4부 - 맥주 부패미생물 검출: 올바른 검사 기술을 선택할 때 고려해야 할 요소는 무엇인가?

맥주의 품질과 양조장의 평판을 유지하는 것을 목표로 하는 품질 관리 프로그램의 일환으로 잠재적인 부패유발원의 존재를 검출하기 위한 자체적인 품질 관리 시험을 양조장에서 실시할 때가 왔다고 결론을 내렸다고 합시다.
어느 정도의 위험 수준이 허용 가능하고 허용 불가능한지에 관한 품질 관리 계획의 목표를 설정했습니다. 생산팀과 관리팀도 그 목표를 지향하고 있습니다. 마찬가지로, 검사하고자 하는 주요 위치, 검사해야 할 유기체, 그리고 검사의 빈도 또한 설정했습니다. 다른 말로 하면, 품질 관리 계획이 잘 만들어지고 있습니다.

이제 검사를 위해 어떤 기술(혹은 기술들?)을 사용할지에 관한 문제를 검토해 보아야 합니다. 첫 번째 단계는 품질 관리 전략과 목표를 재검토하고 양조 책임자와 의논해 검사에서 얻고자 하는 것이 무엇인지 결정하는 것입니다.

1) 얼마나 빠른 결과가 필요한지(예: 등압 생산의 경우 신속한 의사 결정을 위해 결과를 당일 받을 수 있는 것이 필수적입니다). QC의 관점에서 뿐만 아니라 생산 및 물류 플랫폼 관점에서도 살펴보아야 합니다
2) 얼마나 정확한 검사가 필요합니까? 미생물의 종과 아종까지 식별해야 할 필요가 있습니까? 그 정도로 세세한 결과가 의사결정과 그로 인해 발생하는 시정 조치에 영향을 미치게 됩니까?
3) 어느 정도의 민감도를 달성해야 위험 관리 및 의사 결정 측면에서 안심이 됩니까?
4) 현재 연구소의 구성, 즉 장비의 배치, 전문 지식, 그리고 추가적인 사내 검사의 도입을 위한 가용 자원 측면에서의 구성은 어떻습니까?

아마도 더 나은 위기 관리 전략을 세우고 문제가 발생했을 때의 대응력을 확보하기 위해 부패유발원 검사를 사내, 즉 생산 현장에 더 가까운 곳에서 시행하기로 결정했을 것입니다. 이와 유사하게, QC 연구소에서 제공되는 신속한 조치 가능한 데이터 덕분에 전체 생산 과정에서 정보에 입각한 사전 결정을 내릴 수 있게 되기 위해서 검사가 이루어지는 위치를 변경했을 수도 있습니다. 특정 단계에서는 다른 단계보다 더 빨리 결과를 얻어야 합니다(즉, 병에 담기 전 맥주가 원통형 압력 탱크에 남아 있는 시간은 대개 24시간보다 짧습니다). 이를 통해 완성된 맥주를 보다 신속하게 출하할 수 있어 양조장의 보관 공간 측면에서 헤드 브루어에게 도움이 되며, 재정 관리자도 더 행복해할 것이라는 점 잊지 마십시오.

non-specific screening test: 

어떤 경우에는 잠재적인 문제를 판별하기 위한 수단으로 비특이적 선별검사를 생각해 볼 수 있습니다. 검사에 따라서는 특이성이 부족해 문제의 원인이 미생물인지 단순한 세척 문제인지 알 수 없을 수도 있지만, 세척 후의 소독제 검사의 경우 CIP 절차와 같은 세척 과정을 검증하는 데는 충분할 수 있습니다. 이것의 좋은 예시로는 세척 이후 헹굼물 샘플에 대해 아데노신 삼인산(ATP) 생물발광 검사를 시행하는 것이 있습니다. 양조장의 검증된 표준(예: 컷오프 지점 > 10 RLU)에 따라서, 값이 양수인 경우 세척을 다시 시행해야 할 수도 있습니다. 전통적인 미생물학적 배양 튜브/플레이트에서의 색상 변화 혹은 군락의 형성은 현재 식별 중인 유기체가 무엇인지 혹은 어떤 과에 속하는지, 심지어는 결과에 따라 의사결정을 내릴 때 필수적인 오염 수준조차도 정확하게 알려 주지는 못(주장과는 다르게)합니다(예를 들어, 관심 영역 밖의 미생물에 양성 반응이 확인될 수 있으며, 같은 방식으로 문제가 될 수 있는 미생물을 놓칠 수 있습니다). 

non-specific test의 예:

1) ATP bioluminescence testing는 몇 초 안에 세척 효과를 검증할 수 있는 간단한 검사 방법입니다. 이 검사의 원리는 생물발광 반응(ATP가 존재한다면 세포가 존재한다는 것을 의미하지만 그 세포는 맥아/홉 잔류물, 맥주 효모 또는 맥주 부패유발원에 이르기까지 다양할 수 있음)을 사용하여 표면 및 물 샘플에서 유기 잔여물을 검출하는 것을 바탕으로 합니다.
2) Universal Beer Agar: 양조 산업에서 맞닥뜨릴 수 있는 박테리아와 효모를 배양하기 위해 맥주를 첨가하는 비특이적인 전통적인 미생물 배양 배지입니다. 배양된 군집이 눈에 보일 때까지 최대 10일이 소요될 수 있습니다. 이후 그 군집과 맥주 품질과의 관련성을 판별하기 위해 추가적인 생화학적 식별 과정(예: API 스트립을 통한 식별)이 필요합니다.

Specific tests : 이 검사는 1) 맥주 부패유발원이 어떤 과에 속하는지(예: 젖산 생성 박테리아) 알기 위한 특이적인 선별검사와 2) 특정 박테리아 종의 특이적인 식별 검사로 나눌 수 있습니다. 예상했다시피, 이 검사는 위에서 설명한 비특이적 선별검사보다 더 특이적입니다. 

QC 관리자/양조업자가 "올바른 결정"을 내리기 위해서 어느 정도 수준의 식별이 필요한지는 논의의 대상입니다. 젖산을 생성하는 맥주 부패유발원을 예시로 삼아 봅시다. 

문서화된 맥주 부패유발원의 목록은 박테리아가 맥주라는 환경(예: pH, 알코올 농도, 홉 알파 아이소산의 존재)에 대한 내성을 습득하고 진화함에 따라 지속적으로 진화하고 있습니다. 새로운 종은 이 "적대적인 환경"에서 살아남을 수 있는 것으로 파악되며, 이에 따라 부패유발원이 됩니다.

기술이 특이적인 식별 능력에 초점을 맞추게 될 경우, 적응을 마친 새로운 부패유발원의 출현을 감지하지 못하기 때문에 시간이 지나면 맥주 부패유발원을 누락해 QC 및 경제적인 대가를 치르게 될 위험성을 가집니다. 이와 더불어서, L.brevis 인지 L.buchneri인지와 같은 주어진 부패유발원을 특이적으로 식별하는 것은 양조업자에게 있어서는 필요한 후속 시정 조치에 아무런 영향을 미치지 않습니다. 한편으로 양조업자에게는 맥주라는 열악한 환경 속에서 생존할 수 있는 모든 젖산을 생성하는 맥주 부패유발원을 식별하는 것이 중요합니다. 이것이 horA 및 horC 홉 내성의 존재를 감지하는 것을 택한 특정 기술 플랫폼이 취하는 접근 방식입니다.

대부분의 문제의 원인이 되며 따라서 확인되어야 하는 맥주 부패 미생물의 예: 

1) Lactic acid bacteria beer spoilers (only the relevant Lactobacilli and Pediococci).
2) Lactic acid bacteria beer spoilers containing hop resistance genes (horA and horC).
3) The obligate anaerobic bacteria – Megaspaera spp. and Pectinatus spp.
4) Dekkra spp. yeast (wild yeast – Brettanomyces).
5) Sacharromyces cerevisiae var diastaticus. 

검사 사용의 필요성은 검사의 특이성(양성인 경우 감지된 것이 오직 잠재적인 맥주 부패유발원뿐이도록 하는 것)뿐만 아니라 탐지 한계(검사의 “민감도”)에 따라 달라집니다. 탐지 한계가 충분히 낮지 않으면 맥주 품질이 이미 영향을 받았거나 시정 조치를 취하기에는 너무 늦어 재정적 피해를 초래하고 나서야만 미생물 오염 물질의 존재를 감지할 수 있습니다. 
적절하게 낮은 감지 한계는 ”시정 조치를 위한 시간”을 확보해 줍니다. 이 경우, 탐지 한계는 검사가 확실하게 검출할 수 있는CFU/mL[집락 형성 단위] 형태의 수로 표시됩니다.

threshold value은 다음을 위해 충분히 낮아야 합니다.

1) 감각적인 결함이 맥주에서 발견되기 전에 양성이 감지되도록 하기 
2) 미생물이 맥주의 유통기한 동안 맥주의 품질에 영향을 미칠 수 있을 정도로 성공적으로 증식할 확률이 매우 낮도록 하기. 
3) 양조업자/품질 관리자가 필요한 경우 시정 조치를 취할 수 있도록 충분한 시간을 확보하기. 

샘플을 적응된 농축 배지에 접종(주로 24-48시간 동안)하고 시험 전에 미생물이 증식하도록 주어진 온도의 인큐베이터에 넣는 것과 같은 시험의 민감도를 높일 수 있는 미생물학적 방법이 있습니다. 그러나 빠르게 결과를 받을 수 있다는 이점은 상실됩니다.

기술이 적합한지의 여부는 위의 기준뿐만 아니라 연구소에 배치할 때의 용이성에 따라 달라지며 이는 다음과 같은 여러 요인에 따라 달라집니다.

1) 연구소에서 사용 가능한 공간
2) 현재 연구소에 미생물 배양을 위한 장비가 구비되어 있는지
3) 연구소 관리자가 연구소에 얼마나 많은 시간을 할애하는지
4) 연구소 관리자가 이미 미생물학 기술에 대해 훈련을 받아 숙련되어 있는지.

이 요인들이 정의되면 현재 존재하는 맥주 부패 미생물 검출 기술을 검토할 준비가 된 것입니다.