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문제 정의
- 본 실험에서는 우유 또는 난백분말로 만든 젖산균 발효식품에 일정량의 FDP를 첨가하고 동결 또는 동결건조할 때 Lactobacillus acidophilus 생균수의 변화에 미치는 영향을 관찰하였다. 1차의 screen test 에서는 문헌 w 과 예비실험의 결과를 참고로 하여 FDP 5종 (Tween 80: 0.
- 본 연구에서는 우유 또는 난백분말로 만든 젖산균 발효식품에 동결건조 보호제(FDP) 5종을 첨가하고, 젖산균의 생육과 산 생성 및 젖산균 발효식품의 기호 성에 미치는 영향을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 본 실험에서 사용된 FDP는 우유 또는 난 백분 말로 만든 젖산균 발효식품에 들어있는 Lactobacillus acidophilus를 동결(freezing)에 의한 손상으로부터는 보호 효과를 나타내지 않았으나, FDP 가운데 일부는 동결건조(fieeze dryingH 의한 손상으로부터 보호 효과를 나타냈으며, 이러한 효과는 기질(우유 또는 난백분말시료과 FDP의 농도에 따라 차이가 있었다.
- 본 연구의 목적은 우유 또는 난백분말로 만든 젖산균 발효식품에 동결건조 보호제 (Freeze Drying Protectant : FDP)를 첨가하고 FDP가 젖산균의 동결건조 후 생존율과 젖산균 발효식품의 기호성에 미치는 영향을 조사하는 것이다. FDP로는 문헌®과 예비실험의 결과를 참조하여 Tween 80, MSG, inositol, raffinose 및 ascorbate 5종을 선정하였다.
제안 방법
- acidophilus를 동결건조로부터 보호 효과를 나타냈으며, 난백분말 시료에서는 MSG, inositol, raffinose, ascorbate가 보호 효과를 나타냈다. 그런데 MSG(1% 첨가)는 조미료이므로 첨가된 시료의 맛을 젖산균 발효식품과는 다른 맛으로 바꾸고, inositol(1.5% 첨가)은 살균수에 용해가 잘 되지 않아 본 실험에 적합하지 않으므로, 다음의 실험에서는 이 두 물질의 사용을 배제 하고, 우유 시료의 경우는 Tween 80과 ascorbate, 난백분말시 료의 경우는 raffinose와 ascorbate 를 FDP로 사용하였다.
- 2%와 1% 가 적정 농도이며, (ii) 난백분말 시료에 첨가된 raffinose 와 ascorbate는 각각 3%와 1%가 적정 농도이었다. 따라서 이후의 실험에서는 우유시료에는 Tween 80 0.2%, ascorbate 1%를 첨가하고, 난백분말 시료에는 raffinose 3%, ascorbate 1%를 첨가하였다.
- 살균수로 復元하였다. 복원을 위하여 첨가된 살균 수의 중량은 동결건조전의 cell 및 액체시료의 중량과 동결건조 후의 cell 및 건조시료의 중량의 차이로 산정하였다. 생균수와 pH의 측정 방법은 고가 사용한 방법과 같다.
- 본 실험에서는 L. casei와 L. delbrueckii를 발효균 주로 사용하여 우유 시료와 난백분말 시료를 만든 후, 우유 시료에는 Tween 80 0.2%와 ascorbate 1%를 첨가하고, 난백분말 시료에는 raffinose 3%와 ascorbate 1%를 첨가하여 젖산균의 동결건조에 대한 보호 효과를 관찰하였다.
- 젖산균의 생육과 pH를 측정하기 위하여 시료를 30℃ 의 살균수로 復元하였다. 복원을 위하여 첨가된 살균 수의 중량은 동결건조전의 cell 및 액체시료의 중량과 동결건조 후의 cell 및 건조시료의 중량의 차이로 산정하였다.
대상 데이터
- 영향을 관찰하였다. 1차의 screen test 에서는 문헌 w 과 예비실험의 결과를 참고로 하여 FDP 5종 (Tween 80: 0.1%, MSG: 1%, inositol: 1.5%,raffinose : 1.5%, ascorbate : 0.5%)을 사용하였다.
- 것이다. FDP로는 문헌®과 예비실험의 결과를 참조하여 Tween 80, MSG, inositol, raffinose 및 ascorbate 5종을 선정하였다.
- FDP는 균체에 수소 결합과 이온결합을 부여하여 세포막의 구성 성분을 안정화시켜서 세포의 손상을 예방한다고 추정된다. FDP의 작용이 있는 약품이나 물질은 매우 다양한데(5,8), 본 연구에서는 예비실험의 결과를 참고하여 이 가운데서 본 실험의 재료와 구성성분이 중복되지 않고, 혼합이 잘되는 품목 5종을 선택하여 사용하였다.
- Lactobacillus acidophilus (KCTC 2182), Lactobacillus casei (IFO 3425), Lactobacillus delbrueckii (IFO 3202) 균주를 사용하였으며 젖산균의 보존용 배지로는 MRS 한천배지(Difco Lab., USA)를 사용하였다.
- To와 Etzel(11)이 사용한 균주는 Lactococcus cremoris, Lactobacillus pseudoplantarum, Streop- tococcus thermophilus6] , 사용한 FDP는 30% maltodextrin 용액(230 g maltodextrin, 76 g lactose, 3.5 g NaH2PO4 - H2O, 7.1 g N&HPQ, and 685 ml deionized water)이며, 균주는 0.01 M sodium phophate buffeKPB)에 넣었으며, 동결은 dry ice로 실시하고, 동결건조조건은 본 실험의 조건과 차이가 있었다. 한편 Kilara3등(12)은 12종의 보호제가 S.
- , Japan)을 사용하였다. 동결건조 보호제(FDP)로는 Tween 80(1급, Yakuri Pure Chemicals Co.), sodium L-glutamate, sodium L- ascorbate(특급, Yakuri Chemicals Co.), myo-inositol (Research Organics Inc., USA) 및 D-(+)-raffinose pentahydrate(특급, J unsei Chemical Co., Japan)를 사용하였다.
- 젖산균 발효식품 제조의 원료로 시유(매일유업), 난백분말, casein(Sigma Chemical Co., USA)과 포도당 (1급, Yakuri Pure Chemicals Co., Japan)을 사용하였다. 동결건조 보호제(FDP)로는 Tween 80(1급, Yakuri Pure Chemicals Co.
데이터처리
- 실험 결과는 PC-STAT (University of Georgia, USA) softwaigm를 사용하여 F-test(ANOVA와 최소유의 차 검정)로 통계처리하였다.
성능/효과
- 이상의 여러 가지 인자를 고려하면 본 실험의 결과와 To와 Etzel"" 및 Kilara 둥⑫의 동결건조 후 생존율이 다른 이유는 실험 방법과 실험조건의 차이에 기인하는 것이라고 사료된다.
- 얻었다. (1) 본 실험에서 사용된 FDP는 우유 또는 난 백분 말로 만든 젖산균 발효식품에 들어있는 Lactobacillus acidophilus를 동결(freezing)에 의한 손상으로부터는 보호 효과를 나타내지 않았으나, FDP 가운데 일부는 동결건조(fieeze dryingH 의한 손상으로부터 보호 효과를 나타냈으며, 이러한 효과는 기질(우유 또는 난백분말시료과 FDP의 농도에 따라 차이가 있었다. (2) 우유 시료에 첨가된 Tween 80과 ascorbate는 각각 0.
- (1) 본 실험에서 사용된 FDP는 우유 또는 난 백분 말로 만든 젖산균 발효식품에 들어있는 Lactobacillus acidophilus를 동결(freezing)에 의한 손상으로부터는 보호 효과를 나타내지 않았으나, FDP 가운데 일부는 동결건조(fieeze dryingH 의한 손상으로부터 보호 효과를 나타냈으며, 이러한 효과는 기질(우유 또는 난백분말시료과 FDP의 농도에 따라 차이가 있었다. (2) 우유 시료에 첨가된 Tween 80과 ascorbate는 각각 0.2%와 1%가 적정 농도이며, 난백분말에 첨가된 raffinose와 ascorbate는 각각 3%와 1%가 적정 농도이었다. (3) L.
- 2%와 1%가 적정 농도이며, 난백분말에 첨가된 raffinose와 ascorbate는 각각 3%와 1%가 적정 농도이었다. (3) L. casei의 경우 난백분말 시료에서 raffinose와 ascorbate가 FDP의 효과를 나타냈으며, L. delbrueckii의 경우 난백 분말 시료에서 raffinose만이 FDP의 효과를 나타냈다. (4) FDP 첨가시료 가운데 MSG 첨가시료는 MSG의 맛을 나타냈으며, ascorbate 첨가시료는 우유 시료보다 다소 산미가 높았으나 난백분말 시료의 경우에는 산미에 차이가 없었다.
- delbrueckii의 경우 난백 분말 시료에서 raffinose만이 FDP의 효과를 나타냈다. (4) FDP 첨가시료 가운데 MSG 첨가시료는 MSG의 맛을 나타냈으며, ascorbate 첨가시료는 우유 시료보다 다소 산미가 높았으나 난백분말 시료의 경우에는 산미에 차이가 없었다. Tween 80첨가시료는 우유시료나 난백분말시료 보다 조직감이 우수하 였다.
- (ii) FDP 가운데 일부는 동결건조(freeze drying)에 의한 손상으로부터 보호 효과를 나타냈으며, (ⅲ) 기질(우유 또는 난백분말시료)에 따라 FDP의 보호 효과는 차이가 있었다.
- (i) L. cos*의 경우 난백분말 시료에서 raffinose와 ascorbate가 FDP의 효과를 나타냈으며, (ii) L. delbrueckiie] 경우 난백 분말 시료에서 raffinose만이 FDP의 효과를 나타냈다. 이와 같은 결과는 앞에서 관찰한 L.
- (i) 우유시료에 첨가된 Tween 80과 ascorbate는 각각 0.2%와 1% 가 적정 농도이며, (ii) 난백분말 시료에 첨가된 raffinose 와 ascorbate는 각각 3%와 1%가 적정 농도이었다. 따라서 이후의 실험에서는 우유시료에는 Tween 80 0.
- FDP 농도 증가에 따른 pH의 변화를 보면, raffinose 의 경우는 변화가 없었으나, ascorbate의 경우는 첨가농도가 증가할수록 pH도 증가하였다.
- 5, 1%를 첨가하여 FDP로서의 보호 효과를 관찰한 것이다. Raffinose의 경우 동결 후 생존율은 우유시료 93.1%에 비하여 raffinose 첨가시료 84.2~94.1%로 유의적인 차이가 없었으나 (p<0.05), 동결건조 후생존율은 우유 시료 17.4%에 비하여 raffinose 1.5%, 3% 첨가시료가 각각 40.5%와 43%로 유의적인 차이를 보였다 (p<Q05). 한편 ascorbate의 경우도 우유 시료의 경우와 비교하여 동결 후에는 유의적인 차이가 없었으나, 동결건조 후에는 ascorbate 0.
- Table 1(우유시료)과 Table 2(난백분말 시료세 나타난 바와 같이, 우유시료에서는 Tween 80, inositol, ascorbate가 L. acidophilus를 동결건조로부터 보호 효과를 나타냈으며, 난백분말 시료에서는 MSG, inositol, raffinose, ascorbate가 보호 효과를 나타냈다. 그런데 MSG(1% 첨가)는 조미료이므로 첨가된 시료의 맛을 젖산균 발효식품과는 다른 맛으로 바꾸고, inositol(1.
- Table 1은 우유 시료에서 L actdophilus의 생균 수의 변화를 나타낸 것으로 먼저 FDP가 첨가되지 않은 시료를 보면, 동결 전의 균수를 100%로 간주하면 동결 후와 동결건조 후의 생균수는 69.8%와 10.9%로 감소하였다. 한편 우유 시료에 5종의 FDP를 첨가한 경우, 동결 후에는 모든 시료가 우유 시료와 비교하여 유의적인 차이가 없었으나 (p<0.
- Table 6은 L. delbrueckii의 실험 결과로 먼저 우유 시료를 보면, 동결 후에 FDP의 영향을 받지 않았으며, 동결건조 후에도 우유 시료의 생존율(43.6%> 과 FDP 첨가 시료의 생존율(47.8%, 59.2%) 사이에는 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). pH는 L.
- ascorbate 첨가시료는 우유시료보다 다소 산미가 높았다. Tween 80 첨가시료는 조직감이 우유 시료보다 매끄럽고 유연성이 있어서 조직감이 우유 시료보다 우수하였다.
- 4%이며 유의적인 차이는 보이지 않았다 (p<Q05). 그러나 동결건조 후의 생존율은 우유 시료 10.9%에 비하여 Tween 80 첨가시료는 16.1%, 21.4%, 22.5%로 Tween 80의 농도가 높을수록 보호효과도 중가하고 특히 0.2%의 경우는 유의적인 차이를 보였다 (p<0.05). 한편 ascorbate의 경우도우유시료와 비교하여 동결 후에는 유의적인 차이가 없었으나, 동결건조 후에는 ascorbate 0.
- 냄새(odor)는 신선한 요구르트 냄새이었고, 조직감(textur아은- 매끄럽고 결함이 없었으며, 색상(color) 은 유백색이었다. 한편 FDP 첨가시료 가운데 MSG 첨가시료는 MSG의 맛을 나타냈으며.
- 4%로 감소하였다. 동결 후 생균수의 변화를 보면 FDP의 첨가시료와 비 첨가시료 사이에 유의적인 차이가 없었다 (p<0.05). 그러나 동결건조 후의 생균수의 변화를 보면 Tween 80을 제외한 나머지 FDP 첨가 시료는 비 첨가시료와 유의적인 차이를 보였다 (p<0.
- 이상의 결과로 보면 우유 시료 또는 난백분말 시료 어느 경우나 Tween 80첨가시료가 기호성, 특히 조직감이 우수하였는데 그 이유는 Tween 80이 유화 제 또는 계면활성제로서 작용하여 동결건조 후 복원된 시료의 조직감을 개선한 것으로 사료된다.
- 이상의 결과로 보면 일반적으로 FDP의 농도가 높을수록 보호효과도 높았는데, 그렇다고 FDP의 농도를 적정농도 이상 중 가시키는 것은 (1) 고농도의 FDP는 살균 수에서 용해시키기 어렵고, ⅲ)고농도의 FDP는 첨가된 시료의 관능성을 저하시킨다는 점 등을 고려할 때 바람직하지 않다고 사료된다.
- 생육촉진물질의 종류 등)에 따라 차이가 있었다. 이상의 자료로 볼 때, 젖산균 발효식품을 동결건조할 때 생균수의 감소가 매우 현저하므로 동결건조 보호제 등을 사용하여 생균을 보호하는 것이 필요함을 알 수 있다.
- 5%와 43%로 유의적인 차이를 보였다 (p<Q05). 한편 ascorbate의 경우도 우유 시료의 경우와 비교하여 동결 후에는 유의적인 차이가 없었으나, 동결건조 후에는 ascorbate 0.5%와 1% 첨가시료가 생존율 35.4%와 37.3%로 우유시료와 비교하여 유의적인 차이를 보였다 (p<0.05).
- 05). 한편 ascorbate의 경우도우유시료와 비교하여 동결 후에는 유의적인 차이가 없었으나, 동결건조 후에는 ascorbate 0.1% 첨가 시료가 생존율 23.2%로 유의적인 차이를 보였다(pv0.05). FDP 농도 증가에 따른 pH의 변화를 보면, Tween 80의 경우는 변화가 없었으나, ascorbate의 경우는 첨가 농도가 중가할수록 pH도 증가하였다.
- 8% 수준이 었다. 한편 pH는 동결 또는 동결건조에 의하여 거의 변화가 없었으나, FDP 가운데 MSG와 ascorbate 첨가 시료는 다른 시료보다 pH가 높았다.
- 한편 난백분말 시료의 경우를 보면, 동결 후에는 FDP 의 영향을 받지 않았으나 동결건조 후에는 난백 분말 시료의 생존율 9.2%에 비하여 raffinose 첨가시료 19.1%, ascorbate 첨가시료 23.3%로 유의적인 차이를 보였다(p<0.05). pH의 경우는 L.
- 9%로 감소하였다. 한편 우유 시료에 5종의 FDP를 첨가한 경우, 동결 후에는 모든 시료가 우유 시료와 비교하여 유의적인 차이가 없었으나 (p<0.05) 동결건조 후에는 Tween 80, inositol, ascorbate 첨가시료가 유의적인 차이를 나타냈다(p<0.05). 동결 후의 생균수는 69.
후속연구
- Tween 80첨가시료는 우유시료나 난백분말시료 보다 조직감이 우수하 였다. (5) 이상의 결과로 판단하여 본 실험에서 사용된 FDP 가운데 일부는 젖산균의 종류에 따라 다르지만 젖산균 발효식품의 동결건조제품의 제조시 산업적인 이용도 가능할 것으로 기대된다.
- 발효유 또는 발효유에 유사한 젖산균 발효식품은 액상이거나 유체상이므로 부패하기 쉬우며 저장성이 저조하다. 만약 분말, 고체 또는 과립상태의 발효유 또는 젖산균 발효식품을 제조할 수 있다면 (i) 제품의 저장 기간을 상당히 연장할 수 있을 뿐만 아니라, (ii) 다른 식품과 혼합하여 사용하기에 용이하므로 새로운 기능성 식품의 개발에도 큰 도움이 될 것이다.
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