일반생물학실험 | 발효 - Fermentation

 

 

 

TIP

 

 

1. 유기물을 에너지원으로 이용하여 성장하는 생물들은 산소호흡, 무산소호흡, 발효의 세 가지 대사방법을 통해 생명활동에 필요한 에너지를 만든다.
2. 본 실험에서는 흔히 식품에서 관찰되는 효모를 이용한 알코올 발효와 유산균에 의한 젖산발효 현상을 관찰한다.

 

 

 

발효

일부 발효생물에서는 해당과정의 최종생성물(피루브산)이 NADH로부터 전자와 수소를 받아들이고 다른 것은 피루브산이 NADH를 산화하기 전에 중간 산물로 전환된다. 어떤 경우나 NAD⁺는 해당 과정에서 재사용을 위해 피루브산을 젖산으로 환원하는 반응과 연결되어 해당과정이 계속 되는데 사용된다. 이 발효의 최종산물은 미생물에 따라서 다르다. 아세톤, 초산, 부탄올 등이 만들어지기도 한다.

 

1. 알코올 발효(Alcohol Fermentation)

알코올발효는 당을 산화하여 두 분자의 피루브산으로 분해한 다음 두 분자의 에탄올과 CO₂를 방출하면서 에너지(APT)를 얻는 호흡방식이다. 알코올발효의 최종전자수용체 는 아세트알데히드이고 최종산물은 에탄올과 CO₂가 된다.

 

 

또한, 알코올발효는 빵과 맥주 효모 곰팡이(Saccharomyces cerevisiae)에서 일어난다. 이들 곰팡이 세포들을 빵 반죽이나 포도주스 병과 같은 환경 하에 놓아서 자라게 했을 때, 곰팡이 세포들은 활용 가능한 모든 산소를 재빠르게 소모한다. 그러나 곰팡이 세포들은 효소적으로 피루브산을 2탄소 화합물인 아세트알데히드로 전환시킴으로써 당을 대사하기 위하여 해당경로를 지속적으로 사용한다.

 

이 반응은 이산화탄소를 발생시켜 빵을 부풀어 오르게 하고 샴페인과 맥주의 거품을 만들어낸다. 그런 다음, 아세트알데히드는 NADH로부터 오는 전자들을 받아들여 해당과정을 유지하기 위해 필요한 NAD⁺를 만들어 낸다. 아세트알데히드로 전자들의 첨가는 부산물로써 알코올을 만들어 내며, CO₂도 같이 방출한다.

 

2. 젖산발효(Lactic acid Fermentation)

젖산발효는 당을 분해하여 젖산으로 만들면서 SLP(기질수준의 인산화)에 의한 ATP를 얻는 호흡이다. 젖산발효의 최종 전자수용체는 피루브산이고, 최종 산물은 젖산이다. 에너지 수율은 알코올발효와 마찬가지로 2ATP/포도당 ㏖이다. 젖산발효는 포도당을 발효했을 때, 최종산물로 젖산만을 생성하는 동형 발효와 젖산이외에 초산 등을 생성 하는 이형 발효의 두 형태가 있다.

 

 

또한, 산소가 부족할 때, 전자전달연쇄는 차단되고 NADH는 자신의 전자를 그 전자전달연쇄에 넘겨줄 수 없다. 그 다음, 해당과정에 의해 만들어진 피루브산이 NADH로부터 전자를 받아들이기 시작하고, 발효가 일어난다. 이 과정에서 젖산이라는 산물을 만들고 NAD⁺를 재생하며, CO₂도 함께 방출한다.

 

 

실험 방법

1. 효모 알콜 발효과정에서 CO₂발생의 관찰

1) YPD 배지를 이용하여 30℃에서 하룻밤 효모를 배양한다.

 

2) 50㎖시험관에 (진탕, 정치) - (증류수, 포도당, 젖당, 설탕)을 8개의 시험관에 각각 표시 한다. 거기에 해당시험관에 각 탄수화물 2%와 phenol red가 들어간 YPD배지를 각 4㎖ 씩 분주하고 autoclaver로 멸균한다.

 

3) 듀람 시험관을 넣고서 시험관을 닫고 위아래로 뒤집어 듀람시험관 내부의 기포를 모두 제거한다.

 

4) 효모 배양액 50㎖를 배지에 무균적으로 접종한다.

 

5) mineral oil 5㎖로 모든 정치시험관위에 첨가하고 정치시험관은 30℃ 항온수조에 진탕시 험관은 30℃ 진탕배양기에서 1일간 배양한다.

 

6) 배지의 색깔 및 가스의 포집여부를 관찰한다.

 

7) 각 시험관에 1N NaOH (aq)를 충분히 넣어주고 듀람 시험관 내부를 관찰한다.

 

2. 유산균에 의한 젖산발효

1) 살균우유를 20㎖씩 무균적으로 분주한다.

 

2) 액체 요구르트를 1㎖ 마이크로피펫으로 살균우유에 접종한다.

 

3) 잘 섞은 다음, 37℃ 항온기에서 하루동안 방치한다.

 

4) 우유의 형태적 변화와 발효전후의 pH를 비교한다

 

 

 

[일반생물학실험]발효 레포트