미생물의 생장 억제 방법들

미생물의 생장을 억제하는 것은 여러 가지가 존재한다

멸균(Sterilization)은 배지 내에 살아있는 모든 생명체를 죽이거나 제거하는 과정이다

억제는 효과적으로 미생물 생장을 제한하는 것이다

오염원 제거(Decontamination)는 사용하기 안전하도록 물체를 처리하는 것이다

감염방지(Disinfection)는 모든 미생물을 제거하지 않지만 병원균을 직접적인 표적으로 하는 과정이다

미생물을 생장 조절하기 위해 가장 널리 쓰이는 방법으로 열멸균이 있다

이는 높은 온도로 거대 분자를 변성(Denaturation)시키는 것이다

생존율을 1/10으로 줄이는 데에 걸리는 시간을 1/10 감소시간(Decimal reduction time)이라고 한다

일부 세균은 내생포자(Endospore)라는 내성이 강한 세포를 형성하는데 영양 세포를 급격히 죽일 수 있는 온도를 견딜 수 있다

2016/04/07 - [미생물학] - 세포 함유물과 내생포자, 그리고 편모 운동성

위 링크는 필자의 내생포자에 관한 글이다 참고하면 좋을 듯 하다

열멸균에서는 고압멸균기(Autoclave)를 사용할 수 있는데 이는 고압 아래에서 증기를 사용하는 밀폐된 장치로 압력 밥솥의 원리와 동일하다

높은 압력을 통해 물의 온도를 100℃ 이상 넘게 해줄 수 있다

참고로 미생물을 죽이는 것은 높은 압력이 아닌 높은 온도로 사멸하게 되는 것이다

저온 살균법(Pasteurization)은 면밀하게 통제되는 열을 사용해 열에 민감한 액체 내의 미생물 오염도를 줄이는 방법이다

이는 모든 개체를 죽이는 것이 아니라 멸균과는 다르다

초고온이 아니라서 단백질 변성에 최소화할 수 있어 우유, 유제품 등에 주로 사용된다

일반적인 병원성 세균을 사멸하는 효과를 가지고 있으며 장티푸스, 브루셀라균증(Brucellosis), 결핵 등이 대표적 예시이다

초단파, X선, 자외선(UV), 감마선, 전자파 등도 미생물 생장을 억제가 가능하다

자외선(220 ~ 300nm)은 DNA의 변형과 파괴를 일으킬 만큼 충분한 에너지를 가지고 있는데 이를 통해 방사선 멸균이 가능하며 표면의 오염원에 제거에 유용하다

하지만 딱딱하고, 불투명하고, 빛이 흡수되는 표면은 투과가 불가능하다

이온화 방사선(Ionizing radiation)은 이온과 다른 활성 분자족을 생성할 수 있는 전자기 방사선으로 전자, 수산라디칼 및 수소라디칼을 생성할 수 있다

일부 미생물은 다른 것에 비해 방사선에 내성을 가진 것도 있으므로 주의해야 하며 생존율을 1/10 감소(Tenfold reduction)시키는 데에 필요한 에너지를 D값이라고 한다

방사선의 광원에는 양성자관, X선 기계 및 방사능 핵종이 있다

이 방사선 멸균법은 FDA 승인하에 의학계에서와, WHO 승인으로 식품 산업에서 멸균으로 유용히 사용되는 방법이다

여과 멸균(Filtration)은 여과로 민감한 액체나 기체에 열을 사용하지 않는 멸균법이다

여과기의 구멍은 미생물이 지나가기에 너무 작지만 기체나 가스는 통과가 가능하다

섬유 여과(Depth filter)는 대표적으로 HEPA(high efficiency particulate air filter) 여과가 대표적이고 이는 약 0.3um pore size를 가진다

막 여과(Membrane filter)는 체처럼 작용하며 0.2 혹은 0.45um pore size를 가지며 주사기, 펌프, 진공관으로 이루어질 수 있다

핵생성통로로 뉴클레오포어(Nucleopoer) 여과도 있는데 이는 방사선 조사를 통해 pore를 형성한다

미생물 생장의 화학적 억제로는 정균제(Bacteriostatic agent, 단백질 합성저해제, 리보솜에 결합해 작용하는 것), 살균제(Bactericidal agent), 용균제(Bacteriolytic agent, 세포벽 합성 저해로 세포벽을 파괴하는 것)이 있다

(이미지 출처 : http://images.slideplayer.com/2/695594/slides/slide_12.jpg)

위 사진처럼 정균제를 사용하면 총 세포수와 생균수는 동일하고, 살균을 사용하면 총 세포수는 일정하나 생균수가 줄어들며, 용균은 둘 다 줄어든다

이 이유는 살균을 하면 죽은 세포는 없어지지 않기 때문에 총 세포수가 줄어들지 않으며 용균은 세포의 형태가 사라지기 때문에 총 세포수와 생균수가 줄어드는 것이다

이러한 화학적 약품을 사용하는데에는 최소 저해 농도(MIC, minimum inhibitory concentration) 단어가 사용된다

이는 대상의 개체의 생장을 저해하는 약제의 최소량으로 사용하는 균주, 접종량, 온도, pH 등 환경에 따라 달라진다

이들의 항미생물제는 한천 확산법(Agar diffusion technique)으로 항미생물제를 원반 모양 종이 여과지에 묻혀 생장 저해 구역(Zone of inhibition)을 형성하여 미생물 생장이 나타나지 않는 원반 주변 구역을 확인할 수 있다

이러한 항미생물 화학제를 사용하는 것은 2가지로 나뉘어진다

상업적이나 산업적인 용도로 미생물을 제어할때 사용하는 화학제의 예시로는 식품, 에어컨 냉각탑, 섬유 및 지물, 그리고 연료 탱크 등 안에서 화학제가 있다

무생물 환경을 위한 것으로 체외 표면에서 인체 병원균의 생장을 방지하기 위한 항미생물 화학제로는 멸균제(Sterilants), 감염 방지제(Disinfectants), 살균제(Sanitizers), 소독제(Antiseptics)가 있다