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문제 정의
- 본 연구에서는 미생물의 고정화에 많이 이용되고 있는 Ca-alginate beads로부터 염분의 흡착 조건을 검토하여 고염분을 사용하는 발효식품 등에 응용하고자 기초실험을 하였다.
가설 설정
- 0.1M에서 부피가 가장 크고 흡착량이 많은 것은 아마도 교차결합을 하고 남은 COOH기가 많다는 것을 의미하며, 이 여분의 COOH기는 이온화하여 염분의 Na와 이온결합으로 일부 흡수된다고 가정 할 수 있다. 그리고 0.
제안 방법
- Bead를 제조 후 경화 용액인 0.1M CaCI2 용액에 처리하는 시 간에 따른 bead의 염분 흡착량과 그 bead의 부피를 조사하였다. Fig.
- Calcium alginate beads의 염분 홉착조건 실험시 1g 의 alginate로 제조된 beads 모두를 16% 소금용액 100ml 이 든 250ml 비이커에 첨가하거나 또는 1g의 alginate로 제조된 beads 모두를 250ml 비이커에 깔고 가제로 덮은 후 이 위에 된장 100g을 넣고 일정 시간 경과 후 염도를 측정하였다.
- 경 화용액으로 calcium chloride를 0.1M, 0.2M 그리 고 1M로 조제하여 실험 및 재료에서 설명한 방법으로 bead를 2.5mm 정도로 균일하게 만들고 경화용액에서 10분간 숙성시킨 후에 염분의 흡착량을 조사하였다. Fig.
- 된장과 고추장은 고체 시료로 250ml beaker에서 12시간을 처리하였고, 그리고 액체시료인 간장과 젓갈은 10분간 처리 후 염분 흡착량을 적정하였다. 그 결과는 Table 2에서 보는 바와 같이 된장, 고추장, 간장 및 젓갈 등의 초기 소금 함량은 각각 18%, 7.
- 2M CaCb 경화용액에 1% sodium alginate 용액을 방울방울 떨어 .뜨려 완전 구형의 beads를 만들었다. 비드의 크기는 분사기의 직경과 외부공기 사출기의 공기 유속에 의해 좌우된다.
- 비드의 크기는 분사기의 직경과 외부공기 사출기의 공기 유속에 의해 좌우된다. 바깥주사바늘(12 gauge) 로부터압축산소의 유속을 조절하여 beads의 크기를 조절하였다. 그리고 내부주사바늘(15 gauge)은 1% sodium alginate 현탁용액이 담긴 비이커와 호스로 연결되어있으며 peristaltic pump로 용액의 양을 조절하였다.
- 본 실험에서도 염분흡착의 최적 농도를 알아보기 위하여 alginate를 0.6%, 1% 및 2%로 bead를 제조하고 이들을 이용하여 염분흡착을 실험한 결과는 Fig. 3과 같다. 결과에서 보는 바와 같이 alginate의 농도가 증가함에 따라 염분 흡착도 증가하나 2%에서는 1%에 비하여 극미하게 증가하는 양상을 보였으며 흡착 효율성으로 보면 1%의 alginate 농도가 최적농도로 나타났다.
- 분리된 내염성 세균은 사면배지 에 저장하고 1주마다 계대배양하면서 이 활성 균을 100ml nutrient broth salts medium으로 37℃에서 2일간 배양 후 3, 000rpm에서 원심분리하여 균체를 얻어 여러 번 증류수로 씻고 이를 1% alginate 용액 100ml과 섞어 위에서 설명한 방법으로 calcium alginate beads를 제조하였다.
- 숙성된 된장으로부터 내염성 미생물의 분리는 nutrient agar에 10%NaCl을 첨 가한 후 도말 평판법으로 배양하여 분리하였으며, 분리된 균을 사면배지로 5℃ 에서 저장하면서 본 실험에 사용하였다.
- 접종, 같은 조건에서 2일간 배양하였다. 이 배양액을 증류수로 여 러 번 씻고 1% alginate 용액과 혼합하여 재료 및 방법에서 설명한 방법으로 염분 내성균을 고정 화한 Ca-alginate bead를 만들고 고정 화하지 않은 bead와 염 분 흡착을 비교하였다. 그 결과는 Fig.
- 적정산도를 조사하기 위하여 시료 5g 또는 5ml 에 증류수 50ml로 정용한 다음 잘 용해하고 10ml을 따로 취하여 페놀프탈레인용액 3방울을 넣고, 0.1N NaOH 로 pH를 8.1 까지 적정하여(또는 중화액의 색 이 연분홍으로 나타날 때까지 적정) 그 소비량으로 나타내었다. 발효액의 pH는 pH meter(Istek Model 730p, Korea)로 직접 측정하였다.
- 즉, beads 제조기를 만들고 이 제조기를 이용하여 beads를 2〜2.5mm 크기로 제조하였으며 고정화 담체로는 sodium alginate(Showa Chemical Co. Ltd) 1g을 250ml 비이커의 100ml 증류수에 녹여 magnetic bar로 회전시키면서 또한 잘 회전하고 있는 250ml 비이커의 0.2M CaCb 경화용액에 1% sodium alginate 용액을 방울방울 떨어 .뜨려 완전 구형의 beads를 만들었다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 고체입자는 Ca-alginate gel로써 D-manuronic acid와 L~guluronic acid의 copolymer인 brown algae에서 발견되는 다당류이다. G이은 alginate 의 guluronic acid block^ Ca 이온 간의 이온결합에 의하여 형성된다.
-
1. 재료
재래식 된장, 고추장 및 간장은 가정에서 제조한 것을 사용하였고, 젓갈은 시판품인 G 식품(주)에서 제조된 것을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- Alginate beads의 제조는 방9)의 방법으로 제조하였다. 즉, beads 제조기를 만들고 이 제조기를 이용하여 beads를 2〜2.
- Calcium alginate beads was incubated for each given time at room temperature. The residue sodium chloride of each sample was measured by Mohr method.
성능/효과
- 16% 소금용액의 pH를 4(산성), 6.8(중성) 및 10(염기성)으로 조정한 후 Ca-alginate bead에 의한 소금의 흡착량을 비교한 결과는 Fig. 6에서 보는 바와 같이 pH 4와 6.8에서는 흡착량이 비슷하였으나 염기성인 pH 10에서는 산성 및 중성 에 비해 20% 정도 흡착량이 증가하였다.
- 저염 된장의 아미노태 질소를 적정한 결고k 원료 된장이 840mg된장 100g, 740 mg/된장 100g, 630mg/된장 100g, 그리고 530mg/된장 100g으로 줄어들었다. 각 시료별 염분 흡착율은 된장이 다른 시료(Doengjang 100%, Kochiyang 86%, Soy sauce 78% and Jeotkal 71%) 보다 가장 높게 나타났다.
- 4%으로 나타났다. 각 시료별 홉착율을 계산해 본 결과 된장의 흡착율을 100%로 하였을 때, 고추장은 흡착율이 86%, 간장은 78%, 그리고 젓갈은 71%로, 된장의 흡착율이 가장 좋음을 알 수 있었다. 이는 각 시료별 영양성분의 구성함량이나 구성 성분의 차이에 의한 결과로 생각할 수 있다.
- 3과 같다. 결과에서 보는 바와 같이 alginate의 농도가 증가함에 따라 염분 흡착도 증가하나 2%에서는 1%에 비하여 극미하게 증가하는 양상을 보였으며 흡착 효율성으로 보면 1%의 alginate 농도가 최적농도로 나타났다. 그러나 bead의 총 부피는 농도와 더불어 비례적으로 증가하였다.
- 10분간 처리 후 염분 흡착량을 적정하였다. 그 결과는 Table 2에서 보는 바와 같이 된장, 고추장, 간장 및 젓갈 등의 초기 소금 함량은 각각 18%, 7.7%, 27.7% 그리 고 26.9%로 나타났으며, bead처 리 후의 염 분 흡착량은 각각 7%, 2.6%, 8.4% 그리 고 7.4%으로 나타났다. 각 시료별 홉착율을 계산해 본 결과 된장의 흡착율을 100%로 하였을 때, 고추장은 흡착율이 86%, 간장은 78%, 그리고 젓갈은 71%로, 된장의 흡착율이 가장 좋음을 알 수 있었다.
- 0)에서 더 높았다. 된장으로부터 내염성 세균을 분리한 후 alginate로 고정화한 beads와 비고 정화한 bead와의 염분 흡착량은 고정화한 bead에의 한 염 분 초기흡착속도가 보다 낮았으며, Ca-alginate bead 제조시 경화용액에 머무는 시간이 길수록 염분흡착율은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 1회 사용한 bead를 증류수에 하루 동안 방치 후 이 bead를 재이용함에 따라 염분 흡착량은 점점 감소하였다.
- 3g 정 도감소되 었다. 또한 bead 크기도 4mm 정도에서 2mm 정도로 작아지면서 bead의 색도가 보다 강하게 변화는 것 같았다. 총 부피로 40ml이 60분 후 24ml 정도로 줄어들었다.
- 증가하였다. 또한 소금이 감소된 된장의 pH를 측정한 결과, 4.90, 5.00, 5.01, 5.02, 그리고 5.03이였으며, 적정산도는 O.lN-NaOH 소모량이 4ml, 3.4ml, 3.2ml, 3.0ml 그리고 3.0 ml이었다. 저염 된장의 아미노태 질소를 적정한 결고k 원료 된장이 840mg된장 100g, 740 mg/된장 100g, 630mg/된장 100g, 그리고 530mg/된장 100g으로 줄어들었다.
- 시료를 된장으로 하여 0시간, 3시간, 6시간, 12시간 및 24시간 후 소금 홉착율은 시간의 경과에 따라 더불어 증가하였다. 또한 소금이 감소된 된장의 pH를 측정한 결과, 4.
- 용질인 소금의 농도에 따라 흡착량을 검토한 결과, 초기농도 4%, 8%, 12% 그리고 16%일 때 각각 흡착량이 1.2g, 2.2g, 3.2g 및 4.2g으로, 흡착율로 나타내면 Fig. 5에서 보는 바와 같이 초기농도가 4%일 때 30%, 8%와 12%에서 27% 그리고 16%일 때는 25%로, 초기 농도가 높을수록 흡착율은 약간씩 낮아지는 경향을 보였다.
- 0 ml이었다. 저염 된장의 아미노태 질소를 적정한 결고k 원료 된장이 840mg된장 100g, 740 mg/된장 100g, 630mg/된장 100g, 그리고 530mg/된장 100g으로 줄어들었다. 각 시료별 염분 흡착율은 된장이 다른 시료(Doengjang 100%, Kochiyang 86%, Soy sauce 78% and Jeotkal 71%) 보다 가장 높게 나타났다.
- 적정산도를 적정 한 결과 O.lN-NaOH의 소비 량은 원료 된장이 4ml이 소모되 었으며 12시간 bead처 리 후의 저염 된장은 약 3ml이 소모되어 pH가 높아짐에 따라 적정 산도가 줄어들었다.
- 12에서와 같이 원료의 아미노태 질소 함량이 840mg으로 나타났으며 bead 처리 시간이 3시간, 6시간, 12시간 및 24시간 경과함에 따라 아미노태 질소 함량 또한 점차 줄어들었다. 즉, 740mg, 630mg, 530mg 및 530mg 순으로 감소하였으며 염분 함량이 최저로 되는 12시간 후의 아미노태 질소 함량이 530mg으로 함량 %로 나타내면 63%로, 37%가 감소되 었다. 이 감소량은 염분 감소량과 비슷하였다.
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