맛있는 치즈를 만들려면 송아지의 소화 기관인 위장의 내용물을 첨가하면 우유가 응고되어 우리가 즐겨먹는 치즈가 된다. 오래 전 옛날 사람들은 미생물에 대한 지식도 없이 어떻게 발효시키는 방법을 알았을까를 생각하면 정말 신기하다. 미생물이 배양되어 가는 과정을 발효라고 하는데 정확하게는 공기가 없는 상태에서 미생물이 활동하는 과정을 발효라고 한다. 공기가 있는 상태에서는 미생물들은 유기물들을 이산화탄소와 물로 분해를 해 버리지만 공기가 없는 상태에서는 알코올이나 식초와 같은 중간 산물을 만들고 끝낸다. 그렇게 중간 산물을 만드는 과정을 발효라고 한다. 그러니까 공기가 없는 혐기 상태에서 미생물이 활동하는 것이 우리에게는 더 이익일지 모른다. 무턱대고 혐기 상태, 혐기 발효를 혐오하는 것은 약간 잘못된 생각일 수도 있다. 혐기적인 상태에서 미생물이 활동하는 과정인 발효에는 액상 발효와 고체 발효가 있는데 고체 발효의 대표적인 사례가 퇴비를 만드는 과정일 것이다.

농사의 시작은 토양에 퇴비를 넣어주면서 시작이 된다고 해도 과언이 아니다. 퇴비는 두엄이라고도 하여 농가에서 나오는 다양한 재료(유기성 폐기물)들을 모아놓고 물을 적당히 끼얹어 발효를 시켜 만들어 사용해 왔다. 흙 속에 들어가 서서히 분해되어 토양의 지력을 높이고 보수성, 보비력을 증진시켜 토양 개량에 큰 도움이 된다.

방선균, 난 분해성 물질들을

악조건에서도 잘 분해하는 미생물

요즘 양계장에서 발생되는 계분을 퇴비화하는 실험을 한창 진행하고 있다. 계분을 잘 발효시킬 수 있는 미생물을 살포해서 퇴비를 만드는데 상당한 노력과 시간 그리고 고생스러움(?)이 동반되는 실험이다. 실험을 위해 퇴비장에 들어서면서 암모니아 냄새가 코를 톡 쏘는 것이 홍어를 제대로 삭힌 냄새로 코가 뻥 뚫리는 느낌이 든다. 지금 우리가 실험하고 있는 퇴비장은 보통 한 사일로(silo:퇴비 적재 공간)에 계분 60톤을 발효시키는데 이러한 사일로가 18개가 있고 각 사일로마다 암모니아 가스가 계속 뿜어져 나오니 그 냄새의 강렬함은 이루 말로 표현하기가 어렵다. 게다가 삽을 들고 더미 위에 올라가 샘플 채취를 위해 더미 속을 파서 손을 넣으면 그 뜨거움에 깜짝 놀라게 된다. 더미 속의 온도가 족히 70-80℃는 될 것 같다. 표면 온도는 43℃가 측정되어 왕성하게 발효가 되고 있는 것을 느낄 수 있다. 이러한 고온에서도 우리의 충직한 미생물들은 열심히 유기물들을 분해하고 있다는 것이 놀랍기도 하고 기특하기도 하다. 아마도 그렇게 뜨거운 환경에서는 고온성 바실러스와 방선균이 그 역할을 담당하고 있을 것이다. 온도가 다소 낮은 사일로 벽쪽을 살짝 파보면 방선균이 약간 잿빛을 띄며 떼알 구조를 이루고 있는 것도 관찰되는데 방선균은 난 분해성 물질들을 악조건에서도 잘 분해하는 미생물로 알려져 있다. 방선균은 곰팡이처럼 생겼지만 구조상으로 세균이기 때문에 간혹 곰팡이로 혼동할 수도 있다.

농업분야에서 미생물은 일반적으로 곰팡이, 세균 그리고 바실러스로 분류를 하는데 그 중에서도 세균은 껍데기가 어떻게 생겼는가에 따라 그램 양성 또는 음성으로 나눈다(예전에 그램이라고 하는 미생물 학자가 세균을 염색하다가 발견한 방법으로 염색된 색깔에 따라 양성과 음성으로 분류하게 되었으며 그램 음성 세균의 껍데기가 양성보다 좀 더 두껍고 튼튼하게 생겼음) 그램 양성 세균의 대표적인 세균이 바실러스 속이고 그램 양성 세균의 대표적인 녀석이 슈도모나스라고 하는 세균이다. 그램 음성 세균이 좀 더 열악한 조건에서 잘 산다. 아무래도 껍데기가 두껍다 보니 외부 환경에 덜 영향을 받는 것 같다. 뜨거운 온천수나 폐수로 오염된 토양 그리고 강산이나 강알칼리 조건에서 끝까지 버텨내는 녀석들 중 대부분은 그램 음성 세균이다.

비오오틴, 황을 함유하고 있는 비타민

지방과 탄수화물 대사에 관여

단백질 중에 아비딘(Avidin)이라는 물질이 있다. 아비딘은 비오틴(Biotin)이라는 비타민과 아주 강력하게 결합을 하고 있어서 옆에 있는 녀석들이 비오틴을 못 먹게 만드는 희한한 능력이 있다. 비오틴은 황을 함유하고 있는 비타민으로서 지방과 탄수화물 대사에 관여하는 아주 중요한 비타민이다. 다르게는 비타민H로 불리기도 하면서 혈구의 생성과 남성 호르몬 분비에 관여를 한다. 이처럼 중요한 비타민을 흡수 못하게 방해하는 물질이 바로 아비딘이다. 아비딘이 있으면 생명체가 비오틴을 흡수못하게 되고 결국에는 성장이나 증식을 멈추게 된다. 미생물 입장에서 볼 때 아주 얄미운 물질이 아닐 수 없다. 그래서 미생물의 성장을 억제하는 물질로 작용한다.

세균의 세포벽을 깨 부수는

놀라운 능력을 가진 물질이 리소자임

우리 사람이 흘리는 눈물이나 콧물 그리고 침에는 라이소자임(Lysozyme)이라는 물질이 있어서 강력하게 세균을 죽이는 물질이다. 세균의 세포벽을 깨 부수는 놀라운 능력을 가진 물질이 리소자임이다. 세포벽을 공격하는 작용기작이 항생제인 페니실린과 똑 같다. 그런데 리소자임은 그램 양성 세균만을 죽을 수 있다. 그램 음성 세균에는 효과가 없다. 그러니까 반쪽만 죽일 수 있는 불완전한 무기인셈이다. 그런데 그램양성과 음성을 모두 죽일 수 있는 물질이 있다. 바로 콘알부민 Conalbumin이라는 물질이다, 콘알부민이라는 물질은 모든 생명체에게 필수 미네랄인 철을 독식하는 능력이 있어서 다른 미생물들이 철을 먹지 못 하게 만들어서 결국은 죽게 만든다. 아비딘이나 리소자임, 콘알부민 모두 계란 흰자에 풍부하게 들어있다. 그래서 날 계란은 오래 놔두어도 잘 썩지 않는 것이다.