지와 효능
왜 요구르트나 치즈마다 맛이 다 다를까요? 그것은 균의 종류에 의해 우유를 발효하는 과정에서 만들어지는 대사산물(산이나 향기 성분)의 질과 양에 차이가 있기 때문입니다. 발효에 의한 주요 대사산물은 아래와 같으며, 유제품의 맛과 기능성에 관여하고 있습니다.
- 산(젖산이나 아세트산): 유산균이 생산하는 산으로서 젖산(lactic acid)이나 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid) 등의 유기산이 있으며 이는 산미의 기초가 됩니다. 유기산에는 살균 작용이 있으며 장내 유해균의 증식을 억제하고 위장의 운동을 촉진하는 효과가 있습니다.
- 향기 성분: 이 생산하는 대표적인 향기 성분으로서 디아세틸(diacetyl)이나 아세트알데히드(Acetaldehyde)가 있어, 발효유나 치즈 등의 독특한 향기를 낳습니다.
- 그 외 기타: 고분자의 다당류를 생산하는 유산균이 있어, 독특한 끈기가 있는 요구르트의 제조에 이용되고 있습니다. 또한 항균 물질인 박테리오신(Bacteriocin)을 생산하는 것으로 알려져 천연 무독성 방부제 역할을 합니다.
장내 플로라와 유산균
인간은 살아가는 데 필요한 영양소를 음식에서 얻고 있습니다. 입에서 섭취한 음식은 위와 십이지장에서 소화효소에 의해 소화되고, 소장이나 대장에서 영양분과 수분이 흡수되고, 나머지 찌꺼기가 배설물로 배출됩니다. 이때 장에 얼마나 유익한 균들이 많이 있는지가 매우 중요해집니다. 소화관이란 입에서 항문까지 몸을 관통하는 1개의 관이며, 그 안쪽은 외부에서 음식이나 물 등과 함께 세균도 침입해 오는 부위이기 때문에 인간의 소화관 내에는 많은 세균과 미생물이 있습니다. 특히, 장에 있는 균을 ‘장내세균’이라고 하며, 약 1,000종류, 개수로 하여 약 100조 개에 달합니다.
이러한 다양한 균류는 엉켜서 엉망이 되는 것이 아니라, 서로 영향을 미치면서 집단을 만들고 있으며, 이 집단에서 발견되는 모습을 꽃이나 식물의 집단에 비유해 ‘장내 플로라’ 또는 ‘장내 세균총’이라고 부릅니다. 유산균도 장내에 들어가는 세균이며, 유산균은 주로 소장(공장, 회장)에, 비피더스균은 주로 대장(결장, 직장)에 존재합니다. 대장에는 거의 산소가 없기 때문에, 산소를 싫어하는 비피더스균이 우세한 것이죠. 위액에 함유된 위산이나 담즙에 포함된 담즙산에는 강한 살균력이 있기 때문에 입으로 섭취한 유산균이 소장이나 대장에 살아 도달하기 위해서는 이러한 소화액을 견디고 살아남아야 합니다.
건강과의 상관관계
장내 플로라는 일정하지 않고 다양한 요인으로 균형을 잃는 것으로 알려져 있습니다. 장내 플로라의 균형이 깨지면 유산균 등의 유익균이 줄어들고, 웰치균과 같은 유해균이 증가하여 인간의 건강에 영향을 미칩니다. 나이가 들면 소화 기능이 점차 쇠퇴하고 장내 플로라에도 변화가 일어납니다. 유익균인 비피더스균이 감소하고, 유해균인 웰치균이 증가해 나갑니다. 또, 최근 연구에서는 고령자는 장내 세균의 종류가 적어져 다양성이 저하된다는 것도 알게 되었습니다.
인간이 건강할 수 있는 이유는 유익균이 유해균을 억제하고 장내 플로라가 일정한 균형을 유지하고 있기 때문입니다. 반대로 어떠한 원인으로 유해균이 증가하면 암모니아, 페놀(phenol), 인돌(indole) 등 인간의 건강을 해치는 물질이 증가하여 장내 부패가 발생합니다. 이러한 부패 물질은 장관에서 흡수되어 간, 심장, 신장 등에 부담을 주고 오랫동안 노화를 촉진하거나 암을 비롯한 다양한 생활 질병의 원인이 됩니다. 항상 유산균을 영양제로든, 식사로든 섭취하는 습관을 길러 면역력과 건강을 챙겨주도록 합니다.
