배럴온도에 따른 압출성형백삼의 발효적성 및 발효액의 특성 비교 Comparison of Fermentability and Characteristics of Fermented Broths for Extruded White Ginseng at Different Barrel Temperature원문보기
본 연구는 압출성형온도가 인삼의 발효에 미치는 영향을 알아보기 위하여 압출성형온도를 달리한 백삼 압출물의 미세구조, 당화특성 및 발효액의 특성을 비교하였다. 압출성형백삼의 미세구조는 $110^{\circ}C$ 백삼압출성형물은 불균일한 기공구조를 보였으며, $120^{\circ}C$, $130^{\circ}C$ 백삼압출성형물은 균일한 기공구조를 보였다. 인삼의 당화율과 당화속도상수는 $130^{\circ}C$ 백삼압출성형물이 가장 높았다. 발효액의 최종 pH는 홍삼발효액이 3.79로 가장 높았다. 발효액의 최종 산도는 $120^{\circ}C$ 압출성형백삼이 4.45%로 가장 높았다. 인삼 현탁액의 환원당 함량은 $110^{\circ}C$ 압출성형백삼이 32.36 mg/mL로 가장 높았으며, 발효시간 5일까지 인삼 발효액의 환원당 함량이 급격히 감소하였고, 이후에는 큰 변화가 없었다. 발효액의 알코올 함량은 발효기간 5일까지 급격히 증가했으며, 이후에는 변화가 없었다. 압출성형백삼이 백삼보다 알코올 함량이 높았고, 압출성형온도가 증가했을 때 알코올 생성율이 증가하였다. 본 연구에서 백삼을 압출성형하였을 때 알코올 발효적성이 높아졌고, 압출성형온도가 증가하였을 때 백삼의 알코올 발효적성도 증가하는 결과를 확인할 수 있었다.
본 연구는 압출성형온도가 인삼의 발효에 미치는 영향을 알아보기 위하여 압출성형온도를 달리한 백삼 압출물의 미세구조, 당화특성 및 발효액의 특성을 비교하였다. 압출성형백삼의 미세구조는 $110^{\circ}C$ 백삼압출성형물은 불균일한 기공구조를 보였으며, $120^{\circ}C$, $130^{\circ}C$ 백삼압출성형물은 균일한 기공구조를 보였다. 인삼의 당화율과 당화속도상수는 $130^{\circ}C$ 백삼압출성형물이 가장 높았다. 발효액의 최종 pH는 홍삼발효액이 3.79로 가장 높았다. 발효액의 최종 산도는 $120^{\circ}C$ 압출성형백삼이 4.45%로 가장 높았다. 인삼 현탁액의 환원당 함량은 $110^{\circ}C$ 압출성형백삼이 32.36 mg/mL로 가장 높았으며, 발효시간 5일까지 인삼 발효액의 환원당 함량이 급격히 감소하였고, 이후에는 큰 변화가 없었다. 발효액의 알코올 함량은 발효기간 5일까지 급격히 증가했으며, 이후에는 변화가 없었다. 압출성형백삼이 백삼보다 알코올 함량이 높았고, 압출성형온도가 증가했을 때 알코올 생성율이 증가하였다. 본 연구에서 백삼을 압출성형하였을 때 알코올 발효적성이 높아졌고, 압출성형온도가 증가하였을 때 백삼의 알코올 발효적성도 증가하는 결과를 확인할 수 있었다.
The aim of this study was to compare the fermentability and characteristics of fermented broths for white ginseng, red ginseng and extruded white ginseng at $110^{\circ}C$ (A), $120^{\circ}C$ (B) and $130^{\circ}C$ (C). The scanning electron microphotograph of B and ...
The aim of this study was to compare the fermentability and characteristics of fermented broths for white ginseng, red ginseng and extruded white ginseng at $110^{\circ}C$ (A), $120^{\circ}C$ (B) and $130^{\circ}C$ (C). The scanning electron microphotograph of B and C was uniform aircell distribution, but A had increased pore size and exploded some aircell's wall. Saccharification rate constant of C was the highest (10.123 $mg/mL·hr^{1/2}$). Fermentation temperature was $27^{\circ}C$ for 30 days and the cultivation was fixed with Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus usamii, and Rhizopus japonicus. The pH of red ginseng fermented broth was 3.79, which was the highest among the fermented samples. The fermented broth of B had the highest acidity (4.46%). The fermented broth of A had the highest reducing sugar content in ginseng suspensions (32.36 mg/mL). In ginseng fermented broths, reducing sugar content was decreased rapidly during the initial 5 days and alcohol content was increased during the initial 5 days. On the fifth day, the fermented broth of C showed the highest alcohol content (5.20%).
The aim of this study was to compare the fermentability and characteristics of fermented broths for white ginseng, red ginseng and extruded white ginseng at $110^{\circ}C$ (A), $120^{\circ}C$ (B) and $130^{\circ}C$ (C). The scanning electron microphotograph of B and C was uniform aircell distribution, but A had increased pore size and exploded some aircell's wall. Saccharification rate constant of C was the highest (10.123 $mg/mL·hr^{1/2}$). Fermentation temperature was $27^{\circ}C$ for 30 days and the cultivation was fixed with Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus usamii, and Rhizopus japonicus. The pH of red ginseng fermented broth was 3.79, which was the highest among the fermented samples. The fermented broth of B had the highest acidity (4.46%). The fermented broth of A had the highest reducing sugar content in ginseng suspensions (32.36 mg/mL). In ginseng fermented broths, reducing sugar content was decreased rapidly during the initial 5 days and alcohol content was increased during the initial 5 days. On the fifth day, the fermented broth of C showed the highest alcohol content (5.20%).
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문제 정의
Moon 등⑼은 생 타피오카전분과 고온 . 고압 압출성 형 타피오카전분을 Aspergillus usamii의 글루코아밀레이스에 의한 환원당 전환율을 보았을 때 압출성형 타피오카전분의 환원당 전환율이 더 높다는 결과를 보고하였는데 이는 본 실험의 결과와 유사하였다.
따라서 본 실험은 백삼, 홍삼, 배럴온도를 달리하여 제조한 압출성형백삼의 발효적성 및 발효액의 특성을 비교하기 위하여 인삼의 미세구조, 당화속도 및 발효액의 pH, 산도, 환원당함량, 알코올 함량 등의 변화를 살펴보았다.
본 연구는 압출성형온도가 인삼의 발효에 미치는 영향을 알아보기 위하여 압출성형온도를 달리한 백삼 압출물의 미세구조, 당화특성 및 발효액의 특성을 비교하였다. 압출성형백삼의 미세구조는 110oC 백삼압출성형물은 불균일한 기공구조를 보였으며, 120oC, 130oC 백삼압출성형물은 균일한 기공구조를 보였다.
제안 방법
구하였다. 당화속도상수(k)는 Higuchi모델(18) 을 응용하여 당화시간의 제곱근에 따른 환원당 증가량의 1 차식 기울기로부터 구하였다(식 1).
당화속도상수는 12시간 동안 당화시킨 인삼현탁액의 환원당 함량을 측정한 결과에서 가장 증가폭이 큰 구간인 초기 30분부터 4시간까지의 환원당 함량 변화를 계산하여 당화속도상수(k)를 구하였다. 당화속도상수(k)는 Higuchi모델(18) 을 응용하여 당화시간의 제곱근에 따른 환원당 증가량의 1 차식 기울기로부터 구하였다(식 1).
발효(당화) 조건은 27oC 에서 정치배양을 하였고, 12시간 동안 2시간 간격으로 인삼당화액을 5 mL씩 채취하였다. 당화시간에 따른 인삼당화액 은 4oC에서 보관한 다음 원심분리기 (Mega 21R, Hanil Science Industrial Co., Korea)에서 1, 554xg로 15분간 원심분리하여 상등액의 환원당 함량으로 당화특성을 확인하였다.
개량누룩과 증류수를 1:3 비율로 혼합한 누룩혼합액을 1시간 동안 방치 한 후 인삼현탁액에 5 mL씩 접종하였다. 발효(당화) 조건은 27oC 에서 정치배양을 하였고, 12시간 동안 2시간 간격으로 인삼당화액을 5 mL씩 채취하였다. 당화시간에 따른 인삼당화액 은 4oC에서 보관한 다음 원심분리기 (Mega 21R, Hanil Science Industrial Co.
하였다. 발효액 10 mL를 증류수로 10배 희석 하고 희석된 발효액 20 mL를 취하여 이 검액에 1% phenolphthalen alcohol 0.5 mL를 가한 후 0.1 N NaOH 용액으로 적정하여 엷은 홍색이 30초 유지되는 시점에서의 소비량을 측정하여 acetic acid percentage(%)로 환산하였다.
발효조건은 27oC에서 정치배양을 하였으며, 30 일간 발효하였다. 발효액은 5일 간격으로 200 mL씩 채취하였으며, 발효시간에 따른 발효액은 4oC에서 보관한 다음 원심 분리 기 (Mega 21R, Hanil Science Industrial Co., Korea) 에서 761xg 로 20 분간 원심분리하여 상등액을 분석시료로 사용하였다.
배럴온도 110oC, 120oC, 130oC 에서 압출성형한 백삼 압출물 입자를 x50, X100 배율에서 관찰하여 그 미세구조를 Fig. 2, 3에 각각 나타내었다. 배럴온도 110oC에서 압출성 형한 백삼의 경우 팽화와 함께 일부 파열된 기공벽이 확인되었고, 기공의 크기가 불균일하게 분포되었다(Fig.
배럴온도를 달리한 압출성형백삼을 80oC 에서 12시간 건조시 킨 후 알루미늄 판에 접착하여 gold-panlladium mix로 1분간 코팅 하였.다.
1과 같다. 배럴온도에 따른 압출성형백삼의 알코올발효 특성을 알아보기 위하여 배럴온도는 110/110/80oC, 120/120/80oC, 130/130/80oC (배럴순서 1/2/3)로 조절하였다. 스크루 회전속도는 200 rpm, 수분함량은 20%, 원료사입량은 100 g/min로 고정 하였고, 직경이 1 mm인 사출구 3개를 열어 압출성형하였다.
인삼분말 500 g과 증류수를 2, 500 mL씩을 가하여 혼합한 후 각각의 혼합액에 개량 효모 2.5 g과 개량 누룩 6.5 g을 접종하였다. 발효조건은 27oC에서 정치배양을 하였으며, 30 일간 발효하였다.
다. 주사현미경 (JSM-6335F, JEOL, Japan) 을 이용하여 압출성형백삼의 절단면을 x50, X100 배율로 촬영하여 각 시료의 미세구조를 관찰하였다.
반응액은 증류수를 가하여 50 mL로 정용한 후 550 nm에서 흡광도를 측정 하였다. 환원당 함량의 검량곡선은 글루코오스를 이용하여 작성하였다.
대상 데이터
03%로 측정되었다. 발효에 사용된 누룩은 Aspergillus usamii와 Rhizopus japoni- cus가 포함된 바이오 누룩(한국효소(주), 경기 화성)을 사용하였으며 , 효모는 Saccharomyses cerevisiae( 한국효소 (주), 경기 화성)를 사용하였다.
압출성형 백삼
백삼가루의 압출성형에 사용된 압출성형기는 자체 제작한 실험용 쌍축 동방향 압출성 형 기(THK31T, Inchon Machinery Co., Korea)이며 스크루 직경은 29.0 mm, 직경과 길이의 비 (L/D ratio)는 25:1이며 스크루 배열은 Fig. 1과 같다. 배럴온도에 따른 압출성형백삼의 알코올발효 특성을 알아보기 위하여 배럴온도는 110/110/80oC, 120/120/80oC, 130/130/80oC (배럴순서 1/2/3)로 조절하였다.
본 실험에 사용된 인삼은 감마선 조사(7 kGy)로 살균한 4년근 백삼분말(동진제약, 충남 금산)과 홍삼분말(동진제약, 충남 금산)을 사용하였다. 시료의 수분함량은 백삼분말이 7.
스크루 회전속도는 200 rpm, 수분함량은 20%, 원료사입량은 100 g/min로 고정 하였고, 직경이 1 mm인 사출구 3개를 열어 압출성형하였다. 압출성 형백삼 시료는 50oC의 열풍건조기 (HB-502MP, Han Beak Co., Korea)에서 8시간 건조하였으며, 건조시 료는 가정용 분쇄기 (FM-681, Hanil, Korea)로 분쇄한 다음, 35 mesh 표준체 (Testing sieve, Chung-gye Sanggong Co., Korea) 를 통과한 분말을 분석 및 발효용 시료로 이용하였고, 분쇄되지 않은 시료는 압출성형백삼의 미세구조 분석용 시료로 사용하였다.
이론/모형
산도는 식품공전(19)의 조미식품 식초 시험방법에 준하여 측정 하였다. 발효액 10 mL를 증류수로 10배 희석 하고 희석된 발효액 20 mL를 취하여 이 검액에 1% phenolphthalen alcohol 0.
환원당 함량은 DNS법 (20)으로 정량하였다. 발효액 3 mL 에 증류수를 가해 100 mL로 정용하여 희석하였다.
주정분 분석법과 산화.환원법(22)을 응용하여 측정하였다. 발효액 1 mL와 CaCO3 1 g, 증류수 200 mL를 혼합한 후 가열증류를 하였다.
성능/효과
수삼을 압출성 형하였을 때 셀룰레이 스, 글루코아밀레 이스, 아밀레이스를 첨가한 처리구에서 10시간 이후에 환원당 전환율이 30배까지 증가했다는 보고(17)와 비교하였을 때, 누룩을 사용한 본 실험은 환원당 전환율이 비교적 낮게 측정되었다. 누룩을 사용한 당화에서 환원당 전환율이 낮은 이유는 정제된 효소가 아닌 누룩이 분비하는 효소를 이용한 환원당 생성이기 때문에 초기 환원당 농도 및 당화기간의 환경에 따른 효소분비의 차이로 인해 당화율이 낮은 것으로 판단되었다.
72%의 순서로 측정되었다. 발효기간 중 가장 높은 알코올 함량을 나타낸 120oC 압출성형백삼 발효액은 발효시간 15일에서 5.62%까지 알코올 함량이 증가하였으며, 이는 환원당 함량이 15일까지 감소했던 결과와 비교하였을 때 알코올 생성과 환원당 소비와의 연관성을 확인할 수 있었다. 발효시간 5일 이후 인삼 발효액의 알코올 함량이 일정 범위에서 증감을 보인 것은 장기간의 발효기간 중 알코올의 부분적인 휘발과 일시적인 생성으로 인해 이러한 결과가 나타나는 것으로 예상되었다.
이는 백삼은 각종 미생물에 대한 안정성이 낮은 것으로 생각할 수 있었으며, 배럴온도를 달리한 압출성형백삼은 백삼에 비하여 비교적 미생물에 대한 안정성 이 높은 것으로 보였다. 발효시간 5일 이후에 산도의 변화가 없었던 홍삼발효액은 미생물에 가장 안정하다고 판단되었다.
6). 발효시작 후 15일까지 압출성형 백삼과 홍삼 발효액의 pH가 크게 낮아졌으며, 백삼의 pH 감소폭은 크지 않았다. 발효시간 30일에서 발효액의 pH 는 3.
당화속도상수는 홍삼이 가장 컸고, 배럴온도를 달리한 압출성형 백삼, 백삼의 순서였다. 백삼분말의 당화속도상수는 8.2987 mg/mL・hr1/2였지만, 압출성형 백삼의 경우 배럴온도 110oC 에 서 9.2794 mg/mL- hr1/2, 120oC에 서 9.5202 mg/mL-hr1/2, 130oC에서 10.123 mg/mL-hr1/2까지 증가하였고, 압출성형 한 온도가 증가할수록 당화속도상수가 증가함을 알 수 있었다. 각각의 일차식에서 절편은 본 실험에 사용된 인삼의 초기환원당 함량이 다르기 때문이다.
백삼현탁액의 환원당 함량이 22.47 mg/mL로 가장 낮았으며, 110oC 압출성형백삼 현탁액의 환원당 함량이 32.36 mg/mL로 가장 높게 나타났다. 홍삼은 29.
본 실험에서 배럴온도를 달리한 압출성형백삼 발효액이 백삼발효액과 비교하여 전체적인 알코올 함량이 높게 측정되었으며 이와 같은 결과는 고온 .고압 압출성형 공정을 통하여 알코올 발효를 하였을 때 비처리구에 비하여 18% 이상알코올 수율이 증가하였다는 연구결과⑼와 임계탄산 주입압출성형공정을 적용하여 호화시킨 수수를 알코올 발효한 경우 에탄올발효수율이 압출성형하지 않은 수수보다 크게 향상되었다는 보고(13)에서 유사한 결과를 확인할 수 있었다.
압출성형공정을 통하여 인삼 전분의 호화와 함께 전분 사슬이 절단되어 환원당 함량이 증가한다는 연구결과(15)가 있었고, 사출구 온도가 증가할수록 압출성형인삼의 환원당 함량이 낮았다고 보고(16)하였다. 본 실험에서도 압출성형을 통한 인삼현탁액의 환원당 함량이 증가하였고, 배럴온도가 증가할수록 환원당 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
압출성형백삼이 백삼보다 알코올 함량이 높았고, 압출성형온도가 증가했을 때 알코올 생성율이 증가하였다. 본 연구에서 백삼을 압출성형하였을 때 알코올 발효적성이 높아졌고, 압출성형온도가 증가하였을 때 백삼의 알코올 발효적성도 증가하는 결과를 확인할 수 있었다.
금산)을 사용하였다. 시료의 수분함량은 백삼분말이 7.85±0.07%, 홍삼분말이 5.27±0.03%로 측정되었다. 발효에 사용된 누룩은 Aspergillus usamii와 Rhizopus japoni- cus가 포함된 바이오 누룩(한국효소(주), 경기 화성)을 사용하였으며 , 효모는 Saccharomyses cerevisiae( 한국효소 (주), 경기 화성)를 사용하였다.
압출성형백삼의 미세구조는 110oC 백삼압출성형물은 불균일한 기공구조를 보였으며, 120oC, 130oC 백삼압출성형물은 균일한 기공구조를 보였다. 인삼의 당화율과 당화속도상수는 130oC 백삼압출성형물이 가장 높았다.
발효액의 알코올 함량은 발효기간 5일까지 급격히 증가했으며, 이후에는 변화가 없었다. 압출성형백삼이 백삼보다 알코올 함량이 높았고, 압출성형온도가 증가했을 때 알코올 생성율이 증가하였다. 본 연구에서 백삼을 압출성형하였을 때 알코올 발효적성이 높아졌고, 압출성형온도가 증가하였을 때 백삼의 알코올 발효적성도 증가하는 결과를 확인할 수 있었다.
8). 압출성형백삼현탁액은 백삼현탁액과 비교하여 모두 환원당 함량이 높았으며, 이는 압출성형공정을 통하여 백삼의 환원당 함량이 40% 이상 증가함을 알 수 있었고, 압출성형온도가 증가할수록 환원당함량이 감소하였다. 압출성형공정을 통하여 인삼 전분의 호화와 함께 전분 사슬이 절단되어 환원당 함량이 증가한다는 연구결과(15)가 있었고, 사출구 온도가 증가할수록 압출성형인삼의 환원당 함량이 낮았다고 보고(16)하였다.
29%였으며, 그 이후에는 큰 변화가 없었다. 압출성형온도를 달리한 압출성형백삼의 산도는 20일 이후부터 크게 증가하였으며, 120oC 에서 압출성형한 백삼 발효액의 산도가 발효시간 30일에서는 4.46%로 가장 높았다. 백삼, 홍삼과 비교하여 압출성형백삼의 산도가 모두 높은 경향을 보였다.
고압 압출성형 공정을 통하여 알코올 발효를 하였을 때 비처리구에 비하여 18% 이상알코올 수율이 증가하였다는 연구결과⑼와 임계탄산 주입압출성형공정을 적용하여 호화시킨 수수를 알코올 발효한 경우 에탄올발효수율이 압출성형하지 않은 수수보다 크게 향상되었다는 보고(13)에서 유사한 결과를 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 압출성형공정을 통한 백삼의 전처리로 알코올 발효 적성을 향상시킬 수 있었으며, 압출성형 온도가 증가할수록 알코올 생성율의 증가가 확인되었다.
최종 발효액의 환원당 함량은 120oC 압출성형 백삼 발효액이 11.82 mg/mL로 가장 높았으며 130oC 압출성 형 백삼 발효액이 8.77 mg/mL로 가장 낮았다.
7과 같다. 최종 인삼 발효액의 산도는 압출성형백삼(110oC, 120oC, 130oC), 백삼, 홍삼의 순서로 나타났다. 발효시간 5일에서 홍삼발효액의 산도는 1.
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