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문제 정의
- 본 연구에서는 전보(Son CW 등 2007)의 연구결과를 토대로 스피루리나에 의해 증식이 촉진되는 선발된 혼합 유산균주를 이용하여 스피루리나를 첨가한 요구르트를 개발하여 그 품질 특성 및 기능성을 평가하였다.
가설 설정
- 3 : Not detected.
제안 방법
- 평가항목으로는 스피루리나 냄새 (spirulina odor)와 맛 (spirulina taste)에 대하여 특성차이 검사를 평점법으로 실시 하였고, 외관(appearance), 냄새(odor), 맛(taste), 전체적인 수 용도(overall acceptability)0]] 대한 기호도 검사를 실시하였다. 또한 구입의향(buying intention)을 묻는 소비자 수요도 조사를 실시하였으며, 기존 시판 요구르트 제품 9가지와 스피루리나 첨가 요구르트 시료 4가지에 대하여 전체적인 기호도를 비교하기 위하여 순위법 검사를 실시하였다.
- 무기질 분석은 시료 0.2 g에 HNO3(EP Grade, 반도체급) 2 mL와 황산 1 mL을 첨가한 후 시료용액을 Microwave Digestion System(MNS1200 MEGA, Milestone)으로 분해하 였다(250w 5min 500w 5min t 250w 5min). 분해한 시료를 50 mL로 정용하여 유도결합 플라즈마 원자흡광계(ICP- AES)에 주입하여 분석하였으며 기기 분석조건은 Table 2와 같다.
- 색도는 시료 10 g을 페트리디쉬(50 X 12 mm)에 담아 색 차계 (Digital color measuring/diflerece caculation meter, Model ND-1001 DP, Nippon Denshoku Co. LTD., Japan)를 사용하여 Hunter L 값(명도), a 값(적색도), b 값(황색도) 및 △E 값(색차지수)를 측정하였다. 이 때 표준색은 L 값90.
- 스피루리나를 첨가한 요구르트의 관능적 특성을 평가하기 위해 식품영양학과 학생 20명의 경험 있는 패널을 선발하여 훈련 후 7점 척도법을 사용하여 관능검사를 실시하였다. 평가항목으로는 스피루리나 냄새 (spirulina odor)와 맛 (spirulina taste)에 대하여 특성차이 검사를 평점법으로 실시 하였고, 외관(appearance), 냄새(odor), 맛(taste), 전체적인 수 용도(overall acceptability)0]] 대한 기호도 검사를 실시하였다.
- 85% NaCl)로 희석하여 각각의 배지에 시료를 분주하여 표준평판배양법에 따라 시험하였다. 유산균 측정을 위한 배지는 Man Rogosa Sharp(MRS) broth(Difco, Sparks, MD 21152, US A) 와 agar powder(Daejung Chemicals & Metals Co., Korea)를 혼합하여 만든 배지를 사용하였고, 35~37 ℃ 배양기에서 48시간 배양한 다음 colony수가 30~300개 사이의 평판을 선택하여 산출하였으며, 유산균은 황색의 집락으로 계즉하고 미생물수는 시료 1 g당 colony forming unit(CFU)로 나타내었다. .
- 배양이 끝나면 키위 퓨레(18%)와 올리고당(2%)을 첨가하여 저장온도 4℃ 에 보관하면서 실험에 사용하였다. 이때 스피루리나는 탈지분유 분말, 우유와 함께 요구르트를 제조하는 단계에 첨가되고, 키위 퓨레와 올리고당은 제조 후에 혼합되어 스피루리나의 함량은 탈지분유 분말과 우유 분말에 대한 첨가량으로 계산하였다.
- 점도는 시료 50 mL을 비커에 담아 Brookfield DV-U +Viscometer(Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Middleboro, MA, USA)의 4번 spindle을 사용하여 lOrpm에서 1분 간격으로 점도를 측정하였다.
- 일반성분 분석은 AOAC법(1990)에 따라 행하였다. 즉, 수분은 상압 가열 건조법, 조단백질은 Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 회분은 직접 회화법으로 각각 측정하였고, 탄수화물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 회분을 뺀 값으로 결정하였다.
- 1과 같다. 탈지 분유 분말, 우유에 스피루리나 원말을 0.25%, 0.5%, 1% 농도로 첨가하여 잘 균질화하고 멸균100℃, 20min)한 후 Starter를 2% 접종하여 40℃ 항온기에서 12시간 배양하였다. 배양이 끝나면 키위 퓨레(18%)와 올리고당(2%)을 첨가하여 저장온도 4℃ 에 보관하면서 실험에 사용하였다.
- 스피루리나를 첨가한 요구르트의 관능적 특성을 평가하기 위해 식품영양학과 학생 20명의 경험 있는 패널을 선발하여 훈련 후 7점 척도법을 사용하여 관능검사를 실시하였다. 평가항목으로는 스피루리나 냄새 (spirulina odor)와 맛 (spirulina taste)에 대하여 특성차이 검사를 평점법으로 실시 하였고, 외관(appearance), 냄새(odor), 맛(taste), 전체적인 수 용도(overall acceptability)0]] 대한 기호도 검사를 실시하였다. 또한 구입의향(buying intention)을 묻는 소비자 수요도 조사를 실시하였으며, 기존 시판 요구르트 제품 9가지와 스피루리나 첨가 요구르트 시료 4가지에 대하여 전체적인 기호도를 비교하기 위하여 순위법 검사를 실시하였다.
대상 데이터
- Number means order assigned by ranking test among 13 yoghurts including 9 commercial and 4 spirulina added yoghurts.
- 실험에 사용한 원유(서울우유), 탈지분유(서울우유), 프락 토올리고당(아은 시중 슈퍼마켙에서 구입하여 사용하였고, 키위퓨레는 (주)아그라나 푸르트 코리아에서 제공받았다.또한 스피루리나는 (주)이에스바이오텍에서 공급받은 스피 루리나 원말을 Autoclave(Hanbaek Scientific Co., HB-506-6, Korea)를 이용하여 고온고압(120℃, 20min, 1.5kgf/m2)에서 멸균하여 사용하였다.
- 5%, 1% 농도로 첨가하여 잘 균질화하고 멸균100℃, 20min)한 후 Starter를 2% 접종하여 40℃ 항온기에서 12시간 배양하였다. 배양이 끝나면 키위 퓨레(18%)와 올리고당(2%)을 첨가하여 저장온도 4℃ 에 보관하면서 실험에 사용하였다. 이때 스피루리나는 탈지분유 분말, 우유와 함께 요구르트를 제조하는 단계에 첨가되고, 키위 퓨레와 올리고당은 제조 후에 혼합되어 스피루리나의 함량은 탈지분유 분말과 우유 분말에 대한 첨가량으로 계산하였다.
- 시판 요구르트는 액상요구르트 5제품과 호상요구르트 4개 제품으로 H사에서 1종, M사에서 1종, N사에서 2종, P 사에서 2종, S사 1종, Y사에서 2종으로 총 9종이며, 각 요구르트는 4℃에서 보관하면서 제조일로부터 5일 이내 실험 을 실시하였다.
- 실험에 사용한 원유(서울우유), 탈지분유(서울우유), 프락 토올리고당(아은 시중 슈퍼마켙에서 구입하여 사용하였고, 키위퓨레는 (주)아그라나 푸르트 코리아에서 제공받았다.또한 스피루리나는 (주)이에스바이오텍에서 공급받은 스피 루리나 원말을 Autoclave(Hanbaek Scientific Co.
- bulgaricus (KCTC 3635)를 한국생명공학연구원 생물자원센터로부터 분양받아 사용하였다. 유산균주는 고압 멸균된(121℃, 15min) MRS broth(Difco 0881, USA) 배지에서 37℃에서 18시간 가량 2회 계대 배양 한 후 고압멸균된 10%(w/v) skim milk (Difco, USA) 배지에 2%(v/v) 접종하여 사용하였다.
- 전보의 연구결과 (Son CW 등 2007)를 토대로 유산구균에 속하는 S. thermophilus (KCTC, Korean Collection for Type Cultures 5092)와 유산간균에 속하는 L. bulgaricus (KCTC 3635)를 한국생명공학연구원 생물자원센터로부터 분양받아 사용하였다. 유산균주는 고압 멸균된(121℃, 15min) MRS broth(Difco 0881, USA) 배지에서 37℃에서 18시간 가량 2회 계대 배양 한 후 고압멸균된 10%(w/v) skim milk (Difco, USA) 배지에 2%(v/v) 접종하여 사용하였다.
데이터처리
- m : Different superscripts within samples are significantly different by Duncan's multiple range test at p<0.05.
- , Chicago IL, USA) software package 프로그램 중에서 분산 분석(ANOVA)을 실시하였고 유의성이 있는 경우에 Duncan 의 다중범위검정(DuncaHs multiple range test)으로 시료간의 유의차를 검증하였다. 또한 일반계와 다수계간의 차이는 t-test를 통해 평균값에 대한 유의차를 평가하였다.
- 스피루리나 첨가 요구르트의 실험 결과는 Windows SPSS12.0(Statistical Package for Social Sciences. SPSS Inc., Chicago IL, USA) software package 프로그램 중에서 분산 분석(ANOVA)을 실시하였고 유의성이 있는 경우에 Duncan 의 다중범위검정(DuncaHs multiple range test)으로 시료간의 유의차를 검증하였다. 또한 일반계와 다수계간의 차이는 t-test를 통해 평균값에 대한 유의차를 평가하였다.
이론/모형
- 시료 5 g에 증류수 45 mL과 함께 섞이도록 Bag Mixer (Bag mixer 400, window door/porte fenetre)로 균질화"(speed 7, 1 min)한 후, 상층액을 10 mL 취해서 실험에 사용하였다. pH는 pH meter(Orion 420A, Orion Research Inc., USA)를 이용하여 3회 반복 측정하였고, 산도는 AOAC method(1990)에 따라 시료 용액 10 mL에 pH meter 전극을 담그고 0.1 N NaOH로 pH가 8.3이 될 때까지 적정하여 중화시키는데 소요된 NaOH량(mL)을 lactic acid 함량(%)으로 환산하여 총산함량을 표시하였다.
- 유산균수는 요구르트 1 g을 멸균수 9 mL에 넣고 균질화 (Bagmixer 400, Timer 1min, Speed 7)한 후 멸균생리식염 수(0.85% NaCl)로 희석하여 각각의 배지에 시료를 분주하여 표준평판배양법에 따라 시험하였다. 유산균 측정을 위한 배지는 Man Rogosa Sharp(MRS) broth(Difco, Sparks, MD 21152, US A) 와 agar powder(Daejung Chemicals & Metals Co.
- 일반성분 분석은 AOAC법(1990)에 따라 행하였다. 즉, 수분은 상압 가열 건조법, 조단백질은 Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 회분은 직접 회화법으로 각각 측정하였고, 탄수화물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 회분을 뺀 값으로 결정하였다.
성능/효과
- 97. 8.17, 8.36으로 스피루리나 첨가량이 증가할수록 낮아졌으나 첨가구 간에는 유의적 차이는 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 청록색의 클로로필, 카로티노이드의 등 황색, 피코시아닌의 청색이 합쳐져 생긴 결과라고 사료된다.
- 6과 같다. DPPH radical 소거능의 IC50(DPPH radical 을 50% 소거시키는데 필요한 농도) 값은 대조구가 130.91 mg/mL, 스피루리나 0.25, 0.5, 1% 첨가구가 각각 Ⅲ.63,93.43, 71.05mg/mL로 스피루리나 첨가 농도가 높아질수록 DPPH radical 소거능의 IC50 값이 낮아지는 경향을 보였다. 이와 같은 결과는 스피루리나가 항산화 작용을 하는 베타카로틴이 다른 채소보다 월등히 함유되어 있고 Vitamin E 와 같은 항산화성분이 함유되어 있기 때문에 나타난 것으로 사료된다.
- 점도는 액상요구르트의 경우 최저 400cP(P사의 G)에서 500 cP(H 사의 R), 호상요구르트는 최저2, 733 cP(대조구)에서 10, 400 cP (Y사의 P)로 서로 간의 유의적 차이를 보이는 바 성분의 차이와 함께 첨가한 증점제의 역할이 더 클 것으로 추측하며 스피루리나의 첨가량이 증가할수록 시판 요구르트에 비해 점도가 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 관능검사를 순위법으로 실시한 결과는 스피루리나 0.25% 첨가 요구르트가 3위, 대조구가 4위, 스피루리나 0.5% 첨가가 7위로 비교적 높은 순위를 보여 시판제품과 비슷한 수준의 기호도를 보이는 것을 알 수 있었다.
- 05). 그 외 P, Fe, Mg, Cu, Zn, Ale 스피루리나 첨가구에서 유의적으로 높게 나타났고(p<0.05), 반면 Mo, Se 함량은 대조구와 첨가구 사이에 유의적 차이를 나타내지 않았다. 또한 Mn, Ge, Co, Cd, Pb, Hg, As는 대조구와 첨가구 모두에서 검출되지 않았다.
- 스피루리나 첨가량을 달리하여 제조한 요구르트의 색도는 Table 3에 나타내었다. 대조구, 스피루리나 0.25%, 0.5%, 1% 첨가구의 명도는 각각 90.77, 73.43, 65.91, 55.10으로 스피루리나 첨가 농도가 증가할수록 유의적으로 낮은 값을 나타내고, 녹색도는 스피 루리 나를 첨가할수록 증가하였다. 반면 황색도는 각각 10.
- 스피루리나의 첨가량을 달리하여 제조한 요구르트의 유산 균수는 Table 4에 나타내었다. 대조구, 스피루리나 0.25%, 0.5%, 1% 첨가구의 유산균수는 각각 5.8X108, 6.3x108, 1.5x 109, 3.4xl09 CFU/mL로 스피루리나 첨가 농도가 증가할수록 유산균수가 높아지는 경향을 나타내었다. 이와 같은 결 과는 알로에(Shin YS 등 1995), 클로렐라(Sung YM 등 2005), 배양인삼(Lee LS와 Peak KY 2003), 구기자 추출물(Bae HC 등 2005)을 첨가한 요구르트를 제조한 경우 첨가량이 증가함에 따라 유산균수가 증가하였다고 보고한 바와 유사한 결과를 보였다.
- 25% 첨가 요구르트에 대하여 대조구와 함께 일반성분을 분석한 결과를 Table 7에 나타내었다. 대조구에 비해 스피루리나 첨가구는 열량, 탄수화물, 수분, 조회분, 조단백질량이 유의적으로 높아졌으며(p<0.05) 조지 방과 조섬유량도 증가하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 이는 스피루리나가 양질의 단백질로 되어 있어 많은 필수아미노산을 함유하고 있으며, 포도당, 람노스, 만노스, 자일로스 등의 탄수화물을 포함하며, 고도불포화 지방산인 리놀렌산과 감마리놀렌산이 풍부하기 때문인 것으로 사료 된다.
- 5%까지는 스피루리나의 이취와 이미가 기호도에 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다. 또한 기호도 검사 항목 중 외관은 대조구가 5.0점, 스피루리나 0.25%, 0.5%, 1% 첨가구가 각각 5.2, 3.8, 3.2점으로 스피루리나 0.25% 첨가구에서 가장 좋게 나타났고, 냄새는 스피루리나 0.5%까지는 유의적인 차이가 나타나지 않아 기호도에서 비슷한 점수를 받았으며, 맛과 기호도는 스피루리나 0.25% 첨가구가 5.2점으로 가장 높게 나타나 전체적인 기호도가 가장 높은 것으로 나타났다.
- 이와 같은 결 과는 알로에(Shin YS 등 1995), 클로렐라(Sung YM 등 2005), 배양인삼(Lee LS와 Peak KY 2003), 구기자 추출물(Bae HC 등 2005)을 첨가한 요구르트를 제조한 경우 첨가량이 증가함에 따라 유산균수가 증가하였다고 보고한 바와 유사한 결과를 보였다. 또한 우리나라의 식품공전(2002)에 의하 면 신선한 액상 및 호상 요구르트의 생균수는 각각 io7, 108 CFU/mL 이상으로 규정하고 있는데, 본 연구의 결과도 대조구와 스피루리나 첨가구 모두 적정치 범위 이상의 생균이 존재하여 성분 규격에 적합한 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 요구르트에 첨가된 스피루리나가 젖산균의 산생성을 촉진시켜 스피루리나 첨가 요구르트 섭취 시장 내 균총 개선 효과도 기대해 볼 수 있을 것으로 사료된다.
- 무기질 분석 결과는 Table 8에 나타내었으며, 대조구와 스피루리나 첨가구의 생시료 100 g당 무기질 함량은 각각 K이 180.81, 206.78 mg, Ca이 123.52, 166.59 mg, Na이 48.84, 50.70 mg으로 K, Ca, Na이 대부분을 차지하였으며, Na과 K의 함량은 스피루리나 첨가구에서 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 그 외 P, Fe, Mg, Cu, Zn, Ale 스피루리나 첨가구에서 유의적으로 높게 나타났고(p<0.
- 스피루리나 첨가 요구르트의 스피루리나 특유의 냄새와 맛에 대한 점수는 스피루리나 1% 첨가구만 대조구와 유의적인 차이를 나타내었다. 스피루리나 첨가 농도는 0.5%까지는 스피루리나의 이취와 이미가 기호도에 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다. 또한 기호도 검사 항목 중 외관은 대조구가 5.
- 7과 같다. 스피루리나 첨가 농도에 따른 IC50값을 살펴보면, 대조구(68.10 mg/mL) 에 비해 스피루리나 0.25% 첨가구는 53.68 mg/mL, 스피루 리나 0.5, 1% 첨가구는 각각 49.51, 42.98 mg/mL로 스피루리나 첨가량이 증가할수록 항산화력이 높아졌다. 이와 같은 결과는 단감 분말을 첨가한 요구르트의 항산화 활성이 대조구로 사용한 시판 항사화제 BHT 0.
- 스피루리나의 첨가량을 달리하여 제조한 요구르트의 관능검사 결과는 Table 5에 나타내었다. 스피루리나 첨가 요구르트의 스피루리나 특유의 냄새와 맛에 대한 점수는 스피루리나 1% 첨가구만 대조구와 유의적인 차이를 나타내었다. 스피루리나 첨가 농도는 0.
- 3과 같다. 스피루리나 첨가량에 따른 pH는 대조구가 4.60, 스피루리나 0.25%, 0.50%, 1% 첨가구가 각각 4.28, 4.05, 4.05로 스피루리나 첨가량이 많을수록 pH가 유의적으로 낮아졌다.
- 4에 나타내었다. 스피루리나 첨가량에 따른 당도의 변화는 대조구와 스피루리나 첨가구 모두 18.00 ~18.40° Brix 사이로 나타나 대조구와 첨가구는 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 스피루리나의 첨가가 당도에 큰 영 향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 5에 나타내었다. 스피루리나 첨가에 따른 점도의 변화는 스피루리나 첨가 농도가 높아질수록 유산균 생성이 촉진되어 요구르트 제조시간이 단축되므로 점도도 유의적으로 높아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 Rasic JL과 Kurmann JA(1978)은 요구르트 혼합액의 총 고형분 함량, 단백질 가수분해 정도, 사용 균주의 slime 생산 능력과 산 생성력 등이 요구르트의 점도에 영향을 주는 요인이라고 보고하였으며, 알로에 (Shin YS 등 1995), 클로렐라(Sung YM 등 2005), 배양인 삼(Lee LS와 Peak KY 2003), 삼백초(Lee IS 등 2002), 마 늘분말(Cho JR 등 2007) 등을 첨가한 요구르트의 점도는 산 생성량에 비례하여 증가하였다는 보고와 일치하였다.
- 또한, 이들 13가지 요구르트의 이화학적 특성을 Table 6에 제시하였다. 시판제품의 pH는 대부분 3.70410으로 나 타났으며, 특히 M사의 A 제품과 H사의 R제품이 타사제품 에 비해 유의적으로 낮게 나타났으며, 대조구와 스피루리나 첨가 요구르트의 pH는 4.05T.65로 나타나, 시판제품보다 pH가 좀더 높은 것으로 나타났고, 특히 대조구의 pH가 4.65로 가장 높아 유의적 차이를 나타내었다(p<0.05). 산도는 0.
- 적정 산도는 대조구가 0.66%, 스피루리나 0.25%, 0.5%, 1% 첨가구가 각각 0.86%, 1.00%, 1.10%로 스피루리나 첨가량이 증가할수록 산도가 유의적으로 높게 나타나 스피루리나가 유산균 증식에 효과가 있어 산도가 높게 나타난 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 요구르트의 산도는 0.
- 당도는 14-27 °Brix 까지 폭넓은 범위를 보이고 있으며 총산도와 함께 맛을 결정하는 주요한 인자로 작용할 것으로 본다. 점도는 액상요구르트의 경우 최저 400cP(P사의 G)에서 500 cP(H 사의 R), 호상요구르트는 최저2, 733 cP(대조구)에서 10, 400 cP (Y사의 P)로 서로 간의 유의적 차이를 보이는 바 성분의 차이와 함께 첨가한 증점제의 역할이 더 클 것으로 추측하며 스피루리나의 첨가량이 증가할수록 시판 요구르트에 비해 점도가 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 관능검사를 순위법으로 실시한 결과는 스피루리나 0.
후속연구
- 또한 우리나라의 식품공전(2002)에 의하 면 신선한 액상 및 호상 요구르트의 생균수는 각각 io7, 108 CFU/mL 이상으로 규정하고 있는데, 본 연구의 결과도 대조구와 스피루리나 첨가구 모두 적정치 범위 이상의 생균이 존재하여 성분 규격에 적합한 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 요구르트에 첨가된 스피루리나가 젖산균의 산생성을 촉진시켜 스피루리나 첨가 요구르트 섭취 시장 내 균총 개선 효과도 기대해 볼 수 있을 것으로 사료된다.
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