감귤과즙으로 새로운 산형음료 개발을 위해 tea fungus로부터 분리한 G. hansenii TF-2 균을 이용하였다. 과즙배지는 $11{\sim}17%(v/v)$의 과즙에 초기 당도를 $10^{\circ}Brix$로 하였다. G. hansenii TF-2에 의한 발효는 과즙배지에 활성화시킨 seed gel을 5%(w/v) 첨가하여 $29{\pm}1^{\circ}C$에서 15일 배양하면서 5일 간격으로 측정하였다. 발효 동안 발효액 표면에는 막을 생성하고 액에는 다양한 유기산을 생성하였다. 분석에 사용한 발효액은 7,000 rpm에서 15분간 원심분리 하여 사용하였다. $5{\sim}10$일 사이에 유기산 등의 기타 대사산물의 함량이 가장 높았다. 발효가 진행되면서 malic acid, acetic acid, itric acid, succinic acid, fumaric acid 등의 다양한 유기산이 생성되었으며, 특히 발효 전반에 acetic acid가 관여하였다. 주요 산으로는 acetic acid이었다. 발효 15일째 측정에 의하면, acetic acid 함량은 $183.5{\sim}186.6\;ppm$이 검출되었다. 배양 동안 CB11의 유리당은 sucrose, glucose, fructose 그리고 sorbitol이 확인되었으며 각각 56.8%, 35.1%, 40.7%, 63.2%가 검출되었다. 음용 시 식품에 관련된 세균에 대해 CB11가 $71.9{\sim}94.0%$의 저해율을 나타내었으며 그람 양성균 보다는 그람 음성균에서 더 효과적이었다.
감귤과즙으로 새로운 산형음료 개발을 위해 tea fungus로부터 분리한 G. hansenii TF-2 균을 이용하였다. 과즙배지는 $11{\sim}17%(v/v)$의 과즙에 초기 당도를 $10^{\circ}Brix$로 하였다. G. hansenii TF-2에 의한 발효는 과즙배지에 활성화시킨 seed gel을 5%(w/v) 첨가하여 $29{\pm}1^{\circ}C$에서 15일 배양하면서 5일 간격으로 측정하였다. 발효 동안 발효액 표면에는 막을 생성하고 액에는 다양한 유기산을 생성하였다. 분석에 사용한 발효액은 7,000 rpm에서 15분간 원심분리 하여 사용하였다. $5{\sim}10$일 사이에 유기산 등의 기타 대사산물의 함량이 가장 높았다. 발효가 진행되면서 malic acid, acetic acid, itric acid, succinic acid, fumaric acid 등의 다양한 유기산이 생성되었으며, 특히 발효 전반에 acetic acid가 관여하였다. 주요 산으로는 acetic acid이었다. 발효 15일째 측정에 의하면, acetic acid 함량은 $183.5{\sim}186.6\;ppm$이 검출되었다. 배양 동안 CB11의 유리당은 sucrose, glucose, fructose 그리고 sorbitol이 확인되었으며 각각 56.8%, 35.1%, 40.7%, 63.2%가 검출되었다. 음용 시 식품에 관련된 세균에 대해 CB11가 $71.9{\sim}94.0%$의 저해율을 나타내었으며 그람 양성균 보다는 그람 음성균에서 더 효과적이었다.
In this experiment, citrus juice was fermented by Gluconacetobacter hansenii TF-2, an isolate from tea fungus to develop a new type of acidic beverage. The juice broth is made by fermenting of $11{\sim}17%$ (v/v) juice and sweetened with sucrose (initial sucrose $10^{\circ}Brix$
In this experiment, citrus juice was fermented by Gluconacetobacter hansenii TF-2, an isolate from tea fungus to develop a new type of acidic beverage. The juice broth is made by fermenting of $11{\sim}17%$ (v/v) juice and sweetened with sucrose (initial sucrose $10^{\circ}Brix$). The fermentation by G. hansenii TF-2 was initiated by adding 5% (w/v) of seed gel (pellicle, tea fungus) which was previously cultured in the same medium (fresh juice broth) and the fermentation was carried out in a dark incubator at $28{\sim}30^{\circ}C$ for about 15 days. During the fermentation a pellicle grew on the surface of the fermenting fluid and acids were produced. Fermented fluid (beverage) was centrifuged at 7,000 rpm for 15 min for further analyses. The highest amount of the other metabolites including organic acids were observed in 5 to 10 days. Major acids were acetic acid (fermented citrus beverage, CB). After 15 days of fermentation, organic acid content such as acetic acid in fermented beverage was measured to be $183.5{\sim}186.6\;ppm$. Free sugars content in CB were 56.8%, 35.1%, 40.7% and 63.2% of unfermented sucrose, glucose, fructose and sorbitol, respectively. When the growth rate of inhibitory effect of the fermented beverage was measured by using several species of food-related bacteria, the beverage fermented with CB exhibited the strongest inhibition against gram-negative (E. coli and Sal. Typhimurium). Its inhibition rate was between $71.9{\sim}94.0%$ at CB. Fermented beverage has shown effectiveness for antimicrobial activity against some species of food-related bacteria.
In this experiment, citrus juice was fermented by Gluconacetobacter hansenii TF-2, an isolate from tea fungus to develop a new type of acidic beverage. The juice broth is made by fermenting of $11{\sim}17%$ (v/v) juice and sweetened with sucrose (initial sucrose $10^{\circ}Brix$). The fermentation by G. hansenii TF-2 was initiated by adding 5% (w/v) of seed gel (pellicle, tea fungus) which was previously cultured in the same medium (fresh juice broth) and the fermentation was carried out in a dark incubator at $28{\sim}30^{\circ}C$ for about 15 days. During the fermentation a pellicle grew on the surface of the fermenting fluid and acids were produced. Fermented fluid (beverage) was centrifuged at 7,000 rpm for 15 min for further analyses. The highest amount of the other metabolites including organic acids were observed in 5 to 10 days. Major acids were acetic acid (fermented citrus beverage, CB). After 15 days of fermentation, organic acid content such as acetic acid in fermented beverage was measured to be $183.5{\sim}186.6\;ppm$. Free sugars content in CB were 56.8%, 35.1%, 40.7% and 63.2% of unfermented sucrose, glucose, fructose and sorbitol, respectively. When the growth rate of inhibitory effect of the fermented beverage was measured by using several species of food-related bacteria, the beverage fermented with CB exhibited the strongest inhibition against gram-negative (E. coli and Sal. Typhimurium). Its inhibition rate was between $71.9{\sim}94.0%$ at CB. Fermented beverage has shown effectiveness for antimicrobial activity against some species of food-related bacteria.
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문제 정의
따라서 본 연구는 기능성 산형음료로서의 가능성을 확인하기 위해 tea fungus에서 분리한 Gluconacetobacter hansenii TF-2로 감귤과즙을 발효시킨 후, 발효액의 유기산과 유리당의 종류 및 함량을 조사하였으며, 음용 시 안전성을 확인하기 위해서 식품에 관련된 세균을 사용하여 항균효과를 검토하였다.
가설 설정
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제안 방법
9배 희석 감귤과즙의 발효 전(0일째)과 발효 후(15 일째)의 액을 비교하였으며, 여과지(Whatman No. 2, USA)로 여과하고 clean bench 내에서 membrane filter(pore size: 0.45 μm)로 여과하여 제균한 다음 사용하였다.
감귤과즙 배지를 15일간 배양하면서 5일 간격으로 발효액을 수거하여 분석 시료로 사용하였다. 발효액 1 mL를 뚜껑 달린 시험관에 취한다음 인산완충용액(0.
과즙배지에 seed gel을 5%(w/v) 접종하여 29±1℃에서 정치배양하면서 경과일수에 따른 발효변화를 보았다.
발효액 1 mL를 뚜껑 달린 시험관에 취한다음 인산완충용액(0.05 M, pH 2.0)을 가하여 희석하고 membrane filter(pore size: 0.45 μm)로 2회 반복 여과한 후 다시 SepPak으로 여과하여 여액 중 유기산의 종류별 함량을 HPLC(Shimadzu LC-10AT)로 분리 정량하였으며 분석조건은 Table 1과 같다.
생육저지환 시험은 paper disc법으로, 생육저해율 시험은 탁도 측정법으로 실험하였다. 생육저지환에 의한 생육저해율 시험은 멸균된 petri dish에 배지를 분주하여 24시간 clean bench 안에서 응고시켜 배지 표면의 수분을 제거시키고 균액(104～105 cells/ mL)을 균일하게 도말하여 5～8시간 후 멸균된 6 mm filter paper disc(Whatman No. 2, USA)를 균이 접종된 plate 표면위에 disc를 밀착시키고 각 추출물을 200 ppm 흡수시켜 30℃ 또는 37℃ incubator에서 48시간 배양하여 disc 주위의 clear zone의 직경(mm)을 측정하여 항균력을 비교하였다. 탁도에 의한 생육저해율 시험은 3회 계대배양 후 활성화시킨 균액 14 mL를 L자형 시험관에 분주하고, 0, 20, 50, 100% 농도로 조정한 발효액을 동일하게 1 mL씩 투여한 후 30℃ 또는 37℃에서 진탕배양(160 rpm, HB-201SF)하면서 광전비색계(東京光電, 7A)로 660 nm에서 배양액의 탁도를 측정하였다.
45 μm)로 2회 반복 여과한 다음 다시 SepPak으로 여과하였다. 여액 중 당의 종류별 함량을 HPLC(Shimadzu LC-10AT)로 분리 정량하였으며 분석조건은 Table 1과 같다.
유기산 분석에 사용된 시료는 발효특성 조사에 사용된 동일한 시료로 측정하였다. 발효액의 유기산 함량 변화는 Table 3과 같으며, 총 유기산 함량이 발효 5일째 가장 높아졌다가 이후 감소하는 경향을 보였다.
2, USA)를 균이 접종된 plate 표면위에 disc를 밀착시키고 각 추출물을 200 ppm 흡수시켜 30℃ 또는 37℃ incubator에서 48시간 배양하여 disc 주위의 clear zone의 직경(mm)을 측정하여 항균력을 비교하였다. 탁도에 의한 생육저해율 시험은 3회 계대배양 후 활성화시킨 균액 14 mL를 L자형 시험관에 분주하고, 0, 20, 50, 100% 농도로 조정한 발효액을 동일하게 1 mL씩 투여한 후 30℃ 또는 37℃에서 진탕배양(160 rpm, HB-201SF)하면서 광전비색계(東京光電, 7A)로 660 nm에서 배양액의 탁도를 측정하였다.
대상 데이터
발효균은 tea fungus로부터 분리한 Gluconacetobacter hansenii TF-2를 Park(19)으로부터 분양받아 사용하였다. G. hansenii TF-2는 감귤과즙에서 배양하여 활성화시킨 후 사용하였으며, 전 배양과정에서 사용된 종균으로는 과즙 표면에 형성된 두께 10 mm 이상의 겔(이하 seed gel로 약함)을 사용하였다.
실험에 사용한 균주는 모두 한국 균주보존협회로부터 분양받아 사용하였다. 그람 양성균으로 Salmonella Typhimurium(KCTC 1925), Bacillus subtilis(KCTC 1021)와 그람 음성균으로 Escherichia coli(ATCC 11105), Staphylococcus aureus(KCTC 1916)를 사용하였으며, 배양 조건은 Table 2와 같다. 배지의 pH는 0.
Tea fungus는 다양한 효모와 세균 등이 복합적으로 발효에 관여하므로 균의 분리가 필요하였다. 발효균은 tea fungus로부터 분리한 Gluconacetobacter hansenii TF-2를 Park(19)으로부터 분양받아 사용하였다. G.
본 실험에 사용된 재료는 제주도 서귀포산 온주밀감을 구입하여 박피하고 압착한 착즙액(이하 감귤과즙으로 약함)을 부직포와 여과지(Whatman No. 2, USA)로 여과하여 -20℃에서 저장하면서 실험 직전에 clean bench 내에서 해동하여 사용하였다.
본 실험에 사용한 시료 감귤(citrus)은 유기산 함량이 높고 vitamin C, 카로티노이드류(β-carotene) 및 식이성섬유소를 다량 함유하고 있을 뿐 아니라 항산화 및 항노화성 플라보노이드 화합물(hesperidin, rutin, naringin 등)과 같은 기능성 물질을 다량 함유하고 있다.
시료는 유기산 분석에 사용된 동일한 발효액을 사용하였으며, 발효액은 acetonitrile/water(80/20, v/v%)로 2배 희석하고 membrane filter(pore size: 0.45 μm)로 2회 반복 여과한 다음 다시 SepPak으로 여과하였다.
실험에 사용한 균주는 모두 한국 균주보존협회로부터 분양받아 사용하였다. 그람 양성균으로 Salmonella Typhimurium(KCTC 1925), Bacillus subtilis(KCTC 1021)와 그람 음성균으로 Escherichia coli(ATCC 11105), Staphylococcus aureus(KCTC 1916)를 사용하였으며, 배양 조건은 Table 2와 같다.
데이터처리
모든 데이터는 특별한 경우를 제외하고는 3회 반복 측정한 후 평균치±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
pH는 pH meter(Mettmer toledo 340, Swiss)를 이용하여 발효액 20 mL를 취하여 측정하였다. 발효액의 총 산 함량은 AOAC법(20)에 따라 삼각 flask에 배양액 10 mL를 취한 다음 bromothymol blue 2방울을 적하한 후 0.1 또는 0.01 N NaOH로 중화 적정하여 초산(acetic acid)의 함량으로 환산하여 %로 표시하였다. 이때, 발효액은 원심분리(7,000 rpm×15 min)하여 균체를 제거하고 측정에 사용하였다.
생육저지환 시험은 paper disc법으로, 생육저해율 시험은 탁도 측정법으로 실험하였다. 생육저지환에 의한 생육저해율 시험은 멸균된 petri dish에 배지를 분주하여 24시간 clean bench 안에서 응고시켜 배지 표면의 수분을 제거시키고 균액(104～105 cells/ mL)을 균일하게 도말하여 5～8시간 후 멸균된 6 mm filter paper disc(Whatman No.
성능/효과
CB17은 CB11보다 총 함량은 적으나 발효 5일째 큰 폭으로 증가하였다가 이후에는 서서히 감소하여 발효 15일째는 CB11과 거의 비슷한 수치를 보였다. CB11과 CB17에서 가장 많이 검출된 유기산은 acetic acid였으며, 0일째는 acetic acid가 검출되지 않았으나 발효가 진행되면서 다량의 acetic acid가 생성되어 발효전반에 걸쳐 가장 많은 양을 차지하였다. 다음으로 citric acid가 검출되었으며 배양 5일째 감소한 이후 거의 비슷한 수준으로 검출되었다.
CB는 0일째 sucrose 검출량이 가장 높았으나 이후 감소하는 결과로 발효 시 탄소원으로 이용된 것으로 보이며, 초기에 검출되지 않았던 fructose, glucose, sorbitol이 발효가 진행되면서 검출되었다. 초기 sucrose 검출량이 높은 것은 발효액의 보당 시 첨가한 백설탕에 의한 것으로 보인다.
Lee 등(22)의 Gluconacetobacter persimmonis를 이용한 농축 사과배지 발효 연구에서는 succinic acid와 acetic acid가 크게 증가하는 것으로 보고하였다. 그러나 본 실험의 감귤과즙 발효액(CB)에서는 acetic acid와 citric acid가 우위를 차지하는 것으로 나타나 부재료에 따라 생성되는 유기산에 상당한 차이를 보였다. 식초에 존재하는 유기산은 원료로부터 전이되었거나 미생물에 의해 생성된 것으로 식초산의 자극적인 맛을 부드럽게 조화시켜 주며, 구연산(citric acid)과 사과산(malic acid)은 온화하고 상쾌한 신맛, 주석산(tartaric acid)은 약간 떫은맛 있는 신맛, 초산(acetic acid)은 자극적인 냄새가 있는 신맛 등으로 이들 유기산은 식품의 풍미를 결정하는 귀중한 요소(28)로서 된장, 간장, 김치뿐만 아니라 산형음료에 있어서도 귀중한 맛을 결정하는 요소가 될 것으로 판단된다.
coli의 그람 음성균에서 저지환이 더욱 뚜렷하였다. 또한, 증식저해도 결과에서도 Fig. 3, 4 및 Table 7에서 보는 바와 같이 발효액의 함량에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며, 그람 양성균과 그람 음성균 모두에서 저해능력을 보였으나 그람 양성균보다 그람 음성균에 더 효과적인 것으로 확인되었다. Park(29)은 솔잎과 눈꽃동충하초를 첨가한 tea fungus 발효음료의 항균활성 측정에서는 E.
항균활성 검정 시료는 CB11로 pH 및 산도를 Table 5에 나타내었다. 생육저해율에 약간의 차이는 있었으나 검정균 모두에서 증식이 현저히 저해되어 paper disc 주위에 생육저지환을 뚜렷하게 생성하였다(Table 6). CB11는 Sal.
초기 산(acid) 함량이 증가할수록 겔의 형성시기가 빨리 시작되었으며, 겔의 두께가 증가하는 시기에는 산의 함량이 갑자기 낮아지는 경향이 나타나 총산의 함량이 겔 두께 생성에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이는 Lee와 Zhao(21)의 0.
후속연구
따라서 식품에 존재하는 미생물은 발효를 통해 복잡한 화합물을 분해할 뿐아니라 여러 가지 영양소를 합성하기도 하며 식품의 저장 및 품질개선은 물론 생성된 알코올과 유기산이 병원균의 증식을 억제한다(28,30). 그러나 몇몇의 연구(31,32)에서는 콤부차 음용이 유해하다는 기록도 있으므로 임상학적인 분야에서 좀 더 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
밀감에는 어떠한 성분이 포함되어 있으리라 예상할 수 있는가?
본 실험에 사용한 시료 감귤(citrus)은 유기산 함량이 높고 vitamin C, 카로티노이드류(β-carotene) 및 식이성섬유소를 다량 함유하고 있을 뿐 아니라 항산화 및 항노화성 플라보노이드 화합물(hesperidin, rutin, naringin 등)과 같은 기능성 물질을 다량 함유하고 있다. 영양 및 기능성 물질을 다량 함유하고 있어, 생과 또는 감귤주스(12,13), 감귤주(14,15), 감귤식초(16), 감귤청과음료와 젤리(12) 및 기타 빵(17) 및 어묵(18) 등에 이용되고 있다.
콤부차는 어떤 식품이며, 어떠한 효능을 지니고 있는가?
필리핀, 중국, 독일, 러시아 등의 나라에서 많이 애용되고 있는 전통음료 중 하나인 콤부차(kombucha)는 대표적인 산형발효에 속한다(1,2). 콤부차는 당을 첨가한 홍차 추출물을 발효한 전통 건강식품의 하나(3)로, 장수, 항암, 변비, 당뇨 등에 효과가 있는 것으로 알려져 민간에서 많이 음용하고 있다(4). Acetobacter를 위시한 다양한 세균과 효모 등의 공생배양으로 식초산(acetate) 외에도 다양한 유기산 생성으로 발포성의 사과주처럼 청량음료 맛이 나며(3-5), 배양액 표면에 curd 상의 겔(gel)을 형성하는 것을 tea fungus라 지칭하기도 한다.
콤부차는 어떤 나라에서 많이 애용되고 있는가?
필리핀, 중국, 독일, 러시아 등의 나라에서 많이 애용되고 있는 전통음료 중 하나인 콤부차(kombucha)는 대표적인 산형발효에 속한다(1,2). 콤부차는 당을 첨가한 홍차 추출물을 발효한 전통 건강식품의 하나(3)로, 장수, 항암, 변비, 당뇨 등에 효과가 있는 것으로 알려져 민간에서 많이 음용하고 있다(4).
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