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문제 정의
- 본 연구에서는 각각 강력한 항균 활성을 나타내는 e-pol- ylysine과 grapefruit seed extract의 혼합물 및 e-polylysine 과 glyceride 혼합물의 식품부패균에 대한 항균력을 검 색하고, 포장 쌀밥이나 김밥 등에 적용하고자 하는 목적으로 쌀밥에 응용하였을 때 처리 농도에 따른 쌀밥의 관능적인 변화 및 항균 활성에 대해 조사하였다.
가설 설정
- 1) Final cell concentration for each bacterium was approximately 1x10° CFU/mL.
- 1)Final cell concentration for each bacterium was approximately , 1 x 10* 2 3 * 5 CFU/mL.
- 2)Means with different letters within a column are significantly different (a =0.05).
제안 방법
- "Polylysine에 grapefruit seed extract와 glyceride를 각각 혼합한 항균 보존제의 식품부패균에 대한 항균 효과를 MIC test와 실제 쌀밥에 적용하였다. 두 혼합 항균제 모두 clear zone을 나타내었으나, E-polylysine과 grapefruit seed ex tract 혼합물이 £-polylysine과 monoglyceride 혼합물보다 약 배정도 낮은 minimum inhibitory concentration을 보였다.
- 10°C와 20°C에서 저장된 시료에 180 g의 멸균수를 넣고 2분간 잘 혼합한 다음 상 등액 100 虬를 plate count agar에도 말하여 30°C에서 48시간 동안 배양한 후 총균수를 측정하였다. E.
- E. c泌에 대한 생육억제 효과를 측정하기 위해 0.3, 0.5 l%(w/w) 농도의 항균제가 포함된 쌀밥의 냉각과정에서 전배 양한 E. coli를 최종농도가 伸 CFU/mL 되도록 하여 접 종하고, 72시간 동안 20°C에 저장하면서 12시간마다 꺼내어 sample을 채취하였匸}.이를 100 g의 멸균수에 넣고 잘 혼합한 후, 상 등액 0.
- Polylysine 혼합항균제의 항균 활성 시험은 paper disk me- thod를 이용하여 6가지 균주를 대상으로 측정하였다 (19). 전배 양한 배지 1 mL를 50°C로 냉각한 top agar 5 mL가 포함된 screw cap tube에 넣고 흔든 후 미리 제조된 hard agar에 분주하였다.
- coli는 가장 잘 알려진 식중독균으로 빈번하게 문제가 발생 하는 균이 다.。[를 밥에 넣어 오염시 켰을 때 무처 리 군과 농도를 달리하여 처리한 것을 비교하였다(Fig. 5). 항균 제의농도가 높아질수록 E.
- 전배 양한 배지 1 mL를 50°C로 냉각한 top agar 5 mL가 포함된 screw cap tube에 넣고 흔든 후 미리 제조된 hard agar에 분주하였다. 멸균된 핀셋으로 disk를 미리 만든 top agar에 올려 놓고 대조구와 항균제를 5 J1L씩 접종한 후 37°C에서 24 시간동안 배양한 다음 disk 주변의 clear zone(mm)을 측정하여 항균력을 검색하였다. 이때 negative control로 멸균수를, positive control로 ampicillin을 5, 000 ppm을 사용하였다.
- 쌀 250 g을 상온의 증류수로 5번 수세한 후 쌀 무게의 1.4배 (w/w)에 해당하는 물과 쌀 무게의 0.3, 0.5, l%(w/w)의 비율로 항균제를 각각 넣고 30분간 침지시킨 다음 전기보온밥솥 (LG Co., Korea)으로 30분간 취반하였다. 이렇게 취반된 밥은 상온에서 냉각시킨 후 일정 크기의 용기에 20 g씩 분할하여 넣고 1Q°C와 20°C에 보관하였다.
- 쌀밥에 glyceride 첨가제를 농도별로 분주하여 저장기 간에 따른 총균 수의 변화를 측정하여 항균 활성 을 측정 하였다 (Fig. 3). 실험 결과, £-polylysine과 glyceride의 혼합항균제를 쌀밥에 첨가했을 때 농도를 달리한 모든 시료에서 저 장기간이 길어질수록 총균 수의 증가를 볼 수 있었다.
- 취반시 첨가된 항균제의 농도에 따른 관능적인 영향을 알아보기 위해 훈련된 패널인 20명을 대상으로 30°C에서 유지된 밥의 냄새, 맛, 조직감, 전체적인 기호도에 대해서 비구간 9점 line scale 법을 이용하여 검사를 수행하였다. 검사결과는 SAS(22)를 사용하여 5% 유의 수준에서 Duncan怎 multiple range test로서 검증하였다.
- 항균제의 농도를 달리하여 첨가한 쌀밥을 상온에서 냉각시킨 후관능검사를 실시하였다. 외관, 맛, 조직감, 전체적인 기호도에 대한 검사결과(Table 3), 냄새, 맛과 입안에서의 조직감에 있어서 농도에 따른 모든 처리 군 간에 유의적 인 차이가 없는 것으로 나타났으나, 전체적인 기호도에 있어서 1% 첨가군이 유의적인 차이를 보여 항균제 첨가를 인지하는 것으로 보였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 항균제는 "polylysine과 glyceride 혼합물 및 £-polylysine과 grapefruit seed extract 혼합물((주) 신승하이 켐)을 구입하여 사용하였다. 항균 활성의 적용을 위한 쌀은 일반 미 (충남 당진)를 사용하였고, 항균력 검색을 위해 paper disk(diameter: 6 mm, Whatman Co.
- , England)를이 용하였다. 균주는 한국 유전 자은행에서 분양받은 것 으로, Bacillus cereus(ATCC 21768), Escherichia coli DH5 a, Pseudomonas aeruginosa(ATCC 27853), Staphylococcus gallinarum(ATCC 35539), Staphylococcus aureus(ATCC 25923), Staphylococcus lentus(, ATCC 29070)를 대상으로 항균력 검색을 하였으며, 균체의 생육 배지로는 nutrient broth (Difco Co., USA), tryptic soy broth(Difco Co., USA)와 LB broth(Difco Co., USA)를 각각 사용하였다. 또, 총균 수 측정을 위해 사용한 배지는 plate count agar(Difco Co.
- 켐)을 구입하여 사용하였다. 항균 활성의 적용을 위한 쌀은 일반 미 (충남 당진)를 사용하였고, 항균력 검색을 위해 paper disk(diameter: 6 mm, Whatman Co., England)를이 용하였다. 균주는 한국 유전 자은행에서 분양받은 것 으로, Bacillus cereus(ATCC 21768), Escherichia coli DH5 a, Pseudomonas aeruginosa(ATCC 27853), Staphylococcus gallinarum(ATCC 35539), Staphylococcus aureus(ATCC 25923), Staphylococcus lentus(, ATCC 29070)를 대상으로 항균력 검색을 하였으며, 균체의 생육 배지로는 nutrient broth (Difco Co.
데이터처리
- 검사결과는 SAS(22)를 사용하여 5% 유의 수준에서 Duncan怎 multiple range test로서 검증하였다.
이론/모형
- Paper-disk법 을 이용하여 £-polylysine과 glyceride 혼합물 및 &-polylysine과 grapefruit seed extract 혼합물의 항균력을 알아보았고(Fig. 1), 그 결과를 Table 1에 나타내 었다. 두 항균제에 대해서 Bacillus cereus, Escherishia coli DH5 a, Staphylococcus gallinarum, Staphylococcus aureus, Staph ylococcus lentus, Pseudomonas aeruginosa 모두 항균력 을보여 clear zone을 형성하였는데 (Fig.
성능/효과
- 2)The MIC represents the concentration of minimum inhibitory concentration that showed no growth after 24 hr incubation.
- 8 -Polylysine과 glyceride 혼합물 및 Epolylysine과 grape fruit seed extract 혼합물이 6가지 식품부패균의 생육을 억제하는 최소 농도를 비교해 보았고 (Fig. 2), 그 결과 grape fruit seed extract와 e-polylysine의 혼합 항균제가 glyceride 와 polylysine의 혼합항균제보다 약 100배 정도의 강한 항균효과를 보였다(Table 2). 그러나 두 항균 제 모두 다른 분류의미생물에 비해E.
- 두 혼합 항균제 모두 clear zone을 나타내었으나, E-polylysine과 grapefruit seed ex tract 혼합물이 £-polylysine과 monoglyceride 혼합물보다 약 배정도 낮은 minimum inhibitory concentration을 보였다. Glyceride 첨가제의 실험에서 Bacillus cereus와 Pseudomonas aerugines의 경우 0.1 jiL/mL에서 생육이 저해된 것에 반해 Escherishia coli 의 경우 15 uL/mL 에 저 해되어 E. coliA 이항균제에 대하여 강한 저항성을 보 이는 것으로 나타났다. 취반시 glyceride 혼합항균제를 여러 농도별 (0.
- coli 균이 다른 균에 비하여 높은 MIC를 갖는 특성을 보이는 것은 신갈나무 잎 추출물을 이용한 연구(19)와 식용 가능한 약용식물 추출물의 항균 특성 연구(21) 보고와 일치하였다. Gly ceride 첨가제는 대상균 주 중 S. aureus 에 대해 가장 낮은 농도에서 생육을 저해하여 가장 강한 활성을 보였다. S.
- 그러나 두 항균 제 모두 다른 분류의미생물에 비해E. c(泌에 대하여는 높은 농도를 처리했을 때 생육을 억제하는 것으로 나타났다.
- 실험 결과, £-polylysine과 glyceride의 혼합항균제를 쌀밥에 첨가했을 때 농도를 달리한 모든 시료에서 저 장기간이 길어질수록 총균 수의 증가를 볼 수 있었다. 그러나 항균제의 농도가 증가함에 따라 무첨가군에 비해 총균수가 현저히 감소하는 것으로 보아 쌀밥에 적용하였을 때에도 항균제가 활성을 나타냄을 알 수 있었고, 취반 시 가해지는 고열에도 항균제가 활성을 잃지 않는다고 사료된다. 또한 £-poly- lysine과 glyceride의 혼합항균 제 1% 첨가군을 10°C와 20°C 의 서로 다른 온도에서 저장하였을 때 (Fig.
- 1), 그 결과를 Table 1에 나타내 었다. 두 항균제에 대해서 Bacillus cereus, Escherishia coli DH5 a, Staphylococcus gallinarum, Staphylococcus aureus, Staph ylococcus lentus, Pseudomonas aeruginosa 모두 항균력 을보여 clear zone을 형성하였는데 (Fig. 1), glyceride 첨가군보 匸+ grapefruit seed extract 첨가군의 clear zone들이 6~ 11 mm정도 더 크게 나타났다. 전체적으로 Staphylococcus 종의 clear zone이 다른 종에 비하여 3~5 mm 더 크게 나왔고, 그 중 S aureus의 clear zone이 가장 큰 영역을 보였다.
- 실제 쌀밥에 적용하였다. 두 혼합 항균제 모두 clear zone을 나타내었으나, E-polylysine과 grapefruit seed ex tract 혼합물이 £-polylysine과 monoglyceride 혼합물보다 약 배정도 낮은 minimum inhibitory concentration을 보였다. Glyceride 첨가제의 실험에서 Bacillus cereus와 Pseudomonas aerugines의 경우 0.
- 그러나 항균제의 농도가 증가함에 따라 무첨가군에 비해 총균수가 현저히 감소하는 것으로 보아 쌀밥에 적용하였을 때에도 항균제가 활성을 나타냄을 알 수 있었고, 취반 시 가해지는 고열에도 항균제가 활성을 잃지 않는다고 사료된다. 또한 £-poly- lysine과 glyceride의 혼합항균 제 1% 첨가군을 10°C와 20°C 의 서로 다른 온도에서 저장하였을 때 (Fig. 4), 10°C 저장 군이 더 낮은 성장을 나타냈는데 이것으로 보아 낮은 온도에서 미생물의 생육이 저해됨을 알 수 있었다. £-Polylysine과 같이 천연항균물질로 분류되는 bacteriocin에 대한 Jung과 Lee(26) 의 연구를 살펴보면, pH가 낮은 산성음료를 음용할 때 충치원인균(£.
- cc戒에 대한 생육억제 농도에 대해 각각 다른 농도가 적용됨을 알 수 있었다. 또한 저장온도를 10°C와 20°C로 달리하여 대장균의 생육 저해 효과를 살펴본 결과(Fig. 6), 총 균수의 경우와 유사하게 나타났고, 이는 낮은 온도에서 생육이 더 효과적으로 저해됨을 알 수 있었다.
- 3). 실험 결과, £-polylysine과 glyceride의 혼합항균제를 쌀밥에 첨가했을 때 농도를 달리한 모든 시료에서 저 장기간이 길어질수록 총균 수의 증가를 볼 수 있었다. 그러나 항균제의 농도가 증가함에 따라 무첨가군에 비해 총균수가 현저히 감소하는 것으로 보아 쌀밥에 적용하였을 때에도 항균제가 활성을 나타냄을 알 수 있었고, 취반 시 가해지는 고열에도 항균제가 활성을 잃지 않는다고 사료된다.
- 5%, 1%)로 첨가시 킨 쌀밥을 72시간동안 저 장하였을 때 총균수는 항균제의 농도가 증가할수록 감소하는 경 향을 보였다. 쌀밥에 E. 8〃를 접종하여 항균제 농도에 따른 생육 억제 효과를 측정한 결과 항균제 농도가 높을수록 강하게 생육을 억제하였다. 항균제가 쌀밥의 관능에 미치는 영향은 맛, 냄새, 입안에서의 조직감에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 전체적인 기호도에서 1% 첨가군이 유의적인 차이를 보여 0.
- 후관능검사를 실시하였다. 외관, 맛, 조직감, 전체적인 기호도에 대한 검사결과(Table 3), 냄새, 맛과 입안에서의 조직감에 있어서 농도에 따른 모든 처리 군 간에 유의적 인 차이가 없는 것으로 나타났으나, 전체적인 기호도에 있어서 1% 첨가군이 유의적인 차이를 보여 항균제 첨가를 인지하는 것으로 보였다. 무처리 군과 0.
- 1), glyceride 첨가군보 匸+ grapefruit seed extract 첨가군의 clear zone들이 6~ 11 mm정도 더 크게 나타났다. 전체적으로 Staphylococcus 종의 clear zone이 다른 종에 비하여 3~5 mm 더 크게 나왔고, 그 중 S aureus의 clear zone이 가장 큰 영역을 보였다. 그 외 에도 Heo와 Cho(23)의 연구 결과에 따르면, poly lysine으로 항균력을 검사 힌, 결과 gram-negative균, gram-positive 균 및 yeast등폭넓은 미생물 영역에 대하여 넓은 범위의 처리온도(40°C〜 150°C)와 pH(4~10) 영역에서 뚜렷한 항균력을 보였다고 보고하여 본 연구에서 사용한 미생물보다 더 넓은 영역에서 항균 활성을 나타냄을 알 수 있었다.
- coliA 이항균제에 대하여 강한 저항성을 보 이는 것으로 나타났다. 취반시 glyceride 혼합항균제를 여러 농도별 (0.3%, 0.5%, 1%)로 첨가시 킨 쌀밥을 72시간동안 저 장하였을 때 총균수는 항균제의 농도가 증가할수록 감소하는 경 향을 보였다. 쌀밥에 E.
- 5). 항균 제의농도가 높아질수록 E. coli의 생육은 저해되는 경향을 보였고, MIC로 적용한 0.3%처 리 군의 경우 무처 리 군과 큰 차이 가없었으나, 1% 처리군의 경우 균의 성장은 현저하게 저해됨을 보여주었다. E.
- 항균성 과 관능검사의 결과를 통해 볼 때 쌀밥의 저장성을향상시키면서 관능적인 차이가 감지되지 않는 0.5% 처리 군이 실생활에 적용 가능할 것으로 사료된다. 항균제 농도별로 식품에 적용시켜 본 결과, 우수한 항균 활성을 나타내면서 관능적으로 유의적인 차이를 나타내지 않는 범위를 나타내었지만, 더 높은 생육억제 효과를 안전한 범위 내에서 적용하기 위해 관능적인 유의성을 보이지 않으면서 미생물의 생육을 억 제 하는 항균제에 대한 계속적인 연구가 이루어져 야 할 것으로 생각되어진다.
- 8〃를 접종하여 항균제 농도에 따른 생육 억제 효과를 측정한 결과 항균제 농도가 높을수록 강하게 생육을 억제하였다. 항균제가 쌀밥의 관능에 미치는 영향은 맛, 냄새, 입안에서의 조직감에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 전체적인 기호도에서 1% 첨가군이 유의적인 차이를 보여 0.5%의 첨가가 적합한 것으로 나타났다.
후속연구
- 5% 처리 군이 실생활에 적용 가능할 것으로 사료된다. 항균제 농도별로 식품에 적용시켜 본 결과, 우수한 항균 활성을 나타내면서 관능적으로 유의적인 차이를 나타내지 않는 범위를 나타내었지만, 더 높은 생육억제 효과를 안전한 범위 내에서 적용하기 위해 관능적인 유의성을 보이지 않으면서 미생물의 생육을 억 제 하는 항균제에 대한 계속적인 연구가 이루어져 야 할 것으로 생각되어진다.
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