발효의 과정

 

발효는 효모의 작용에 의해 알코올이 생기는 현상으로 처음 그 실체가 밝혀진 것은 1857년, 프랑스의 생물학자인 파스퇴르에 의해서였다. 파스퇴르는 산소의 공급이 충분할 때는 효모의 번식이 강화되어 균체가 많이 생기므로 산소가 부족한 상태에서 발효력이 좋아진다는 것도 밝혀냈다. 따라서, 일반적으로 발효는 '산소가 부족한 혐기 상태에서 일어나는 유기물 분해 현상'을 일컫는다.

발효는 인간에게 좋은 면을 주는 미생물 작용이므로 비슷한 과정을 겪는 부패와는 구분된다. 발효가 일정한 온도, 습도, 산도, 영양 성분을 조절하여 원하는 미생물을 다량 자라게 하는 과정에서 일어난다면, 부패는 위의 환경 조건이 잘 맞지 않을 때 원하지 않는 미생물이 자라서 발효 과정을 방해한다든가 병원성 미생물이 오염되어 발효 미생물이 생육을 할 수 없는 경우를 말한다.

예를 들어, 곡류가 효모나 세균이 분비하는 효소에 의해 발효되면, 전분은 포도당으로 분해되고 포도당은 여러 가지 중간 물질을 거쳐서 에탄올로 발효되어 술이 된다. 우유의 경우도 단백질을 응고시켜 만든 치즈가 세균이나 곰팡이에 의해 발효되면 향기 좋은 숙성된 치즈를 만들 수 있다. 밀가루 반죽을 효모를 사용해 발효시키면 반죽 사이에 이산화탄소가 발생해 밀가루 반죽 중 전분이 분해되어 부드러운 조직의 빵이 된다. 산업적으로 이용되는 발효 과정은 그 방법에 있어 수많은 연구가 진행되고 있다. 이 글에서 소개하는 수소 에너지 발생을 비롯하여, 메탄 발효, 석유 화학 공업을 대치할 수 있는 원료 물질 아세트산, 젖산, 숙신산 등 많은 화합물을 만들어 내는 데 발효 과정이 이용되고 있다.

미생물은 말 그대로 아주 작은 생명체로 세균, 효모, 곰팡이로 구분되는데 이에 속하는 일부의 미생물이 발효를 할 수 있다. 유기물은 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N) 원자가 결합되어 있는 물질이다. 우리가 매일 섭취하는 곡식의 주요 성분인 탄수화물은 일종의 유기물로 여러 개의 포도당(C6H12O6)이 화학적으로 단단하게 결합하고 있는 형태라 할 수 있다.

이러한 화학적 결합은 산이나 알칼리에 의해서도 분해될 수 있지만, 미생물이 만드는 효소에 의해서도 분해되는데 이러한 작용을 '발효'라고 한다. 산이나 알칼리 분해에 비해 발효는 여러 가지 효소가 복합적으로 유기물에 작용해 발효 과정 중 향미를 갖게 하거나 발효 음식을 씹는 느낌을 부드럽게 만드는 부가적인 장점이 있다. 김치나 치즈, 빵과 같은 발효 음식에 대한 기호는 이와 같은 데서 오는 것이다. 재미있는 것은 미생물 자체가 이러한 유기물의 단단한 화학 결합을 자르는 것이 아니라 미생물이 자라면서 외부로 분비하는 효소가 분해 작용을 한다는 것이다. 이와 같은 사실이 밝혀진 것은 1897년 생물학자인 뷰흐너(Buchner)에 의해서였다.

[네이버 지식백과] 발효의 과정 (수소 혁명의 시대, 2005. 6. 10., 김미선)