본 연구는 대추를 시료로 하여 발효시간에 따른 생균수, 이화학적 성분 및 항균활성 측정을 위한 목적으로 수행되었다. 발효에는 젖산균인 Latobacillus plantarum과 초산균인 Acetobacter aceti를 이용하였고, 발효 24시간 간격으로 pH, 총산도, 가용성 고형분 및 ...
본 연구는 대추를 시료로 하여 발효시간에 따른 생균수, 이화학적 성분 및 항균활성 측정을 위한 목적으로 수행되었다. 발효에는 젖산균인 Latobacillus plantarum과 초산균인 Acetobacter aceti를 이용하였고, 발효 24시간 간격으로 pH, 총산도, 가용성 고형분 및 환원당 함량, 당산비의 이화학적 성분과 4종의 식중독균에 대한 생육저해도, agar well diffusion assay, minimun inhibitory concentration(MIC) 측정에 의한 항균활성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 발효대추의 L. plantarum는 발효 0시간에 3.98 log CFU/mL에서 48시간에 8.11 log CFU/mL까지 시간이 지남에 따라 유의적으로 증가하였으나(p<0.001), A. aceti는 5%를 접종하여 발효 0시간에 7.31 log CFU/mL에서 발효 72시간에 5.38 log CFU/mL까지 유의적으로 감소하는 경향(p<0.001)을 보여 서로 상이한 결과를 나타내었다.
2. 발효대추의 pH는 젖산 발효의 경우 발효 0시간에 pH 5.01에서 발효 96시간에 pH 3.55로, 시간이 경과함에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.001). 초산 발효에서도 발효 0시간에 pH 4.99에서 발효 72시간에 pH 3.27로 젖산 발효와 유사하게 감소하였으나(p<0.001), 발효 96시간에서는 pH 3.32로 다시 증가하였다. 총산도는 젖산 및 초산 발효에서 발효시간이 경과함에 따라 유의적으로 증가하여(p<0.001) 젖산 발효 96시간에 1.37%, 초산 발효 72시간에 2.05%로 각각 측정되었다. 젖산 발효대추의 가용성 고형분 함량은 발효 0시간에 7.91 °Brix에서 시간이 지남에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(p<0.001). 반면 초산 발효대추에서는 발효 24시간에 8.73 °Brix로 최고값을 보였다가 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.001). 환원당 함량에 있어서는 젖산 발효의 경우 발효가 진행됨에 따라 유의적으로 감소하였다(p<0.001). 초산 발효대추에서는 발효 24시간에 최대값을 나타내었고, 이후 발효시간에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 당산비는 발효가 진행됨에 따라 총산도가 증가하여 젖산 및 초산 발효 0시간에 47.16, 82.78에서 감소하여 젖산 발효 48시간(p<0.001)과 초산 발효 24시간(p<0.001)에 유의적으로 감소하였다.
3. 발효대추의 식중독균 4종에 대한 생육저해 효과를 보면, 두 발효방법 모두 대조군에 비해 억제된 생육을 보였고, 발효시간이 경과함에 따라서도 성장정도가 유의적으로 낮아졌다(p<0.001). 초산 발효대추는 젖산 발효대추보다 더 빨리 발효 24시간부터 생육이 낮아진 곡선 형태로 나타났으며, 그 이후 성장의 변화가 거의 없었다. Clear zone의 크기에서는 젖산 및 초산 발효대추의 농도 1,000 mg/mL에서 발효시간이 지남에 따라 4.00 mm에서 9.42-9.67 및 10.67-11.33 mm로 각각 증가하였다(p<0.001). 초산 발효대추가 더 큰 clear zone을 형성하였으며, 발효 24시간에서는 B. cereus, S. aureus 및 E. coli O157:H7(p<0.05), 발효 96시간에는 B. cereus(p<0.01)와 E. coli O157:H7(p<0.05)에서 젖산 발효보다 각각 유의적으로 높았다. MIC는 발효시간이 경과함에 따라 낮아졌으며, 4종의 식중독균주에서 모두 동일하게 나타났다. 초산 발효대추는 발효 24시간에서 젖산 발효대추보다 작은 MIC값을 보여 높은 항균활성을 나타내었다. 초산 발효 48시간과 유사한 pH를 가진 젖산 발효 72시간에서 MIC를 비교하였을 때 62.5 mg/mL로 동일한 값을 나타내었다.
대추의 항균성분인 triterpenoid는 그 함량이 낮아 다른 약용식물에 비해 항균활성이 낮은 편이다. 이상의 연구 결과를 근거로 볼 때 젖산 및 초산 발효대추의 항균활성은 발효를 통해 생성된 유기산에 의해 나타났으며, 대추 추출물보다는 효과가 낮았지만 천연 항균제로서의 활용 가능성을 충분히 보여주었다. 생육저해도와 MIC 결과에서 초산 발효방법은 발효 2일, 젖산 발효방법은 발효 3일부터 최대 항균활성을 나타내어 초산 발효대추가 젖산 발효대추에 비해 더 효과적이나 단일 종을 사용하였고, 발효시간을 동일하게 하기 위해 발효가 완전히 종료되지 않아 식초의 규격까지는 도달하지 않은 초산 발효의 시료로 진행하였으므로 본 연구의 결과를 식초 제조와 대량생산에 적용하기에는 발효시간을 늘려 해석할 필요가 있다. 더욱이 A. aceti는 절대호기성으로 배양이 까다롭고, 발효 시 용기 안을 산소로 충전하기 위해 발효액을 용량의 10% 이하로 채우기 때문에 시설 및 설비의 투자가 필요하다. 향후 대추 발효과정에서 미생물 증식 저해에 영향을 주는 polyphenol, flavonoid, triterpenoid 및 유기산 등의 성분에 대한 정량적 변화를 분석하고, 관능평가 및 저장성 연구를 통해 식초, 소스 등의 조미식품과 기능성 음료의 상품화가 이루어 질 수 있을 것이다. 또한 다양한 종류의 젖산균과 초산균을 사용하고, 최적화된 발효 시스템을 구축한다면 높은 항균활성을 가지는 발효대추를 생산할 수 있으며, 대추의 소비 증진에도 기여할 것이다.
본 연구는 대추를 시료로 하여 발효시간에 따른 생균수, 이화학적 성분 및 항균활성 측정을 위한 목적으로 수행되었다. 발효에는 젖산균인 Latobacillus plantarum과 초산균인 Acetobacter aceti를 이용하였고, 발효 24시간 간격으로 pH, 총산도, 가용성 고형분 및 환원당 함량, 당산비의 이화학적 성분과 4종의 식중독균에 대한 생육저해도, agar well diffusion assay, minimun inhibitory concentration(MIC) 측정에 의한 항균활성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 발효대추의 L. plantarum는 발효 0시간에 3.98 log CFU/mL에서 48시간에 8.11 log CFU/mL까지 시간이 지남에 따라 유의적으로 증가하였으나(p<0.001), A. aceti는 5%를 접종하여 발효 0시간에 7.31 log CFU/mL에서 발효 72시간에 5.38 log CFU/mL까지 유의적으로 감소하는 경향(p<0.001)을 보여 서로 상이한 결과를 나타내었다.
2. 발효대추의 pH는 젖산 발효의 경우 발효 0시간에 pH 5.01에서 발효 96시간에 pH 3.55로, 시간이 경과함에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.001). 초산 발효에서도 발효 0시간에 pH 4.99에서 발효 72시간에 pH 3.27로 젖산 발효와 유사하게 감소하였으나(p<0.001), 발효 96시간에서는 pH 3.32로 다시 증가하였다. 총산도는 젖산 및 초산 발효에서 발효시간이 경과함에 따라 유의적으로 증가하여(p<0.001) 젖산 발효 96시간에 1.37%, 초산 발효 72시간에 2.05%로 각각 측정되었다. 젖산 발효대추의 가용성 고형분 함량은 발효 0시간에 7.91 °Brix에서 시간이 지남에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(p<0.001). 반면 초산 발효대추에서는 발효 24시간에 8.73 °Brix로 최고값을 보였다가 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.001). 환원당 함량에 있어서는 젖산 발효의 경우 발효가 진행됨에 따라 유의적으로 감소하였다(p<0.001). 초산 발효대추에서는 발효 24시간에 최대값을 나타내었고, 이후 발효시간에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 당산비는 발효가 진행됨에 따라 총산도가 증가하여 젖산 및 초산 발효 0시간에 47.16, 82.78에서 감소하여 젖산 발효 48시간(p<0.001)과 초산 발효 24시간(p<0.001)에 유의적으로 감소하였다.
3. 발효대추의 식중독균 4종에 대한 생육저해 효과를 보면, 두 발효방법 모두 대조군에 비해 억제된 생육을 보였고, 발효시간이 경과함에 따라서도 성장정도가 유의적으로 낮아졌다(p<0.001). 초산 발효대추는 젖산 발효대추보다 더 빨리 발효 24시간부터 생육이 낮아진 곡선 형태로 나타났으며, 그 이후 성장의 변화가 거의 없었다. Clear zone의 크기에서는 젖산 및 초산 발효대추의 농도 1,000 mg/mL에서 발효시간이 지남에 따라 4.00 mm에서 9.42-9.67 및 10.67-11.33 mm로 각각 증가하였다(p<0.001). 초산 발효대추가 더 큰 clear zone을 형성하였으며, 발효 24시간에서는 B. cereus, S. aureus 및 E. coli O157:H7(p<0.05), 발효 96시간에는 B. cereus(p<0.01)와 E. coli O157:H7(p<0.05)에서 젖산 발효보다 각각 유의적으로 높았다. MIC는 발효시간이 경과함에 따라 낮아졌으며, 4종의 식중독균주에서 모두 동일하게 나타났다. 초산 발효대추는 발효 24시간에서 젖산 발효대추보다 작은 MIC값을 보여 높은 항균활성을 나타내었다. 초산 발효 48시간과 유사한 pH를 가진 젖산 발효 72시간에서 MIC를 비교하였을 때 62.5 mg/mL로 동일한 값을 나타내었다.
대추의 항균성분인 triterpenoid는 그 함량이 낮아 다른 약용식물에 비해 항균활성이 낮은 편이다. 이상의 연구 결과를 근거로 볼 때 젖산 및 초산 발효대추의 항균활성은 발효를 통해 생성된 유기산에 의해 나타났으며, 대추 추출물보다는 효과가 낮았지만 천연 항균제로서의 활용 가능성을 충분히 보여주었다. 생육저해도와 MIC 결과에서 초산 발효방법은 발효 2일, 젖산 발효방법은 발효 3일부터 최대 항균활성을 나타내어 초산 발효대추가 젖산 발효대추에 비해 더 효과적이나 단일 종을 사용하였고, 발효시간을 동일하게 하기 위해 발효가 완전히 종료되지 않아 식초의 규격까지는 도달하지 않은 초산 발효의 시료로 진행하였으므로 본 연구의 결과를 식초 제조와 대량생산에 적용하기에는 발효시간을 늘려 해석할 필요가 있다. 더욱이 A. aceti는 절대호기성으로 배양이 까다롭고, 발효 시 용기 안을 산소로 충전하기 위해 발효액을 용량의 10% 이하로 채우기 때문에 시설 및 설비의 투자가 필요하다. 향후 대추 발효과정에서 미생물 증식 저해에 영향을 주는 polyphenol, flavonoid, triterpenoid 및 유기산 등의 성분에 대한 정량적 변화를 분석하고, 관능평가 및 저장성 연구를 통해 식초, 소스 등의 조미식품과 기능성 음료의 상품화가 이루어 질 수 있을 것이다. 또한 다양한 종류의 젖산균과 초산균을 사용하고, 최적화된 발효 시스템을 구축한다면 높은 항균활성을 가지는 발효대추를 생산할 수 있으며, 대추의 소비 증진에도 기여할 것이다.
The objective of this study is to measure the physicochemical characteristics and antibacterial activities of lactic acid and acetic acid fermented jujube (Zizyphus jujuba Miller). Antibacterial activities were assessed by assaying growth inhibitory effect, agar well diffusion, and minimum inhibitor...
The objective of this study is to measure the physicochemical characteristics and antibacterial activities of lactic acid and acetic acid fermented jujube (Zizyphus jujuba Miller). Antibacterial activities were assessed by assaying growth inhibitory effect, agar well diffusion, and minimum inhibitory concentration (MIC). It was found that the viable cell counts of Lactobacillus plantarum in fermented jujube increased significantly over time with 3.98 log CFU/mL at 0 h of fermentation to 8.11 log CFU/mL at 48 h (p<0.001). However, Acetobacter aceti counts showed a significant reduction of about 2 logs CFU/mL at 72 h of fermentation (p<0.001). The pH of lactic acid fermented jujube Miller decreased significantly from 5.01 at the entry of fermentation to 3.55 at 96 h (p<0.001). Similarly, there was a significant decrease in the pH of acetic acid fermented jujube for 72 h, followed by an increase for the next 24 h (p<0.001). Total acidity increased significantly with fermentation duration in both types of fermentation (p<0.001), with 1.37% at 96 h for lactic acid and 2.05% at 72 h for acetic acid. Soluble solids content of lactic acid fermentation decreased significantly over time from 7.91 °Brix at 0 h to 7.09 °Brix at 96 h of fermentation. Soluble solids content for acetic acid fermentation also decreased with time (p<0.001). A significant decrease was shown in soluble solids contents of lactic acid fermented jujube during 96 h (p<0.001), while the highest value for acetic acid fermentation was at 24 h. The highest value of reducing sugar contents, 37.19 mg/mL was found at the start of lactic acid fermentation, which then decreased significantly during 96 h of fermentation time (p<0.001). The reducing sugar content levels for acetic acid fermented jujube were repeatedly rising and falling from 0 h to 96 h of fermentation, and there was no significant difference according to fermentation time. At 0 h, sugar and acid ratio values of both types of fermented jujube were 47.16 and 82.78, but decreased at 48 h and 24 h of fermentation, respectively (p<0.001). The growth of four pathogens, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Salmonella Typhimurium, and Escherichia coli O157:H7 were affected by both types of fermented jujubes. However, inhibition was more significant in acetic acid fermented jujube. Among the four pathogens in similar pH values, a significant difference of growth inhibitory effects was found in both types of fermentation only at 8 h of growth period for B. cereus (p<0.001). The measurement of clear zone using agar well diffusion assay aimed to investigate the antibacterial activity of fermented jujube against foodborne bacteria at intervals of 24 h for 96 h fermentation duration. As a result, the concentration 1,000 mg/mL of lactic acid and acetic acid fermented jujube increased from 4.00 mm to 9.42-9.67 mm (96 h) and 10.67-11.33 mm (72 h) over the fermentation duration, respectively (p<0.001). The size of clear zone formed by acetic acid fermented jujube was bigger than that by lactic acid fermented one at 24 hours of fermentation time. Acetic acid fermented jujube formed a bigger clear zone than lactic acid fermented jujube at 24 h of fermentation time. Significant differences in size of clear zone of B. cereus, S. aureus, and E. coli O157:H7 by fermented jujube at 24 h (p<0.05) and B. cereus (p<0.01) and E. coli O157:H7 (p<0.05) at 96 h fermentation were shown between both types of fermentation, respectively. Comparing the size of clear zone for similar pH in both types of fermented jujube, a significant difference was only found for S. aureus (p<0.05) at 1,000 mg/mL concentration of fermented jujube. The MIC of both types of fermented jujube against all the four foodborne pathogens decreased from 500 mg/mL at 0 h to 62.5 mg/mL at 96 h. MIC of acetic acid fermented jujube was lower than that of lactic acid fermented jujube at 24 h and but both types achieved the highest antibacterial activity at 72 h. When comparing MIC at similar pH between both types, the same concentration of 62.5 mg/mL was recorded. This study has demonstrated that antibacterial activity of fermented jujube is caused by organic acids produced through lactic acid and acetic acid fermentation. However, fermented jujube has lower antibacterial activity compared to other medicinal plant extracts. Nevertheless, this study provided insights on the applicability of fermented jujube as a natural antibacterial agent. Further studies on the quantitative changes in components such as polyphenol, flavonoid, triterpenoid and organic acid that affect the inhibition of microbial growth should be carried out. In addition, the development of optimized fermentation system of jujube including sensory evaluation and storage related test will help the commercialization of seasoned foods and functional beverages.
The objective of this study is to measure the physicochemical characteristics and antibacterial activities of lactic acid and acetic acid fermented jujube (Zizyphus jujuba Miller). Antibacterial activities were assessed by assaying growth inhibitory effect, agar well diffusion, and minimum inhibitory concentration (MIC). It was found that the viable cell counts of Lactobacillus plantarum in fermented jujube increased significantly over time with 3.98 log CFU/mL at 0 h of fermentation to 8.11 log CFU/mL at 48 h (p<0.001). However, Acetobacter aceti counts showed a significant reduction of about 2 logs CFU/mL at 72 h of fermentation (p<0.001). The pH of lactic acid fermented jujube Miller decreased significantly from 5.01 at the entry of fermentation to 3.55 at 96 h (p<0.001). Similarly, there was a significant decrease in the pH of acetic acid fermented jujube for 72 h, followed by an increase for the next 24 h (p<0.001). Total acidity increased significantly with fermentation duration in both types of fermentation (p<0.001), with 1.37% at 96 h for lactic acid and 2.05% at 72 h for acetic acid. Soluble solids content of lactic acid fermentation decreased significantly over time from 7.91 °Brix at 0 h to 7.09 °Brix at 96 h of fermentation. Soluble solids content for acetic acid fermentation also decreased with time (p<0.001). A significant decrease was shown in soluble solids contents of lactic acid fermented jujube during 96 h (p<0.001), while the highest value for acetic acid fermentation was at 24 h. The highest value of reducing sugar contents, 37.19 mg/mL was found at the start of lactic acid fermentation, which then decreased significantly during 96 h of fermentation time (p<0.001). The reducing sugar content levels for acetic acid fermented jujube were repeatedly rising and falling from 0 h to 96 h of fermentation, and there was no significant difference according to fermentation time. At 0 h, sugar and acid ratio values of both types of fermented jujube were 47.16 and 82.78, but decreased at 48 h and 24 h of fermentation, respectively (p<0.001). The growth of four pathogens, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Salmonella Typhimurium, and Escherichia coli O157:H7 were affected by both types of fermented jujubes. However, inhibition was more significant in acetic acid fermented jujube. Among the four pathogens in similar pH values, a significant difference of growth inhibitory effects was found in both types of fermentation only at 8 h of growth period for B. cereus (p<0.001). The measurement of clear zone using agar well diffusion assay aimed to investigate the antibacterial activity of fermented jujube against foodborne bacteria at intervals of 24 h for 96 h fermentation duration. As a result, the concentration 1,000 mg/mL of lactic acid and acetic acid fermented jujube increased from 4.00 mm to 9.42-9.67 mm (96 h) and 10.67-11.33 mm (72 h) over the fermentation duration, respectively (p<0.001). The size of clear zone formed by acetic acid fermented jujube was bigger than that by lactic acid fermented one at 24 hours of fermentation time. Acetic acid fermented jujube formed a bigger clear zone than lactic acid fermented jujube at 24 h of fermentation time. Significant differences in size of clear zone of B. cereus, S. aureus, and E. coli O157:H7 by fermented jujube at 24 h (p<0.05) and B. cereus (p<0.01) and E. coli O157:H7 (p<0.05) at 96 h fermentation were shown between both types of fermentation, respectively. Comparing the size of clear zone for similar pH in both types of fermented jujube, a significant difference was only found for S. aureus (p<0.05) at 1,000 mg/mL concentration of fermented jujube. The MIC of both types of fermented jujube against all the four foodborne pathogens decreased from 500 mg/mL at 0 h to 62.5 mg/mL at 96 h. MIC of acetic acid fermented jujube was lower than that of lactic acid fermented jujube at 24 h and but both types achieved the highest antibacterial activity at 72 h. When comparing MIC at similar pH between both types, the same concentration of 62.5 mg/mL was recorded. This study has demonstrated that antibacterial activity of fermented jujube is caused by organic acids produced through lactic acid and acetic acid fermentation. However, fermented jujube has lower antibacterial activity compared to other medicinal plant extracts. Nevertheless, this study provided insights on the applicability of fermented jujube as a natural antibacterial agent. Further studies on the quantitative changes in components such as polyphenol, flavonoid, triterpenoid and organic acid that affect the inhibition of microbial growth should be carried out. In addition, the development of optimized fermentation system of jujube including sensory evaluation and storage related test will help the commercialization of seasoned foods and functional beverages.
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