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문제 정의
- 호상요구르트는 용기에 충전후 발효하는 set 요구르트와 발효 종료 냉각후 용기에 충전하는 stirred 요구르트로 분류되어지며, 국내의 경우 대부분의 업체들이 과일쨈 등을 혼합한 stirred 요구르트를 생산하고 있다. 따라서 본 연구에서는 EPS 생성 유산균으로 알려진 S. thermophilus St-Body 1 의 발효 조건에 따른 발효 특성과 EPS 생성량, 물성학적 특성을 비교하여 EPS 생성 유산균을 이용한 stirred 요구르트 제조의 기초 자료로 활용하고자 실시하였다.
- 본 연구에서는 EPS 생성 유산균인 S. thermophilus St-Body 1을 발효 온도 및 시간별로 EPS를 분리하여 발효 조건이 EPS 생성에 미치는 영향과 EPS 생성량이 stirred 요구르트의 점도 syneresis, 물성, 관능검사에 미치는 영향에 대하여 조사 하였다. pH와 유산 함량 변화는 온도에 따라 다른 경향을 보였으며, 발효 온도가 높을수록 pH 감소가 빠르게 진행되고 6, 12시간에 많은 유산이 생성되었다.
제안 방법
- 1 N NaOH로 적정하여 그 소모량으로 유산 함량을 계산하였다. pH 측정은 pH Meter(model 520A, Orion, USA)를 사용하여 2회 반복 측정하였다.
- 관능검사는 Shin 등(1995)의 방법에 준하여 발효 종료 후 4℃에서 2일간 보관한 시료에 대해서 stirred yogurt 전문 관능 검사 요원 4명을 선정하여 오전과 오후 2회에 걸쳐서 풍미(flavor & taste)는 1~10점, 조직 (body & texture)과 외관(appearance & color)은 1~5점의 범위로 실시하였다. 관능검사 결과는 SAS package program을 이용하여 ANOVA 처리하였으며, 유의성 검정은 Duncan's multiple range test를 이용하여 분석하였다.
- 냉각한 발효액 30 g을 50 mL 원심분리관에 취하고 4℃에서 24시간 보관 후 1,500 rpm, 10분간 원심분리하여 분리된 상등액의 무게로 syneresis(%)를 계산하였다(Keogh and O'Ke- nnedy, 1998).
- 냉각한 발효액을 4℃에서 24시간 보관 후 Rheometer(NMR 2002J type, Fudoh, Japan)를 사용하여 경도(hardness), 접착성 (adhesiveness), 점착성(cohesiveness), 탄력성(elasticity)을 측정 하였다(Shin et al., 1995). 기기 조건은 adapter No.
- 002%(w/v)을접종하여 24시간 배양한 후 발효액 제조용 유산균주를 사용하였다. 발효액은 10%(w/v) 탈지분유를 증류수에 용해하여 100℃, 10분 열처리 후 배양한 S. thermophilus St-Body 1을 2%(v/v) 접종하고, 31, 34, 37, 40℃에서 각각 6, 12, 24, 30시간 배양시킨 후 다공판 플런저(disc, diameter 75.8 mm; bar, 40 cm; pore, I.D. 9.15 mm)를 이용하여 동일한 힘으로 20회에 걸쳐서 균일하게 커드를 분쇄하고, 냉각수에 냉각하였다.
- 발효액 5 g을 50 mL 원심분리관에 취하고, 증류수 5 mL를 첨가하여 혼합한 후 다시 20% trichloroacetic acid(TCA) 20mL을 첨가하여 혼합하였다. 혼합한 시료를 상온에서 2시간방치 후 20, 000 rpm, 10분간 Beckman J2-21 ME(Beckman, USA)로 원심분리하고, 상등액을 0.2 µm 필터(Acrodisc LC13 PVDF, Gelman, USA)로 여과하여 Table 1의 조건으로 HPLC (Waters Alliance System, Waters, USA)를 이용하여 유당 함량을 분석하였다.
대상 데이터
- thermophilus St-Body 1을 Chr. Hansen(Denmark)에서 구입하여 멸균한 10%(w/v) 탈지분유{Seoulmilk, Korea) 배지에 0.002%(w/v)을접종하여 24시간 배양한 후 발효액 제조용 유산균주를 사용하였다. 발효액은 10%(w/v) 탈지분유를 증류수에 용해하여 100℃, 10분 열처리 후 배양한 S.
데이터처리
- 관능검사는 Shin 등(1995)의 방법에 준하여 발효 종료 후 4℃에서 2일간 보관한 시료에 대해서 stirred yogurt 전문 관능 검사 요원 4명을 선정하여 오전과 오후 2회에 걸쳐서 풍미(flavor & taste)는 1~10점, 조직 (body & texture)과 외관(appearance & color)은 1~5점의 범위로 실시하였다. 관능검사 결과는 SAS package program을 이용하여 ANOVA 처리하였으며, 유의성 검정은 Duncan's multiple range test를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- EPS는 de Vuyst 등(1998)의 방법에 준하여 분리하였으며, 분리한 EPS는 증류수에 24시간 투석 (molecular weight cut-off : 3, 500)하여 잔여 당 성분을 제거한 후 동결건조기(FD-81, Eyela, Japan)를 이용하여 동결건조하였다. EPS의 총당 함량은 Dubois 등(1956)의 방법에 의하여 측정하였다.
- EPS는 de Vuyst 등(1998)의 방법에 준하여 분리하였으며, 분리한 EPS는 증류수에 24시간 투석 (molecular weight cut-off : 3, 500)하여 잔여 당 성분을 제거한 후 동결건조기(FD-81, Eyela, Japan)를 이용하여 동결건조하였다. EPS의 총당 함량은 Dubois 등(1956)의 방법에 의하여 측정하였다.
- 유산 함량은 AOAC(1995) 방법에 준하여 발효 종료한 발효액 9 g에 증류수 18 mL와 1% 페놀프탈레인 용액 0.5 mL를 첨가한 후 0.1 N NaOH로 적정하여 그 소모량으로 유산 함량을 계산하였다. pH 측정은 pH Meter(model 520A, Orion, USA)를 사용하여 2회 반복 측정하였다.
성능/효과
- 8과 같다. 31, 34, 37℃와 동일하게 발효 시간이 증가할수록 점도는 증가하였으며, EPS 생성량이 최저인 30시간에 높은 점도가 측정되었다. EPS 생성량이 가장 많은 12시간의 최고 점도는 205,000 cp이었고, EPS 생성량이 가장 적은 30시간의 최고 점 도는 302,000 cp이었다.
- 각 온도 및 발효 시간별 관능검사 결과는 Table 4와 같다. 31℃에 발효한 요구르트의 풍미는 30 시간에 가장 높은 수치를 나타냈으며, 조직과 외관은 24, 30시간에 유의적으로 높은 수치를 나타냈다. 34℃에서는 풍미는 24시간에 가장 높은 수치를 나타내었고, 조직과 외관은 24, 30시간에 가장 높은 수치를 얻었다.
- 31℃에서 S. thermophilus St-Body 1은 발효 12시간에 최대량의 EPS가 생성되었고, 발효시간이 진행될수록 조금씩 감소함을 보였다(Fig. 1), 34℃에서의 S. thermophilus St-Body 1은 발효 6, 12시간에 많은 양이 분리되었고, 24, 30시간에는 분리량이 급격히 감소하였다((Fig. 2), 37℃에서의 EPS 생성량은 발효가 진행됨에 따라 증가하여 24시간에 최대량이 분리되었다((Fig. 3). 40℃에서의 EPS 생성량은 발효 12시간까지는 증가하고, 12시간 이후부터는 감소하였다(Fig.
- 7 cp이었으나, 31℃의 최고 점도는 발효 30시간에 90, 262 cp이었다. 34℃에서의 점도 변화는 완전한 커드가 형성되기 전인 발효 6시간에는 상대적으로 낮은 점도가 관찰되었으나, 발효 시간이 경과할수록 점도는 상승하는 것을 볼 수 있었다(Fig. 6). 340의 EPS 생성량이 가장 많은 12 시간의 최고 점도는 27.
- 34℃에서는 풍미는 24시간에 가장 높은 수치를 나타내었고, 조직과 외관은 24, 30시간에 가장 높은 수치를 얻었다. 37℃에서 발효한 요구르트의 풍미와 조직은 24시간에 가장 높은 수치를 나타내었고, 외관은 발효 6시간을 제외하고 동일한 수치를 나타내었다. 40℃에서는 풍미는 24시간에 가장 높은 수치를 나타내었고, 조직은 30시간에 가장 높은 수치를 나타내었으며, 외관은 37℃와 같이 6시간을 제외하고 동일한 수치를 나타내었다.
- 34℃에서의 경도는 24시간에, 접착성은 12시간에 가장 높은 수치를 나타내었으며, 점착성과 탄력성은 30시간에 가장 낮은 수치가 관찰되었다. 37℃와 40℃에서의 경도와 접착성은 30시간에 최고 수치를 나타내었고, 접착성과 탄력성은 30시간에 가장 낮은 수치를 보였다. EPS 함량과 물성과의 상관계수는 경도 -0.
- 37℃에서의 pH와 유산 함량은 12시간까지는 급격하게 변화하였으나, 12시간 이후부터는 완만하게 변화하였다. 40℃에서의 pH와 유산 함량 변화는 6시간부터 변화됨이 다소 둔해지고, 12시간 이후부터는 변화 폭이 적은 것으로 관찰되었다. 발효 시간별 S.
- 31, 34, 37℃와 동일하게 발효 시간이 증가할수록 점도는 증가하였으며, EPS 생성량이 최저인 30시간에 높은 점도가 측정되었다. EPS 생성량이 가장 많은 12시간의 최고 점도는 205,000 cp이었고, EPS 생성량이 가장 적은 30시간의 최고 점 도는 302,000 cp이었다. 점도는 EPS 생성량과는 무관하게 발효가 진행됨에 따라 증가하는 것으로 관찰되었으며(Fig 9), 이러한 결과는 Bouzar 등(1997)의 실험결과와 유사한데 저하된 pH는 유단백질 응고물 구조에 영향을 주며, EPS량이 점도와 조직에 작용하는 유일한 인자는 아니라고 보고하였다.
- 7과 같은데 발효 시간이 증가할수록 점도는 높아졌지만, EPS 생성량 변화와 점도 변화는 특이한 관계를 보이지 않았다. EPS 생성량이 가장 적은 6시간의 최고 점도는 670.2 cp 이었고, EPS 생성량이 가장 높은 24 시간의 최고 점도는 171,000 cp 이었지만, 측정된 최고 점도는 30시간에 286,000 cp이었다.
- 40℃에서는 풍미는 24시간에 가장 높은 수치를 나타내었고, 조직은 30시간에 가장 높은 수치를 나타내었으며, 외관은 37℃와 같이 6시간을 제외하고 동일한 수치를 나타내었다. EPS 함량과 관능검사 결과의 상관계수는 풍미는 -0.202, 조직은 -0.268, 외관은 -0.151이며, 상관관계가 없는 것으로 나타났다.
- 37℃와 40℃에서의 경도와 접착성은 30시간에 최고 수치를 나타내었고, 접착성과 탄력성은 30시간에 가장 낮은 수치를 보였다. EPS 함량과 물성과의 상관계수는 경도 -0.213, 접착성 -0.028, 점착성 0.241, 탄력성 0.250이며, 상관관계는 없는 것으로 나타났다.
- 경도와 접착성은 발효가 진행될수록 증가하는 경향을 보였고, 점착성과 탄력성은 발효가 진행될수록 감소하였다. S. thermophilus St-Body 1로 발효한 요구르트의 관능검사 결과, 37℃, 24시간 발효한 요구르트가 풍미 6.25, 조직 4.25, 외관 3.50으로 가장 높은 수치를 나타내었다.
- 유당 함량은 발효 6시간 동안에 20~40%가 이용되었고, 유산균수는 31℃에서 발효한 요구르트가 상대적으로 유산균수가 높은 것으로 나타났다. S. thermophilus St-Body 1은 발효 온도가 낮을수록 더 많은 EPS를 생성하고, 발효 12시간과 24시간에 많은 EPS를 생성하는 것으로 관찰되었다. 점도는 발효 시간이 증가할수록 점도가 증가하였으며, syneresis는 37℃에서 30시간 발효한 stirred 요구르트가 가장 적은 것으로 나타났다.
- S. thermophilus St-Body 1의 EPS 합성은 온도별로 다른 경향을 보이지만, Fig. 1~4에서 보는 바와 같이 발효 12 시간 또는 24 시간에 최대량이 분리 되고, 이 기간을 지나면서 감소함을 보였다. 이러한 결과는 de Vuyst 등(1998)과 Zieu와 Shah(2003)의 실험 결과와도 유사한데 S.
- S. thermophilus St-Body 1의 EPS 합성은 저온의 조건에서 더 많은 양의 EPS가 합성되는 것으로 나타났다. 이것은 de Vuyst 등(1998)과 Grobben 등(1995)의 실험과는 다른 결과인데 S.
- Syneresis는 발효 시간이 증가할수록 감소하였고, 37℃, 30 시간에서의 syneresis가 가장 적은 것으로 관찰되었다. EPS 함량은 syneresis를 억제하는데 영향을 주지 못하는 것으로 나타났지만은 = 0.
- thermophilus St-Body 1을 발효 온도 및 시간별로 EPS를 분리하여 발효 조건이 EPS 생성에 미치는 영향과 EPS 생성량이 stirred 요구르트의 점도 syneresis, 물성, 관능검사에 미치는 영향에 대하여 조사 하였다. pH와 유산 함량 변화는 온도에 따라 다른 경향을 보였으며, 발효 온도가 높을수록 pH 감소가 빠르게 진행되고 6, 12시간에 많은 유산이 생성되었다. 유당 함량은 발효 6시간 동안에 20~40%가 이용되었고, 유산균수는 31℃에서 발효한 요구르트가 상대적으로 유산균수가 높은 것으로 나타났다.
- 각 발효 온도별 물성 특성은 경도와 접착성은 발효시간이 진행됨에 따라 증가됨을 보였고, 점착성과 탄력성은 반대로 발효 시간이 증가할수록 감소함을 보였다(Table 3), 31℃에서의 경도와 접착성은 발효 30시간에 최고 수치를 나타내었고, 점착성과 탄성은 30시간에 가장 낮은 수치가 관찰되었다. 34℃에서의 경도는 24시간에, 접착성은 12시간에 가장 높은 수치를 나타내었으며, 점착성과 탄력성은 30시간에 가장 낮은 수치가 관찰되었다.
- 점도는 발효 시간이 증가할수록 점도가 증가하였으며, syneresis는 37℃에서 30시간 발효한 stirred 요구르트가 가장 적은 것으로 나타났다. 경도와 접착성은 발효가 진행될수록 증가하는 경향을 보였고, 점착성과 탄력성은 발효가 진행될수록 감소하였다. S.
- 40℃에서의 pH와 유산 함량 변화는 6시간부터 변화됨이 다소 둔해지고, 12시간 이후부터는 변화 폭이 적은 것으로 관찰되었다. 발효 시간별 S. thermophilus St- Body 1균수 변화는 발효 시간이 지속될수록 다소 감소하였으며, 온도 조건이 낮을수록 발효는 천천히 진행되고, 유산균은 보다 더 많이 생존하는 것으로 판단되었다. 온도에 따라 시간별 유산균수는 큰 편차를 보였는데 실험적 오차에 의한 것으로 추정되었다.
- 온도에 따라 시간별 유산균수는 큰 편차를 보였는데 실험적 오차에 의한 것으로 추정되었다. 발효액의 유당 함량은 각 온도의 6시간동안 가장 많이 소비되었고, 30시간 이후에는 각 온도별로 33.20~29.20 g/L의 유당이 이용되지 않고 검출되었다. 유당은 유산균의 P-galactosidase에 의해 glucose galactose로 분해되고, glucose는 유산균의 증식에 필요한 에너지원으로 이용되며, glucokinase, UDP-galctose-4-epimerase, glycosyl transferase 등의 효소에 의해서 "repeating unit"로 전환되어 중합반응을 거쳐 EPS로 세포외에 배출된다(Degeest et al.
- pH와 유산 함량 변화는 온도에 따라 다른 경향을 보였으며, 발효 온도가 높을수록 pH 감소가 빠르게 진행되고 6, 12시간에 많은 유산이 생성되었다. 유당 함량은 발효 6시간 동안에 20~40%가 이용되었고, 유산균수는 31℃에서 발효한 요구르트가 상대적으로 유산균수가 높은 것으로 나타났다. S.
- thermophilus St-Body 1은 발효 온도가 낮을수록 더 많은 EPS를 생성하고, 발효 12시간과 24시간에 많은 EPS를 생성하는 것으로 관찰되었다. 점도는 발효 시간이 증가할수록 점도가 증가하였으며, syneresis는 37℃에서 30시간 발효한 stirred 요구르트가 가장 적은 것으로 나타났다. 경도와 접착성은 발효가 진행될수록 증가하는 경향을 보였고, 점착성과 탄력성은 발효가 진행될수록 감소하였다.
- 5와 같다. 커드가 형성되기 전의 발효 6, 12 시간에는 상대적으로 낮은 점도가 관찰되었고, 발효가 진행됨에 따라 점도가 증가되는 것을 볼 수 있었다. 31℃의 EPS 생성량이 가장 많은 발효 12시간의 최고 점도는 18.
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