프로바이오틱스는 동물의 소화기에 유익한 작용을 하는 미생물로, 여러 종류의 균주(Lactobacillus, Enterococcus 등)를 포함하고 있다. 프로바이오틱스가 갖추어야 하는 바람직한 특성들은 비병원성, 쉬운 in vitro 증식, 빠른 생체 내 성장, 내산성과 내담즙성, 항균물질 생산, 사료성분에 의한 활성 억제 없음, 실온에서의 효과 유지, 사료에 혼합하여 사용하기 용이, 그리고 펠렛 제작 시에도 효과 유지 등이다.
<p>본고는 항생제를 대체하고, 축산환경을 개선시킬 목적으로 활용되는 생균제의 문제점을 알아보고, 이들의 균일한 품질관리를 위한 검증방안을 모색해보았다.</p> <h1>생균제로서의 미생물</h1> <p>생균제(프로바이오틱스)는 동물소화관내에서 유용한 작용을 하는 미생물로서 장내 균총 개선의 작용을 한다. 이런 생균제로 사용되는 균주로 Lactobacillus, Enterococcus, Bifidobacterium, Bacillus, Clostridium, Rhodobacter 등의 세균류, Saccharomyces를 포함하는 효모류, Aspergillus 등을 포함하는 곰팡이류 등이 있다. 생균제로 이용되는 미생물은 일반적으로 안전하다고 인정되는 미국의 GRAS(Generally Recognized As Safe)규정의 미생물을 이용하는데, 그 중 다양한 미생물을 서로 단독 배양하여 혼합하거나 복합배양을 하여 이용하고 그 중에는 Lactobacillus sp.와 Bifidobacterium sp.이 가장 잘 알려져 있다. 이들 유산균은 생균제로서의 특성이 뛰어나서 lactic acid를 생산하며, indole, skatole, phenol, amine, ammonia 등의 유해물질을 생산하지 않는 유익한 미생물이다. 유산균은 낮은 pH 및 환원전위를 유지시키며, 유기산, bacteriocin, 이산화탄소, 에탄올, diacetyl, 저분자 항균물질 등을 생산하고, 영양소를 고갈시켜 우점화시키는 능력에 의해 항균력을 보이는 것으로 알려져 있다. 박테리오신은 분자량 1000 이상의 단백질성 고분자물질로서 그람 양성균과 이에 관련된 균주에 활성을 가지는 좁은 스펙트럼을 보인다. 또한, 소화효소에 의해 쉽게 분해될 수 있어 장내에서의 항균력보다는 생물방부제(biopreservative)로서의 효과를 인정받고 있다. 과산화수소는 유산균이 catalase 효소를 생산하지 않음으로서 배양액내에 축적된다. 과산화수소는 세포단백질과 세포막지질의 sulfhydryl group을 산화시킬 수 있다. 이산화탄소는 heterofermentive 유산발효에 의해 발생되며, 이산화탄소 자체의 살균력 및 효소적인 decarboxylation 에 의한 저해효과가 있다. Diacetyl (2,3-butanedione)은 버터의 향신성분으로서 citric acid 대사에 의해 생산된다. 이 항균물질은 pH 7이하에서 효과적이며, 효모, 곰팡이, 그람 음성균의 arginine binding protein과 반응하여 arginine 이용능을 방해하여 저해효과를 나타낸다. 저분자의 항균 물질에 대한 연구도 많은 연구가 진행되고 있으며, 최근까지 알려진 항균물질의 특징은 낮은 pH 에서도 효과적이며, 열안정성이 있으며, 넓은 스펙트럼을 가지고, acetone 용해성 등의 성질을 가진다. 그 중 reuterin은 L. reuteri에서 생산되며 혐기성 환경에서 glucose, glycerol, glyceraldehyde 존재 시 생산이 증진되며, 곰팡이, 세균, 원생동물, 바이러스에 대한 넓은 살균력을 가지는 것으로 알려져있다. Reuterin은 sulfhydryl enzyme인 ribonuclease binding subunit의 억제로 DNA 합성을 저해한다. Pyroglutamic acid는 L. casei, L. pseudoplantarium, Streptococuus brevis 에서 생산되며 Bacillus subtilis, E. coli, Pseudomonas putida 등을 저해한다.</p> <p>생균제의 바람직한 특징은 비병원성이며, in vitro 증식이 용이하며, 생체 내에서 빠른 성장을 하며, 내산성, 내담즙성을 가지고 있으며, 성장기에 lactic acid와 같은 항균물질을 생산하여야 하며, 사료성분에 의한 활성이 억제되지 않아야 하며, 실온에서 효과를 유지하며, 사료에 혼합하여 사용하기가 편리하여야 하며, pelleting을 제작할 경우에도 효과를 유지하여야 한다. 생균제의 작용기전은 장내 세균총 정상화, 항생물질생산, 병원균의 정착을 저지하기 위한 영양소 경합, pH 저하에 의한 유기산 생산, \( \beta \)-gluconidase, azoreductase, nitroreductase 등 병원균 유해효소억제, 부패 산물 및 독소 생산저지, 소화효소 생산, 비타민 합성, 면역 자극 등이다.</p>