현미 당화액에서 Leuconostoc mesenteroides KC51 균주에 의한 산의 생성과 Phytate의 분해 Acid Production and Phytate Degradation using a Leuconostoc mesenteroides KC5l Strain in Saccharified-Rice Suspension원문보기
A saccharified-rice was fermented using Leuconostoc(Ln.) mesenteroides KC51 strain in various dry matter (DM) contents (4%, 8%, and 12%) at $30^{\circ}C$ for 18 h. The changes of viable cell number, acid production and phytate degradation in saccharified-rice during fermentation were inve...
A saccharified-rice was fermented using Leuconostoc(Ln.) mesenteroides KC51 strain in various dry matter (DM) contents (4%, 8%, and 12%) at $30^{\circ}C$ for 18 h. The changes of viable cell number, acid production and phytate degradation in saccharified-rice during fermentation were investigated. The viable cell population of Ln. mesenteroides KC51 was increased rapidly in proportion to DM contents during the 9 h of cultivation. The changes of pH and titratable acidity in saccharified-rice were dependent on DM contents. At high DM content (12%), the viable cell number of Ln. mesenteroides KC51 increased to 9.56 log CFU/g after 6 h of fermentation. The pH and titratable acidity reached to pH 3.38 and 0.93% after 18 h of fermentation, respectively. The phytate, known as an antinutrient factor, in saccharified-rice was degraded by Ln. mesenteroides KC51 cultivation. The decrease of phytate during fermentation approximately coincided with the increase of Ln. mesenteroides KC51 population observed in fermented saccharified-rice. Regardless of DM contents, the levels of phytate were reduced to around 50% of initial concentration.
A saccharified-rice was fermented using Leuconostoc(Ln.) mesenteroides KC51 strain in various dry matter (DM) contents (4%, 8%, and 12%) at $30^{\circ}C$ for 18 h. The changes of viable cell number, acid production and phytate degradation in saccharified-rice during fermentation were investigated. The viable cell population of Ln. mesenteroides KC51 was increased rapidly in proportion to DM contents during the 9 h of cultivation. The changes of pH and titratable acidity in saccharified-rice were dependent on DM contents. At high DM content (12%), the viable cell number of Ln. mesenteroides KC51 increased to 9.56 log CFU/g after 6 h of fermentation. The pH and titratable acidity reached to pH 3.38 and 0.93% after 18 h of fermentation, respectively. The phytate, known as an antinutrient factor, in saccharified-rice was degraded by Ln. mesenteroides KC51 cultivation. The decrease of phytate during fermentation approximately coincided with the increase of Ln. mesenteroides KC51 population observed in fermented saccharified-rice. Regardless of DM contents, the levels of phytate were reduced to around 50% of initial concentration.
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문제 정의
Ln. mesentemides KC51 균주[Oh와 In, 2008]의 생육 특성과 현미 중 phytate 함량 변화에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구 결과는 쌀을 이용하여 phytate 함량이 낮으며 유산균이 함유된 probiotic food# 제조하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
따라서 phytate 함량이 감소된 쌀 가공식품 개발을 위한 기초 연구로 본 연구에서는 현미 당화액에서 김치에서 분리한 Ln. mesentemides KC51 균주[Oh와 In, 2008]의 생육 특성과 현미 중 phytate 함량 변화에 대한 연구를 수행하였다.
제안 방법
현미 당화물만을 4~12%(w/w)의 농도로 증류수에 현탁하여 멸균한 후 Ln. mesentemides KC51 을 접종하고 3(FC에서 18시간 진탕 배양하면서 3시간 간격으로 총균수, 적정산도와 pH의 변화를 측정하였다. 이때 당화하지 않은 4%(w/w)의 현미 분말 현탁액을 대조군으로 사용하여 비교하였다.
현미 당화물에서 Ln. mesenteroides KC51 균주의 배양에 따른 phytate 함량 변화를 경시적으로 조사하였다. Phytate 함량은 배양 시간의 경과에 따라 감소하여 배양 후 9〜12시간 째 가장 낮게 나타내었으며(Fig.
유기산 분석. 발효액의 유기산은 HPLC (Dionex, Sunnyvale, CA)를 이용하여 분석하였다. 컬럼은 Aminex HPX-87H (Bio Rad Lab.
Phytate 함량 분석. 배양액 중 phytate 함량은 변형된 Wade 방법으로 측정하였다[Latta와 Eskin, 1980], 증류수로 10배 희석한 배양액 3mL에 Wade 시약(증류수에 0.03% Fed, . 6HQ와 0.3% sulfosalicylic acid 용흐H) 1 mL를 가한 후 vortex mixer로 10초간 혼합하고 0.45 pm syringe filter로 여과하여 500nm에서 여과액의 흡광도를 측정하였다. Phytate 함량은 Na-phytate 표준 곡선을 이용하여 계산하였다.
mesentemides KC51 를 Lactobacilli MRS broth(Difco Laboratories, Detroit, MI)에 1 백금이 접종하여 3이에서 15시간 동안 진탕 배양하여 준비하였다. 본 배양 배지는 동결건조한 현미 당화물을 4~12%(w/w)로 증류수에 현탁하고 autoclave 하여 제조하였으며, 미리 준비한 starter를 5%(v/v)접종하고 30℃(3에서 150rpm으로 진탕 배양하였다. 당화하지 않은 현미 분말 4%(w/w) 현탁액을 대조군으로 사용하였다.
mesentemides KC51 을 접종하고 3(FC에서 18시간 진탕 배양하면서 3시간 간격으로 총균수, 적정산도와 pH의 변화를 측정하였다. 이때 당화하지 않은 4%(w/w)의 현미 분말 현탁액을 대조군으로 사용하여 비교하였다. 현미 당화액에서 Ln.
mesentemides KC51 균주가 특별한 영양원의 공급없이 발효식품의 제조에 필요한 만큼의 생육이 이루어진다는 것을 말해준다. 즉, 현미만으로도 호상 요구르트의 국내 성분규격인 생균수 8 log CFU/mL 이상으로[KFIA, 2002] 유산균을 배양할 수 있으며, 쌀을 이용한 요구르트와 유사한 발효 제품의 제조 가능성을 제시하였다.
대상 데이터
본 연구의 실험 균주로는 김치에서 분리한 Ln. mesentemides KC51 균주를 사용하였다. 미생물 배양에 사용한 쌀은 수라 품종(2006년 충남 당진산)으로 현미로 도정한 후 증류수로 3회 수세하고 4℃(24에서 24시간 수침하였으며 물기를 제거하고 roll mill로 2회 제분하여 사용하였다.
본 배양용 starter는 사면 배지에 보관 중인 Ln. mesentemides KC51 를 Lactobacilli MRS broth(Difco Laboratories, Detroit, MI)에 1 백금이 접종하여 3이에서 15시간 동안 진탕 배양하여 준비하였다. 본 배양 배지는 동결건조한 현미 당화물을 4~12%(w/w)로 증류수에 현탁하고 autoclave 하여 제조하였으며, 미리 준비한 starter를 5%(v/v)접종하고 30℃(3에서 150rpm으로 진탕 배양하였다.
본 배양 배지는 동결건조한 현미 당화물을 4~12%(w/w)로 증류수에 현탁하고 autoclave 하여 제조하였으며, 미리 준비한 starter를 5%(v/v)접종하고 30℃(3에서 150rpm으로 진탕 배양하였다. 당화하지 않은 현미 분말 4%(w/w) 현탁액을 대조군으로 사용하였다.
별도의 배지 성분을 첨가하지 않고 쌀 분말을 이용하여 유산균을 배양하기에는 도정도가 높은 백미보다는 미량 영양분의 함량이 높은 현미가 적합할 것으로 판단되었다. 또한 유산균은 전분 당화 효소의 활성이 미약하므로 액화 및 당화 효소를 사용하여 현미 분말에 함유된 전분을 부분적으로 분해하여 배지로 사용하였다. 당화 후 동결건조한 현미 당화물의 환원당 함량은 전체 고형분 중 48.
mesentemides KC51 균주를 사용하였다. 미생물 배양에 사용한 쌀은 수라 품종(2006년 충남 당진산)으로 현미로 도정한 후 증류수로 3회 수세하고 4℃(24에서 24시간 수침하였으며 물기를 제거하고 roll mill로 2회 제분하여 사용하였다.
생균수 측정. 배양액 1g을 멸균 식염수에 희석하여 생균수측정 시료로 사용하였다. 평판에서 희석액 1 ml에 멸균한 MRS agar 배지를 부어 혼합하고 3(FC에서 36시간 배양하여 형성된 colony를 계측호}였다.
발효액의 유기산은 HPLC (Dionex, Sunnyvale, CA)를 이용하여 분석하였다. 컬럼은 Aminex HPX-87H (Bio Rad Lab., Hercules, CA), 용매는 8 mM HzSO』유속 0.7 mL/ min), 검출기는 UV detector(210 nm)를 사용하였다.
이론/모형
45 pm syringe filter로 여과하여 500nm에서 여과액의 흡광도를 측정하였다. Phytate 함량은 Na-phytate 표준 곡선을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
mesenteroides KC51 균주의 배양에 따른 phytate 함량 변화를 경시적으로 조사하였다. Phytate 함량은 배양 시간의 경과에 따라 감소하여 배양 후 9〜12시간 째 가장 낮게 나타내었으며(Fig. 3), 현미 당화물 12% 에서 18시간 배양 결과 phytate 함량이 다소 증가하였으나 분해 양상에 영향을 줄 수 있는 정도는 아니었다. 또한 phytate의변화는 KC51 균주의 생균수 변화(Fig.
이와 같은 결괴는 본 연구에 사용된 Ln. mesentemides KC51 균주가 특별한 영양원의 공급없이 발효식품의 제조에 필요한 만큼의 생육이 이루어진다는 것을 말해준다. 즉, 현미만으로도 호상 요구르트의 국내 성분규격인 생균수 8 log CFU/mL 이상으로[KFIA, 2002] 유산균을 배양할 수 있으며, 쌀을 이용한 요구르트와 유사한 발효 제품의 제조 가능성을 제시하였다.
현미 당화액에서 Ln. mesentemides KC51 균주의 생육은 당화물의 농도가 높을수록 생육이 양호하여 접종 후 6-9시간까지 지속적으로 증가하였으나, 대조구인 경우는 접종 후 3시간 째 약 8.5 log CFU/g 로 증가한 후 생육에 변화가 없었다. 각 조건에서 최대 생균수는 당화물의 농도 증가에 따라 각각 8.
이상의 결과로부터 Ln. mesenteroides KC51 균주는 현미 당화물에서도 효과적으로 생육하며, 그 과정에서 현미에 함유되어 있는 항영양인자인 phytatet- 45% 이상 분해하는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 Ln.
이러한 결과들은 Ln. mesenteroides KC51 균주를 사용하여 probiotic food 개념의 제품을 제조할 때, 제품의 영양성과 품질적 가치를 향상시킬 것으로 판단된다.
5 log CFU/g 로 증가한 후 생육에 변화가 없었다. 각 조건에서 최대 생균수는 당화물의 농도 증가에 따라 각각 8.87 log CFU/g(4%), 9.32 log CFU/g(8%), 9.56 log CFU/g(12%)까지 증가하였다(Fig. 1). 한편, Ln.
또한 유산균은 전분 당화 효소의 활성이 미약하므로 액화 및 당화 효소를 사용하여 현미 분말에 함유된 전분을 부분적으로 분해하여 배지로 사용하였다. 당화 후 동결건조한 현미 당화물의 환원당 함량은 전체 고형분 중 48.21%(w/w)로 당화하지 않은 현미 분말의 1.47%(w/w)에 비하여 크게 향상되었다. 현미의 탄수화물 함량이 75-78% 정도인 점을 고려하면 전분이 절반 이상 환원력을 갖는 저분자로 분해된 것으로 판단된다.
유기산의 농도를 분석한 결과(Table 1)를 보면 젖산과 초산은 대략 3:2의 비율로 생성되었으며, 생성량은 당화물의 농도에 따라서 증가하였다. 당화물의 농도별로 15시간 동안 배양한 경우에 12%인 경우는 젖산이 0.395%, 초산은 0.242% 생성되었으며, 당화하지 않은 현미 분말의 경우는 각각 0.0561%, 0.0364%로 매우 낮은 수준의 생성량을 보였다. 이상의 결과에서 유기산(젖산+초산) 생성량은 탈지분유와 쌀을 각각 4%로 혼합하여 쌀 요구르트를 제조한 경우 젖산 함량이 0.
3), 현미 당화물 12% 에서 18시간 배양 결과 phytate 함량이 다소 증가하였으나 분해 양상에 영향을 줄 수 있는 정도는 아니었다. 또한 phytate의변화는 KC51 균주의 생균수 변화(Fig. 1)와 매우 유사한 경향을 보여 생균수의 증가와 phytate가 분해가 유관한 것으로 사료되었다. Phytase를 생성하는 유산균은 Lactobacillus 속의 미생물[Sreeramulu 등, 1996; Angelis 등, 2003; Kim 등, 2007] 이 대부분이며, Leuconostoc 속 유산균의 phytase에 대한 연구는 미미하다.
발효 시간에 따른 배양액의 pH는 배양 6시간까지 급격히 감소하였으며, 당화물의 농도가 높을수록 pH가 많이 감소하였다. 특히 당화물의 농도가 4%에서는 9시간 이후 pH 3.
현미 당화물. 별도의 배지 성분을 첨가하지 않고 쌀 분말을 이용하여 유산균을 배양하기에는 도정도가 높은 백미보다는 미량 영양분의 함량이 높은 현미가 적합할 것으로 판단되었다. 또한 유산균은 전분 당화 효소의 활성이 미약하므로 액화 및 당화 효소를 사용하여 현미 분말에 함유된 전분을 부분적으로 분해하여 배지로 사용하였다.
26% 수준에서 큰 변화가 없었다. 유기산의 농도를 분석한 결과(Table 1)를 보면 젖산과 초산은 대략 3:2의 비율로 생성되었으며, 생성량은 당화물의 농도에 따라서 증가하였다. 당화물의 농도별로 15시간 동안 배양한 경우에 12%인 경우는 젖산이 0.
후속연구
따라서 유기산 생산 능력이 우수한 Ln. mesenteroides KC 51 균주 의사용은 추후 제품의 안전성에도 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 요구르트의 경우 바람직한 pH 범위가 pH 3.
53이라는 보고[Chameber, 1979]를 참고하면 현미 당화액에서 Ln. mesenteroides KC 51 균주에 의한 산의 생성은 요구르트와 유사한 발효 제품의 제조에 적합할 것으로 예상된다.
mesentemides KC51 균주[Oh와 In, 2008]의 생육 특성과 현미 중 phytate 함량 변화에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구 결과는 쌀을 이용하여 phytate 함량이 낮으며 유산균이 함유된 probiotic food# 제조하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
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