5부 - 맥주 부패 검출: 어떤 기술적 선택을 할 것인가?

효과적인 미생물 오염 제어 주체를 연구소에 구현하기 위해서는 원하는 결과 획득 시간과 검사의 특이성 및 민감도에 대한 위의 요구 사항을 고려해야 합니다. 이것이 현재/미래의 연구소의 부패미생물 검출 능력이 소위 말하는 "목표"입니다.
또한, 자금과 연구소를 운영하는 인원의 현재 “기술 목록” 또한 연구소에 갖출 기술을 선택하는 데 중요한 역할을 합니다.

현재 이용 가능한 선택지는 기본적으로 다음 2가지 기술 중 하나로 나뉩니다.
- 전통적 배양 기반 미생물학적 기법
- 분자 생물학(PCR) 기반 신속 미생물학적 기법

대부분의 경우 양조장에서 미생물학 연구소를 만드는 가장 빠르고 쉬운 방법은 양조장의 가장 흔한 부패유발원 미생물인 Lactic Acid Bacteria(Lactobacillus와 Pediococcus)를 모니터링하는 것입니다. 최근에 양조업자들은 Saccharomyces var Diastaticus 문제에도 관심을 가지게 되었는데, 이는 이 미생물이 과발효 및 술통, 병 및 캔에서의 분출을 유발할 수 있기 때문입니다.

미생물의 검출은 다양한 방식으로 시행할 수 있습니다.

이름에서 알 수 있듯이 이 기본적인 기법은 미생물의 성장 능력을 바탕으로 하며, 이는 박테리아의 경우 2-4일, 효모의 경우 5-10일까지 다양합니다. 영업 중인 양조장의 일상적인 의사 결정 과정에서 이 시간은 너무 길어 결정이 이루어져야 하는 기한(예: 효모를 다시 피치할지 여부 / 원통형 압력 탱크에서 병, 캔 혹은 케그로 포장할지 / 유통업체로의 출하) 이후에 결과를 받게 되는 것을 의미할 수 있습니다.

이 방법을 올바르게 수행하려면 기술자가 기본적인 미생물학적 기법들에 대해 적절하게 훈련되어 있어야 합니다.
- 배양 배지의 재수화 / 무균 플레이팅 기술 / 품질 관리 균주의 번식 / 염색(예: 그람 염색) 및 식별 기술(예: API 스트립).

전통적인 미생물학 기법의 종류와 상관없이, 일부 기본 재료가 반드시 필요합니다
- 분젠 버너/프로판 버너
-(25-30°C로 설정 가능한)인큐베이터
-(혐기성 배양을 위한 CO2 발생기)

평판도말법:
- 멸균 배양 배지 플레이트/튜브 + 멸균 고체 배지
- 멸균 1ml 눈금 피펫 + L자형 유리 막대 또는 미생물 루프

멤브레인 여과법:
- 매니폴드(여과 컵 포함)
- 진공 펌프
- 멤브레인 필터(구멍 크기 0.45µm)

기타 방법:
배지의 색이나 배지의 색 변화를 바탕으로 하는 다른 방법들도 존재합니다. 최소한의 비용으로 간단하게 도입할 수 있지만 이러한 방법은 감도와 특이성이 모두 떨어져여 실제로는 맥주 부패유발원이 아닌 "오염"을 감지해 불필요한 부적합 판정/파괴로 이어지거나 잠재적인 맥주 부패유발원의 존재를 완전히 놓칠 수 있습니다. 또한, 이 기법들은 올바른 결정을 내리기 위해 위험을 예측하려고 할 때 도움이 될 수 있는 존재할 수도 있는 미생물들을 정량화할 수 없습니다.

PCR 분석(중합효소 연쇄 반응)은 표적 미생물의 존재를 검출하기 위해 표적 미생물 DNA의 특정 조각을 판별하고 이 DNA 흔적을 증폭(식별하기 위해 배양할 필요 없음!)시키는 현대적인 기술입니다. 

지난 5년 동안 이 기술은 이제 양조장에서 전문적인 미생물학적 교육이나 이전에는 교차 오염을 피하기 위해 필요했었던 멸균실 조건 없이도 자주 사용될 정도(다만, 여전히 좋은 무균 조건에서의 취급 절차를 도입해야 하며, 가능한 경우 층류식 무균 실험대를 사용해야 합니다)로 단순화되었습니다. 좋은 소식은 PCR은 몇 시간 내에 결과를 제공하고, 매우 특이적이고 민감하며, 일반적으로 시스템에 따라서는 작업자가 소비하는 시간이 매우 적다는 것입니다.

필요한 장비:
- 원심분리기
- 열 순환기
- 피펫
VERIFLOW® PCR 부패 검출

목표가 무엇인지에 달려 있습니다. 박테리아/효모가 시각적으로 감지할 수 있을 만큼 충분히 증식하는 것에 의존하는 전통적인 배양 방법은 최근까지는 양조장 연구소의 주류였으며 그 중 상당수가(하지만 전부는 아닌) 참조 기술로 남아 있습니다. 그 본질 때문에 박테리아를 검출하는 데 2-4일이 소요되고 효모의 경우에는 5-10일이 소요되며, 대개 특이성에 대한 주장에도 불구하고 맥주 부패유발원 박테리아와 부패유발원이 아닌 박테리아를 구별하는 것은 쉽지 않기 때문에 부패유발원을 구별하기 위해 추가적인 검사가 필요하며, 둘째로 휴면 상태(알코올, 낮은 pH 및 홉 수지에 노출됨으로 인한 "스트레스" 상태 - 생존 가능하지만 따라서 정상적인 할당 시간에 성장하지 않음, Viable but Non-Culturable, VNC)에 있어서 정상적인 할당된 시간 동안 성장하지 않는 맥주 부패유발원을 놓칠 수 있습니다.

언급한 바와 같이, 사용된 사용 가능한 한천은 부패 관련 생물에 대해 선택적[경험적으로 배타적 선택성이 일반적으로 성립하지 않는다는 것이 보여졌다]이기는 하지만 맥주를 정확히 반영하는 것은 아니며(예: 알코올이 포함되지 않음) 실제 탱크 내에서 일어나는 일과 비교했을 때는 그 능력에 의심이 들게 됩니다. 

결과를 정확하기 이해하고 해석할 수 있는 최적의 능력과 역량을 갖추기 위해서는 연구소 팀이 올바른 수준의 미생물학 교육을 받도록 하는 것이 중요합니다. 다만, 경험이 풍부한 인물이 시행하는 전통적인 배양법은 양조업자에게 귀중한 도구가 될 수 있으며, 지속적인 위험 기반 품질 관리 시스템의 한 부분으로서 현재 일어나고 있는 일에 대한 현장의 큰 그림을 제공합니다. 초기 자본 투자도 적당합니다.

그렇다면 검출하도록 설계된 DNA의 특정 부분을 검출하는 PCR(중합효소 연쇄반응) 기술은 어떤 이점을 가져다 줍니까? 

먼저, 이 방법은 훨씬 더 빠르고(수 일과 비교했을 때 수 시간), 감지 하한선이 더 낮아 맥주 부패유발원으로 인해 품질에 영향이 가기 훨씬 전에 그 존재를 식별할 수 있습니다. PCR은 전통적인 검사법으로는 놓치게 될 휴면 상태(소위 생존 가능하지만 배양 불가능한 상태 -VNC)에 있을 수 있는 박테리아와 효모를 잡아냅니다. 마지막으로, 그 특이성으로 인해 PCR은 검출하길 원하는 생명체, 즉 맥주의 부패유발원만을 감지합니다. 

PCR 검사는 현장의 양조장 연구소에 도입할 경우 양조 과정 도중의 빠른 검증과 최종적인 제품의 신속한 출시를 가능하게 하는 진정한 생산지향적인 검사 도구입니다. 모든 것에는 단점이 존재합니다. PCR 검사의 경우에는 자본 투자인데, 이는 생각보다는 더 영향을 미치지만 동시에 생각보다는 심각하지 않습니다.

이상적으로는, 신속 미생물학 검사법과 함께 전통적인 미생물학 검사법을 실행하면 양조장에서 어떤 미생물이 번식하고 있는지에 대한 전반적인 파악과, 지속적으로 좋은 품질의 맥주를 생산하는 것을 목표로 하는 효율적이고 번영하는 양조장을 만들기 위해 필요한 "생산" 지향적인 해결책을 제공할 수 있습니다.

다만, 양조장에서의 트렌드는 배양 기법을 완전히 대체하는 것입니다.

• 양조장의 연구소에 적합한 기술을 선택하기 전에 품질 관리 계획의 목표가 무엇인지 계획을 세웁니다 
• 세운 목표를 전체 양조장 팀이 공유하도록 합니다.
• "맥주 부패유발원" 검출을 내재화하는 것이 품질 관리의 미래이며, 실질적으로(1) 전통적인 배양 기반 기술과(2) PCR 등의 신속한 미생물학적인 기법 사이의 선택입니다
• 품질 관리에 대한 사전 예방적인 접근 방식을 갖춘 현대적인 수제 맥주 양조장은 PCR 검사를 선택하는 경향이 있습니다. 이는 당일에 결과를 받을 수 있고, 알려진 "맥주 부패유발원"의 감지 및 식별에 있어 특이성이 있으며, 현재 시장에서 사용할 수 있는 단순한 시스템 덕분입니다.