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문제 정의
- 본 연구에서는 분리대두단백을 세 종류의 단백분해효소로 처리하여 젖산균들의 생육을 촉진시키고 frozen soy yogurt의 질감, 풍미 등의 품질을 향상시키고자 하였으며, B. bifidum 으로 단독배양하거나 B. bifidum과 L. acidophilus 또는 B. bifidum과 L. bulgaricus로 혼합배양하여 단백분해효소 및 배양방법이 soy yogurt를 재료로 하여 아이스크림 제조기로 만든 frozen soy yogurt의 생균수, 내산성, 담즙산 내성 및 overrun, 녹아내리는 정도 등의 품질특성과 관능적 특성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 뜬 frozen soy yogurt를 얹는다. 60분 동안 10분 간격으로 메스실린더 바닥으로 녹아 떨어지는 양을 scooper의 용량당 백분율로 계산하였고 녹아내리는 양상을 관찰하였다.
- Frozen soy yogurt를 제조하기 위한 전 단계로써 soy yogurt는 Lee와 Oh의 방법(8)을 약간 변형하여 제조하였다. 즉 효소처리 및 비효소처리된 분리대두단백 용액(분리대두단백 45g+증류수 450 mL)에 soybean oil 20 g, 안정제 2.
- bulgaricus와의 혼합배양에서는 각각 l%(v/v)씩 접종하여 37℃에서 14시간 동안 배양하였다. Tuitewing 등(4)의 방법을 변형하여 배양이 완료된 soy yogurt를 4℃에서 24시간 동안 저장시킨 후 aspartame 0.2g 을 넣고 아이스크림 제조기 (Model HR2305, 1200 mL, Philips Co., USA)로 30분간 교반하여 soft type의 frozen soy yogurt를 제조하였다. 제조된 frozen soy yogurt는 동결에 따른 생균수, 내산성, 담즙산 내성 및 녹아내리는 정도 등의 측정을 위한 시료로 사용하였다.
- 관능검사는 frozen soy yogurt의 콩비린내, 신맛의 정도, 쓴맛, 떫은맛, 입안에서의 질감 및 전반적인 바람직성에 대하여 15명의 관능요원을 대상으로 5점 평점법으로 실시하였다.
- 제조된 frozen soy yogurt는 동결에 따른 생균수, 내산성, 담즙산 내성 및 녹아내리는 정도 등의 측정을 위한 시료로 사용하였다. 관능평가를 위한 시료는 vanilla essence 0.5 mL를 첨가하여 -60℃의 냉동고에서 18시간 냉동시키고 -20℃에서 54시간 저장한 후 4℃에서 1시간 녹여 평가하였다.
- 5로 조정한 후 37℃로 고정된 배양기에서 90분간 배양시킨 다음 생균수 측정과 동일한 조건으로 배양하여 측정하였다. 담즙산 내성은 Jayne과 Joseph(10)의 방법을 변형하여 frozen soy yogurt 1 g을 무균적으로 취하여 멸균 peptone 수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS(Difco, Detroit, MI, USA)배지에 담즙산 성분인 oxgall(Difco, Detroit, MI, USA)를 0.3% 첨가하여 평판배지를 제조한 다음 생균수 측정과 동일한 조건으로 배양하여 담즙산 내성을 측정하였다.
- 분리대 두단백을 단백분해효소로 처리하여 가수분해시킨 후 B. bifidum으로 단독배양하거나 B. bifidum과 L. acidophilus 또는 B. bifidum과 L, bulgaricus로 혼합배양하여 frozen soy yogurt를 제조한 다음 그 품질특성 및 관능적 특성을 측정하였다. 혼합배양시에 단독배양보다 생균수는 더 많았고 담즙산 내성은 더 우수하였으나 내산성은 큰 차이가 없었다.
- 생균수는 제조직후의 soy yogurt와 frozen soy yogurt를 각각 1 g씩 무균적으로 취하여 멸균 peptone 수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS(Difco, Detroit, MI, USA) 배지에 plating 한 후 B. bifidum 은 anaerobic jar(Difco, Detroit, MI, USA)를 사용하여 37℃로 고정된 배양기에서 48~72시간 동안 혐기적으로 배양하였고 L. acidophilus 및 L. bulgaricus는 호기적으로 배양하여 colony 수가 25~250개가 나타나는 평판을 선택하여 산출하였다. 내산성 측정은 Berrada 등(9)의 방법에 따라 frozen soy yogurt에 1.
- 시료의 이취미(off-flavor)는 콩비린내, 쓴맛 및 떫은맛을 평가하였다. 콩비린내는 시료간에 유의차(p<0.
- , USA)로 30분간 교반하여 soft type의 frozen soy yogurt를 제조하였다. 제조된 frozen soy yogurt는 동결에 따른 생균수, 내산성, 담즙산 내성 및 녹아내리는 정도 등의 측정을 위한 시료로 사용하였다. 관능평가를 위한 시료는 vanilla essence 0.
- 효소처리하였다. 즉 10% SPI 용액(w/v)을 만들고 6N NaOH를 이용하여 각각 pH 7.5(A. oryzae로부터 추출된 단백분해 효소), 7.0(bromelain) 및 7.8(α-chymotrypsin)로 조정한 다음 항온수조에서 시료의 온도가 37℃가 되게 하여 조단백질함량의 0.5%(w/w)의 효소를 각각 첨가한 후 20분간 교반하면서 반응시켰다. 효소반응이 끝난 SPI 용액은 즉시 87℃에서 5분간 가열하여 효소를 불활성화시켜 반응을 정지시킨 다음 6N HC1을 이용하여 pH 7.
- 즉 효소처리 및 비효소처리된 분리대두단백 용액(분리대두단백 45g+증류수 450 mL)에 soybean oil 20 g, 안정제 2.5 g을 첨가하여 soy yogurt mix를 제조한 다음 121℃에서 15분간 멸균하였다. 또한 Mailard 반응을 방지하기 위해서 isomaltooligosaccharide 40 g에 증류수 40mL를 첨가하여 수용액으로 만든 다음 121℃에서 15분간 멸균하여 soy yogurt mix와 잘 섞어 주었다.
대상 데이터
- 05%의 L-cystein이 첨가된 MRS broth로 배양하여 사용하였다. B. bifidum, L. acidophilus 및 L. bulgaricus는 37℃로 고정된 배양기에서 24시간 배양하여 soy yogurt 제조에 이용하였다. 요구르트 접종시에는 4℃에서 l,770×g로 20분간 원심분리시킨 다음 상등액을 제거하고 균체만 회수하여 접종하였다.
- L. acidophilus와 L. bulgaricus는 MRS(Difco, Detroit, MI, USA) broth로 배양하였고 Bifidobacterium bifidum은 0.05%의 L-cystein이 첨가된 MRS broth로 배양하여 사용하였다. B.
- 본 연구에 사용된 분리대두단백 (SPI)은 A.D.M.(Decatun, IL, USA)사의 Proten 972를 사용하였고, 안정제는 sodium alginate와 carrageenan의 혼합물인 monoice를 (주)광일에서 제공받아 사용하였다.
- 1 units/mg protein), α-chymotrypsin(C-4129, activity: 54 units/mg protein)은 Sigma사의 제품을 사용하였다. 사용균주는 Bifidobacterium bifidum(KCTC 3176), Lactobacillus acidophilus(ATCC 2182), Lactobacillus bulgar-icus(KCTC 3188)로서 한국생명공학연구원에서 분양받았으며 사용된 올리고당은 isomaltooligosaccharide로 (주)삼양제넥스연구소에서 제공받았다.
- 효소처리에 사용된 Aspergillus oryzae로부터 추출된 단백분해 효소(P-4032, activity: 3.8 units/mg protein) bromelain (B-4882, activity: 6.1 units/mg protein), α-chymotrypsin(C-4129, activity: 54 units/mg protein)은 Sigma사의 제품을 사용하였다. 사용균주는 Bifidobacterium bifidum(KCTC 3176), Lactobacillus acidophilus(ATCC 2182), Lactobacillus bulgar-icus(KCTC 3188)로서 한국생명공학연구원에서 분양받았으며 사용된 올리고당은 isomaltooligosaccharide로 (주)삼양제넥스연구소에서 제공받았다.
데이터처리
- Overrun, 녹아내리는 정도 및 관능검사 결과 얻어진 자료에 대한 통계처리는 SAS package를 사용하였으며 분산분석한 결과 유의차가 있는 항목에 대해서는 Duncan's multiple range test로 시료간의 유의차를 검증하였다.
- a-eMeans with different superscripts in the same column differ significantly by Duncan's multiple range test (p<0.05).
이론/모형
- bulgaricus는 호기적으로 배양하여 colony 수가 25~250개가 나타나는 평판을 선택하여 산출하였다. 내산성 측정은 Berrada 등(9)의 방법에 따라 frozen soy yogurt에 1.25N HC1 을 첨가하여 pH 2.5로 조정한 후 37℃로 고정된 배양기에서 90분간 배양시킨 다음 생균수 측정과 동일한 조건으로 배양하여 측정하였다. 담즙산 내성은 Jayne과 Joseph(10)의 방법을 변형하여 frozen soy yogurt 1 g을 무균적으로 취하여 멸균 peptone 수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS(Difco, Detroit, MI, USA)배지에 담즙산 성분인 oxgall(Difco, Detroit, MI, USA)를 0.
- 녹아내리는 정도는 Shin과 Yoon(12)의 방법에 따라 메스실린더 위에 엉글게 짜인 철망을 얹은 다음 아이스크림용 scooper 뜬 frozen soy yogurt를 얹는다. 60분 동안 10분 간격으로 메스실린더 바닥으로 녹아 떨어지는 양을 scooper의 용량당 백분율로 계산하였고 녹아내리는 양상을 관찰하였다.
성능/효과
- CFU/g정도 감소하여 내산성이 우수하였다. Frozen soy yogurt는 α-chymotrypsin으로 전처리 후 혼합배양한 경우 내산성이 비교적 우수하였으며 A. oryzae로부터 추출한 단백분해효소처리군의 경우는 혼합배양한 시료 중 젖산균의 내산성이 가장 저하되었다. Shan과 jelen(14)은 상업적으로 판매된 요구르트에서 L.
- Frozen soy yogurt의 B. bifidum, L. acidophilus 및 L. bulgaricus의 담즙산 내성 (Table 2)은 효소처리와 배양방법에 따라 차이가 나타났다. 비효소처리군과 bromelain 처리군에서는 B.
- 45%를 형성하였다.α-Chymotrypsin 처리군을 제외한 모든 시료에 있어서 단독배양시에 혼합배양보다 녹아내리는 정도가 더 컸다. 시료의 관능평가 결과 bromelain 처리군과 α-chymotrypsin 처리군의 경우 B.
- 각 Frozen soy yogurt의 산처리 후의 생균수(Table 2)는 산 처리 전보다 전반적으로 102~103 CFU/g정도 감소하여 내산성이 우수하였다. Frozen soy yogurt는 α-chymotrypsin으로 전처리 후 혼합배양한 경우 내산성이 비교적 우수하였으며 A.
- acidophilus의 담즙산 내성을 연구한 결과 두 종류의 균주에서 동결 전·후에 담즙산에 대한 강한 내성을 나타내어 생균수의 변화가 전혀 없었다고 보고하였다. 그러나 본 연구에서 B. bifidum, L. acidophilus 또는 L. bulgaricus의 담즙산에 대한 생존율은 효소처리와 배양방법에 따라 차이를 나타내어 13.6~94.8%이었으며, 혼합배양시 단독배양보다 생존율이 더 높았고 효소처리에 따라서는 A. oryzae로부터 추출한 단백분해효소처리군에서 더 높은 경향을 보였다.
- bulgaricus의 생균수(Table 1)는 soy yogurt의 생균수와 거의 유사하였으므로 동결에 의한 생균수의 감소는 거의 없었다. 그리고 soy yogurt를 아이스크림 제조기에서 30분간 동결하는 동안 유입되는 산소에 의해서도 혐기성균인 B. bifidum의 생균수는 거의 감소되지 않았다. Larioa와 Matin(13)의 연구에서는 우유에 B.
- 또한 단독배양시에는 α-chymotrypsin 처리군을 제외한 모든 시료에서 녹아내리는 양상이 고형분과 수분이 함께 녹아내리는 경향을 나타내었으나, 혼합배양에서는 모든 시료에서 수분만이 분리되어 녹아내리는 양상을 나타내었으므로 고형분과 수분이 함께 녹아내리는 양상을 보인 단독배양에서 보다 그 정도가 매우 낮았다.
- 001). 또한 효소처리군에서는 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양시에 단독배양보다 입안에서의 질감이 더 부드럽다고 평가되었다.
- 001), 이는 콩비린내, 쓴맛 및 떫은맛이 가장 적게 평가되었고 신맛은 가장 좋다고 평가되었으며 입안에서의 질감이 더 부드럽다고 평가되었기 때문이라고 생각된다. 또한 효소처리군에서는 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양시에 단독배양보다 전반적으로 더 바람직하다고 평가되었다.
- 001). 또한 효소처리군의 신맛의 정도는 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양이 단독배양보다 약간 더 좋은 것으로 평가되었는데, 이는 단독배양시에 많이 생성된 acetic aicd가 신맛에 좋지 않은 영향을 미친 것으로 생각된다.
- 001)를 나타내어 효소처리군이 비효소처리군보다 덜 나는 것으로 평가되었다. 모든 시료 중에서는 C-BbLb 시료가 가장 콩비린내가 나지 않는 것으로 평가되었으며 U-Bb 시료가 가장 콩비린내가 나는 것으로 평가되었다. 전반적으로 B.
- bulgaricus의 담즙산 내성 (Table 2)은 효소처리와 배양방법에 따라 차이가 나타났다. 비효소처리군과 bromelain 처리군에서는 B. bifidum과 L. acidophilus 혼합배양시에 담즙산에 대한 높은 내성을 나타내었으며, A, oryzae로부터 추출한 단백분해효소처리군과 α-chymotrypsin 처리군에서는 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양의 경우에 높은 내성을 나타내어 단독 배양보다는 혼합배양시 담즙산에 대한 높은 내성을 나타내었다. Jayne과 Joseph(10)는 soft-serve frozen yogurt에서 B.
- hulgaricus 혼합배양한 시료가 비교적 내산성 및 담즙산 내성이 우수하였다. 시료의 overrun은 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양시에 α-chymotrypsin 처리군에서 가장 높았으며 아이스크림 제조기에서 30분 조작으로 73.45%를 형성하였다.α-Chymotrypsin 처리군을 제외한 모든 시료에 있어서 단독배양시에 혼합배양보다 녹아내리는 정도가 더 컸다.
- α-Chymotrypsin 처리군을 제외한 모든 시료에 있어서 단독배양시에 혼합배양보다 녹아내리는 정도가 더 컸다. 시료의 관능평가 결과 bromelain 처리군과 α-chymotrypsin 처리군의 경우 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양시에 단독배양보다 콩비린내와 쓴맛은 적었고 신맛은 더 좋았으며 전반적으로 바람직하다고 평가되었다. 특히 α-chymotrypsin 처리군의 B.
- 초기 10분 동안은 대부분 시료군의 녹아내리는 정도에 있어서 유의차가 없었으나 시간이 경과함에 따라 녹아내리는 정도가 증가하였다. 시료의 녹아내리는 정도는 B. bifidum 단독배양시에 비효소처리군, A. oryzae로부터 추출한 단백분해효소처리군 및 bromelain 처리군에서 30분 또는 40분 동안 급격히 증가하였으나, 그 이후에는 거의 변화가 없었으며 60분 경과시에는 68.0~77.3%로 α-chymotrypsin 처리군(11.2%)에 비하여 크게 증가하였다. 혼합배양한 시료의 녹아내리는 정도는 비효소처리군이 가장 적었으며 모든 시료가 초기 10분에서 60분 동안 그 정도가 서서히 증가하였다.
- 신맛의 정도는 기호도로 평가한 결과 시료간에 유의차(p<0.001)를 나타내어 모든 시료군 중에서 α-chymotrypsin 처리군이 가장 좋게 평가되었으며 특히 pH 5.66, 산도가 0.58인 C-BbLb 시료의 신맛이 가장 좋게 평가되었다(p<0.001). 또한 효소처리군의 신맛의 정도는 B.
- 모든 시료 중에서는 C-BbLb 시료가 가장 콩비린내가 나지 않는 것으로 평가되었으며 U-Bb 시료가 가장 콩비린내가 나는 것으로 평가되었다. 전반적으로 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양의 경우 단독배양보다 콩비린내가 적게 나는 것으로 평가되었다. 쓴맛과 떫은맛은 모든 시료 중에서 C-BbLb 시료가 가장 쓰지 않으며 떫지 않다고 평가되었고(p<0.
- 전반적인 바람직성은 비효소처리군이 바람직하지 않다고 평가되었으며 모든 시료군 중에서 C-BbLb가 가장 바람직하다고 평가되었는데(p< 0.001), 이는 콩비린내, 쓴맛 및 떫은맛이 가장 적게 평가되었고 신맛은 가장 좋다고 평가되었으며 입안에서의 질감이 더 부드럽다고 평가되었기 때문이라고 생각된다. 또한 효소처리군에서는 B.
- 즉 본 연구에서는 효소처리와 배양방법에 따라 overrun 형성의 차이를 나타내었으며 아이스크림 제조기의 30분 조작으로 α-chymotrypsin 처리군의 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양의 경우 가장 높은 73.45%였으며 다른 시료군에서는 9.33~36.43%의 overrun이 형성되었다. Rajor과 Gupta(5)는 대두고형분과 버터밀크고형분의 비율을 달리하여 제조한 soft type 아이스크림의 overrun을 측정한 결과, 우유로만 제조된 시료군에서는 overrun이 52.
- 콩비린내는 시료간에 유의차(p<0.001)를 나타내어 효소처리군이 비효소처리군보다 덜 나는 것으로 평가되었다. 모든 시료 중에서는 C-BbLb 시료가 가장 콩비린내가 나지 않는 것으로 평가되었으며 U-Bb 시료가 가장 콩비린내가 나는 것으로 평가되었다.
- bulgaricus 혼합배양시에 단독배양보다 콩비린내와 쓴맛은 적었고 신맛은 더 좋았으며 전반적으로 바람직하다고 평가되었다. 특히 α-chymotrypsin 처리군의 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양시에 신맛이 좋았고 쓰지 않았으며 떫지 않았다고 평가되어 가장 바람직하다고 평가되었다.
- bifidum과 L, bulgaricus로 혼합배양하여 frozen soy yogurt를 제조한 다음 그 품질특성 및 관능적 특성을 측정하였다. 혼합배양시에 단독배양보다 생균수는 더 많았고 담즙산 내성은 더 우수하였으나 내산성은 큰 차이가 없었다. 그러나 α-chymotrypsin으로 처리하고 B.
- 2%)에 비하여 크게 증가하였다. 혼합배양한 시료의 녹아내리는 정도는 비효소처리군이 가장 적었으며 모든 시료가 초기 10분에서 60분 동안 그 정도가 서서히 증가하였다.
- Kwon의 연구(6)에서는 점도와 보수력이 overrun에 영향을 준다고 보고하였는데, 점도와 보수력이 클수록 빙결되는 자유수의 함량이 감소되므로 상대적으로 공기의 주입량이 증가되어 overrun이 증가한다고 하였다. 효소처리군 중에서는 단독배양이나 혼합배양의 경우, 전반적으로 α-chymotrypsin 처리군의 overrun이 높은 경향을 나타내었으며 특히 B. bifidum과 L. bulgaricus 혼합배양의 경우는 아이스크림 제조기에서 20분 조작으로 89.48%의 최고치를 나타내었다.
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